Защитное автоматическое отключение питания

Автоматическое отключение питания

Одной из наиболее эффективных мер защиты человека от поражения электрическим током является защитное автоматическое отключение питания (защитное отключение).

Защита человека от поражения электрическим током

Надежность защитного отключения при попадании напряжения на металлический корпус неисправного электроприбора зависит от типа и состояния цепи электроснабжения. В трехпроводных цепях она гораздо выше, чем в двухпроводных. В трeхпроводной цепи автоматический выключатель и ВДТ, дублируя друг друга, отключают питание прибора с поврежденной изоляцией сразу, как только возникнет эта неисправность, «без участия человека». В двухпроводной цепи защита осуществляется только ВДТ, причем для его срабатывания необходимо, чтобы человек прикоснулся к корпусу поврежденного прибора.

Защитное отключение при касании оголенного провода под напряжением или токоведущей детали электроприбора не зависит от типа цепи и осуществляется только ВДТ.

Трехпроводные и двухпроводные цепи электроснабжения

Электроснабжение жилых объектов осуществляется посредством трансформаторных подстанций (ТП). По целому ряду технических и экономических причин нейтраль подстанции напрямую соединяют с землей (т. н. глухозаземленная нейтраль). Это упрощает систему защиты от аварий и позволяет использовать два рабочих напряжения — линейное 400 В (между фазами) и фазное 230 В (между каждой фазой и нейтралью).

С выхода подстанции к жилому дому электроэнергия обычно направляется по четырем проводам — трем фазным (L1, L2, L3)

и PEN (совмещающему функции нулевого рабочего N и нулевого защитного PE проводника).

Во вводном распределительном устройстве (ВРУ) стандартного современного жилого дома либо на самой подстанции PEN разделяется на два провода — N и PE (в последнем случае на выходе подстанции будет пять проводов). В квартиру такого дома электроэнергия поступает по однофазной трeхпроводной цепи, состоящей из фазного L (одного из L1, L2, L3), нулевого рабочего (нейтрального) N и нулевого защитного (заземляющего) PE проводников. Последний подходит к шине заземления РЕ, с которой соединяются металлические корпусы приборов (например, стиральной машины) (1).

1. Упрощенная схема трехпроводной цепи электроснабжения. Стиральная машина исправна. Красной линией показано протекание рабочего тока

В квартиры зданий старых домов электроэнергия подается по однофазной двухпроводной цепи (L и PEN), без нулевого защитного проводника PE (2).

2. Упрощенная схема двухпроводной цепи электроснабжения. Стиральная машина исправна. Красной линией показано протекание рабочего тока

Защитное отключение в трехпроводной цепи

В случае повреждения изоляции фазного провода внутри прибора провод может оказаться соединенным с токопроводящим (металлическим) корпусом (замыкание на корпус). Поскольку корпус машины соединен проводником PE с нейтральным выводом трансформатора, возникнет режим короткого замыкания (3), в результате которого автоматический выключатель (АВ) практически мгновенно отключит питание неисправного прибора. Однако при большом сопротивлении цепи (например, в результате неполного касания фазного провода корпуса и/или неудовлетворительного состояния электропроводки здания) сила тока короткого замыкания может оказаться недостаточной для быстрого срабатывания АВ. Поэтому, чтобы повысить надежность защиты, современные нормы предписывают установку также и выключателя дифференциального тока (ВДТ), который отключает питание даже при малой разности токов в фазном и нулевом проводах. В случае отказа ВДТ, при полном касании фазного провода корпуса стиральной машины, защитное отключение обеспечит автомат.

3. Трехпроводная цепь. Отключение питания стиральной машины автоматом либо ВДТ при попадании напряжения на ее корпус. Красной штриховой линией показано протекание основного тока короткого замыкания в момент возникновения неисправности, за доли секунды до отключения питания автоматом или ВДТ. Путь тока по корпусу стиральной машины показан условно

Защитное отключение в двухпроводной цепи

К сожалению, еще много зданий старого типа имеют двухпроводную систему. При аналогичной неисправности стиральная машина будет продолжать работу. Внешне неисправность может не проявиться. Если человек, стоящий на полу, прикоснется к корпусу прибора, через его тело потечет электрический ток по цепи, показанной на рисунке 4.

4. Двухпроводная цепь. Отключение питания стиральной машины ВДТ при касании человеком корпуса поврежденной стиральной машины. Красной штриховой линией показано протекание основного тока утечки на землю в момент прикосновения человека к неисправной стиральной машине, за доли секунды до срабатывания ВДТ. Путь тока по корпусу стиральной машины показан условно 

Из-за относительно большого сопротивления этой цепи (тела и элементов конструкции здания) сила тока будет недостаточной для отключения питания автоматическим выключателем, и человек может погибнуть.

Единственной мерой защиты в подобной ситуации является применение ВДТ. Однако при попадании фазного напряжения на незаземленный корпус машины ВДТ, как правило, не срабатывает, поскольку нет разности токов в фазном и нулевом проводе — отсутствует ток утечки на землю (машина установлена на изолирующие элементы — колеса, опорные ножки и т. п.).

ВДТ сработает, только когда человек коснется корпуса машины и через его тело потечет ток на землю (4). Благодаря очень быстрому отключению ВДТ продолжительность протекания этого тока будет снижена до безопасного уровня.

Зачастую человек при этом даже не успевает ничего почувствовать.

Случайное касание

Если человек случайно прикоснется к проводнику под напряжением, например к фазному проводу с поврежденной изоляцией, автомат не сработает ни в одном типе цепи. Защитное отключение произведет только правильно подобранный, правильно подключенный и исправный ВДТ. Его работа будет аналогична работе в двухпроводной цепи (4).

Регулярная проверка

Для обеспечения безопасной эксплуатации примерно каждые три месяца проверяйте автоматы посредством ручного включения и выключения. Такая проверка позволит определить, сохранили ли их контакты подвижность. Работоспособность ВДТ проверяется нажатием на кнопку «Тест». Если автоматический выключатель срабатывает слишком часто, его следует заменить на аналогичный по параметрам. Такое же частое срабатывание нового автомата будет указывать на неисправность цепи либо на неверно подобранный номинал.

Если сработало защитное устройство

Когда в какой-либо цепи происходит короткое замыкание или она перегружается слишком большим количеством одновременно подключенных приборов, срабатывает защищающий ее автомат и все электроприборы в этой цепи перестают работать. В этом случае ищите в щитке автомат в положении «выкл.». Однако если цепь защищена индивидуальным или общим ВДТ, то сначала проверьте, не отключился ли ВДТ.

Определение поврежденной цепи

Если сработал ВДТ, выключите все автоматы, которые он защищает, и снова включите ВДТ. Теперь по очереди включайте автоматы, пока не сработает ВДТ. Определив таким образом цепь, в которой произошла утечка тока на землю, выключите главный выключатель и заклейте его клейкой лентой, пока будете работать. Проверьте в этой цепи розетки, монтажные коробки светильников и выключатели — не оторвался ли какой-то из проводов от своей клеммы и не касается ли его оголенный участок другой клеммы, корпуса или оголенных участков других проводов, создавая короткое замыкание. Если решить проблему не удалось, не включайте автомат этой цепи и обратитесь к электрику.

Повторное включение автомата

Если ВДТ остался во включенном состоянии, когда вы осматривали щиток, то ищите автомат, который переключился в положение «выкл.». Отключите главный выключатель и включите автомат (1). Затем снова включите главный выключатель (2).

Если тот же автомат сразу сработает, выньте из розеток все вилки или выключите все приборы в этой цепи, чтобы проверить наличие перегрузки или неисправности какого-либо прибора, и снова включите питание. Если автомат опять сработает, то ищите дефекты подсоединения проводов, как описано ранее. При необходимости пригласите электрика.