дуговой пробой что это

Дуговой пробой что это

Автор: Редактор Журнала

Применение УЗДП становится обязательным для многих видов объектов в России

Алексей Васильев, индивидуальный предприниматель

В числе наиболее часто встречающихся причин пожаров — нарушение электрического контакта с возникновением дугового пробоя (именуемого в быту искрением). Предотвратить возгорание из-за данного явления, своевременно обесточив линию электропитания, может только устройство защиты от дугового пробоя (УЗДП). С 1 сентября 2021 г. в России применение УЗДП становится обязательным на некоторых видах объектов. В статье рассказывается о принципе действия таких устройств, особенностях их установки, а также о нормативных актах, предписывающих обязательное использование УЗДП на тех или иных объектах.

Помимо защитных автоматов и устройств защитного отключения, в электрических щитах все чаще встречается еще один тип приборов, повышающих уровень безопасности. Речь идет об устройствах защиты от дугового пробоя (УЗДП), которые также в некоторых источниках именуются устройствами защиты от искрения (УЗИс).

Дело в том, что зачастую причиной пожара является нарушение электрического контакта (например, повреждение жилы провода) с возникновением дугового пробоя, который на бытовом уровне определяется как «искрение». Идея УЗДП, что называется, «носилась в воздухе», но только в 2000-х годах, благодаря успехам в развитии микропроцессорной техники, удалось создать надежно срабатывающие УЗДП, достаточно компактные, чтобы их можно было разместить в электрическом щите на стандартной DIN-рейке (рис. 1).

Исследования в США показали, что доля пожаров из-за дугового пробоя составляет 80% и выше в общем количестве пожаров, связанных с электрооборудованием [1]. России ситуация примерно такая же — до 80 % «электрических» пожаров возникает из-за дугового пробоя, возникающего в местах нарушения нормального контакта между элементами электросетей и электроустановок [2, 3].

Рис. 1. Современные УЗДП представляют собой компактные устройства, устанавливаемые на DIN-рейку

Следует отметить, что, хотя практически вся проводка в помещениях с постоянным нахождением людей нуждается в защите УЗДП, особенно важна такая защита именно скрытой электропроводки, например, для линий, подающих питание к потолочным светильникам. Состояние такой проводки сложно контролировать визуально. А, в случае возгорания в скрытой части проводки, его не так-то просто потушить подручными средствами.

Положительный опыт эксплуатации УЗДП, показавший их пользу, а также череда крупных пожаров из-за искрения привели к тому, что применение УЗДП на объектах, где критически важна безопасность, обязательны или рекомендованы национальными нормами в Великобритании, Словакии, Германии, Австрии, Канаде, Австрали и Новой Зеландии. В целом в мире действует IEC 60364-42:2014 Low-voltage electrical installation — Part 4-42: Protection for safety — Protection against thermal effects, который рекомендует применение УЗДП. Причем там, где применение УЗДП не является обязательным, а только рекомендовано, действуют экономические рычаги — страхование от пожара помещений при отсутствии защиты от искрения осуществляется по повышенным расценкам.

Теперь же и в нашей стране необходимость внедрения УЗДП официально признана на государственном уровне.

Дуговой пробой — характерные особенности, причины возникновения

Специалисты выделяют следующие характерные случаи возникновения дугового пробоя (искрения):

Различают два вида дугового пробоя: параллельный дуговой пробой, возникающий вследствие нарушения изоляции между фазным и нулевым проводниками или между фазным и проводником заземления, в этом случае ток дуги идет параллельно нагрузке отсюда название «параллельный» пробой (рис. 2). В последовательном дуговом пробое, ток дуги, возникающей в месте нарушения контакта или дефекта проводника, идет также и через нагрузку.

Рис. 2. Виды дугового пробоя: 1 — Последовательный дуговой пробой, 2 — параллельный дуговой пробой фаза-ноль, 3 — параллельный дуговой пробой фаза-земля

Что касается повреждения жилы провода, то совсем не обязательно, чтобы в результате его сразу возник разрыв.

Short circuit, burnt cable, on dark color background

Рис. 3. Провод может загореться в результате искрения, возникшего в месте повреждения жилы, сопровождавшегося уменьшением ее сечения

Достаточно, чтобы в месте повреждения сечение жилы значительно уменьшилось. Ток продолжает течь, но жила в месте повреждения нагревается, оставшаяся перемычка плавится, между двумя кусками жилы возникает искрение (рис. 3). По данным МЧС, примерно 23% пожаров связаны с электропроводкой (рис. 4).

Рис. 4. Распределение причин возникновения пожаров

Дуговой пробой может быть как самостоятельным аварийным режимом в электросети, так и сопровождать другие опасные режимы. Часто искрение обусловлено деградацией изоляции токопроводящих элементов в результате выделения тепла в местах дефектов контактных переходов электрических цепей (режим большого переходного сопротивления – БПС).

В целом, последовательный дуговой пробой можно считать более опасным и пожароопасным являением, т. к. такой вид пробоя не может быть распознан ни защитными автоматами, ни устройствами защитного отключения. Поэтому только УЗДП может спасти от пожара при последовательном дуговом пробое — см. табл. 1.

Таблица 1. Реакция устройств защиты электрических цепей на разные типы дугового пробоя.

Принцип работы УЗДП

При возникновении дугового пробоя в линии электропитания значительно меняются ее параметры — напряжение, сила тока, появляются высокочастотные гармоники. УЗДП осуществляет мониторинг состояния линии и на основе полученных данных принимает решение о ее обесточивании. Конкретные алгоритмы у разных производителей различны и являются «ноу-хау» этих фирм.

Тем не менее, есть один параметр, который оценивают практически все УЗДП в силу принципа работы — спектр тока в нагрузке. Если вы возьмете радиоприемник, включите его в диапазоне АМ и поднесете его к месту искрения (опыт сугубо воображаемый, не повторяйте его на практике — при возникновении искрения сразу обесточивайте линию!), то услышите мощные шумы и потрескивания. Главная задача УЗДП — обнаружить такого рода сигналы в линии и отличить их, скажем, от помех, вызванных коммутацией. Для этого в качественных УЗДП, например, УЗДП-С1 Исток от компании «Экотех», применяется цифровая обработка сигналов.

Большой проблемой для УЗДП является наличие видов нагрузки, например, коллекторных электродвигателей, которые дают спектр как при искрении. Определенную проблему представляют также всевозможные импульсные блоки питания, в том числе и в осветительных приборах. Эта проблема решается экспериментальным путем — определяются виды нагрузки, при которых происходит ложное срабатывание, и дорабатывается алгоритм работы встроенного в УЗДП микропроцессора. Поэтому определенные преимущества имеют УЗДП, разработанные компаниями, которые давно занимаются данной проблематикой. Например, российская компания «Эколайт» занимается исследованиями в области УЗДП на протяжении 15 лет, что привело к созданию крупномасштабного производства УЗДП. Оператором проекта выступает АО «Экотех» — совместное предприятие «Эколайта» и одного из предприятий, входящих в Госкорпорацию «Ростех». Данные об имеющихся в свободной продаже в нашей стране УЗДП приведены в табл. 2.

Таблица 2. Основные характеристики УЗДП, имеющихся в свободной продаже в России по состоянию на июль 2021 г. (данные о ценах ориентировочные, взяты из открытых источников)

Особенности установки

УЗДП может быть выполнено в одном из следующих вариантов:

— отдельного устройства, включающего в себя блок обнаружения дугового пробоя и размыкающий механизм (расцепитель), оно может использоваться только совместно с внешним устройством защиты от превышения допустимой силы тока;

— комбинированного устройства, представляющего собой блок обнаружения дугового пробоя и устройство защиты от сверхтока (автоматический выключатель, с выключателем дифференциального тока или без него) в одном корпусе;

— составного устройства, состоящего из блока обнаружения дугового пробоя без размыкающего устройства, который механически присоединяется к устройству защиты от перегрузки по току (также с выключателем дифференциального тока или без него).

В зависимости от этого выбирается та или иная схема включения УЗДП. Применение УЗДП детально регламентируется СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа», приложение В.

Следует отметить, что УЗДП эффективно работает в пределах определенной дальности, указанной в прилагаемом руководстве по эксплуатации. Поэтому УЗДП устанавливается на каждую групповую линию, но для небольших помещений допускается устанавливать УЗДП только на вводной линии.

Возможность защиты конкретного потребителя, а также собственно работоспособность УЗДП определяются путем кратковременной установки в розетку специального имитатора искрения.

В некоторых случаях использования УЗДП недопустимо. Запрещено устанавливать их в групповых сетях питания систем противопожарной защиты, а также питать через УЗДП электроустановки медицинского назначения, поддерживающие жизнедеятельность больных.

Правовые основы применения УЗДП

ГОСТ Р 50571.4.42-2017, являющийся адаптацией уже упоминавшегося IEC 60364-4-42:2014, рекомендует применение УЗДП в качестве специальной защитной меры для предупреждения пожаров от дугового пробоя в электрических цепях конечных потребителей (п. 421.7):

Однако применение данного стандарта носит добровольный характер.

Damaged electrical junction box became cause of electrical short circuit and caused the electric wiring to ignition of fire.

Рис. 5. Искрение в результате нарушения электрического контакта не может быть распознано обычным защитным автоматом, тем не менее, оно способно привести к пожару

Аварийный режим работы электросетей и оборудования – самая частая причина пожаров в зданиях и помещениях (рис. 5). Доля таких пожаров в общем количестве пожаров в последние годы только растет. Например, в 2020 году по этой причине произошло 63 % пожаров в зданиях образовательных организаций, 49 % пожаров в зданиях здравоохранения и социального обслуживания, 34 % в жилых зданиях. Поэтому именно для перечисленных видов объектов применение УЗДП было решено сделать обязательным.

С 1 сентября 2021 года в России вводится обязательное применение устройств УЗДП (УЗИС) в электроустановках вновь строящихся и реконструируемых зданий:

— дошкольных образовательных организаций, специализированных домов престарелых и инвалидов (неквартирных), больниц, спальных корпусов образовательных организаций с наличием интерната и детских организаций;

— многоквартирных жилых домов высотой более 75 метров и многоквартирных жилых домов любой этажности, в которых применяется электропроводка из алюминиевых сплавов;

Правовой основой для этого является СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа» с изменениями №№ 1,2,3 и 4. Пункты 10.13, 12.2, 15.41, 15.44 и Приложение «В» за исключением позиций таблицы В.1 с классами функциональной пожарной опасности Ф1.2, Ф1.4, Ф2.1, Ф2.2, Ф3.1 — Ф3.7, Ф4.2, Ф4.3, Ф5.2, разделов В.4, В.5 включены в Перечень национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», утвержденный постановлением правительства РФ от 28.05.2021 г. № 815. Вступление в силу указанного технического регламента делает применение УЗДП для некоторых видов объектов обязательным.

Выводы

Введение в России обязательности использования УЗДП на некоторых видах объектов должно способствовать снижению количества пожаров, связанных с электричеством. При этом открываются новые перспективы перед российскими производителями УЗДП. Отечественные компании могут лучше учитывать специфику наших сетей электропитания и наиболее распространенные в стране типы электроприборов. Отметим и более доступные цены российских производителей по сравнению с зарубежными, а также возможность оперативной поставки больших партий, что особенно важно при массовом применении.

ЛИТЕРАТУРА

2.Павлов Д.Д., Исследование и разработка интеллектуального устройства искробезопасности для систем автоматики: Диссертация к.т.н. 05.13.05, Владимир, 2015

Источник

Как устройство защиты проводки от искрения может спасти квартиру от пожара

Искрение проводов, контактов и скруток — это одна из распространенных причин пожаров в жилых домах. Часто подобные неисправности определяются на слух или запах гари. Однако гораздо профессиональнее и надежнее использовать для выявления этих проблем устройство защиты от искрения.

Опасность искрения в выключателях, проводах и скрутках

С искрением и дуговым пробоем знаком практически каждый человек. Если в темное время суток нажать на клавишу выключателя света, то с некоторой вероятностью через пластиковый корпус получится разглядеть тусклую кратковременную зеленую вспышку. Подобный эффект в большей степени свойственен старым выключателям.

Явление носит вполне логичную природу. При включении света контакты выключателя приближаются. В некоторый момент времени они настолько близки, что между ними происходит пробой воздушного промежутка. Загорается очень маленькая и кратковременная дуга, которая и создает вспышку.

Данная ситуация безопасна, если говорить об исправном выключателе. Однако подобное часто происходит в распределительных коробках. Если провода слабо затянуты в скрутке или плохо прижаты под клеммником автомата, то они также будут искрить. При этом напряжение и ток в сети ведут себя самым непредсказуемым образом. Проблему усугубляет наличие в квартире емкостных и индуктивных потребителей.

Важно! Плохой контакт в скрутке, коробке или под клеммником автоматического выключателя приводит к искрению проводки. Оно, в свою очередь, создает непроизвольные скачки сетевого напряжения и тока. Данное явление способно вывести из строя дорогостоящие бытовые приборы. Особенно те, в которых содержатся электронные микросхемы, процессоры и цифровые платы.

Внешний вид и строение прибора

Устройство защиты проводки от искрения обладает стандартной для любых модульных устройств конструкцией. УЗИс крепится в щит с помощью DIN-рейки. На передней панели устройства есть 4 винтовых контакта для подключения проводов:

На вход подается питающее напряжение 230 В. Например, от счетчика или вводного автомата. На выход подключается нагрузка. Например, розетки или сеть освещения.

Устройство защиты от искрения EcoEnergy УЗИс-С1-40

На корпусе устройства есть рычаг для включения и отключения. По его положению судят о состоянии прибора. Если рычаг указывает на 0 — выключено, если на 1 — включено. Также о состоянии защиты можно судить по индикаторному светодиоду (лампочке). Если он горит зеленым цветом, то все в порядке. Если горит или моргает красным — устройство защиты выключилось. Подробная расшифровка значений свечения лампочки имеется на корпусе аппарата.

Рядом с рычагом есть небольшой регулятор под отвертку (крутилка). Он позволяет выставить значение напряжения, при котором УЗИс автоматически отключится. То есть данный аппарат умеет защищать сеть не только от искрения, но и от перенапряжения.

Принцип работы УЗДП

Устройство защиты от дугового пробоя по принципу работы напоминает обыкновенное реле напряжения. Прибор непрерывно отслеживает форму, амплитуду и направление сетевого напряжения. За состоянием этих параметров следит контроллер УЗДП.

Если в сети возникает искрение, то отслеживаемые параметры резко изменяются. Контроллер фиксирует это событие и дает команду на отключение контактов реле. В тот же момент управляющий импульс приходит на механизм отключающего рычага и индикаторный светодиод состояния аппарата.

Важно! Ручной электроинструмент (дрели, шлифовальные машинки) является источником сетевых помех. Во время работы этих приборов в их щеточных узлах возникает нормальное штатное искрение, способное привести к ложным срабатываниям УЗИс. Подобный электроинструмент рекомендуется включать через удлинители с сетевыми фильтрами.

Особенности УЗИс разных производителей

При обычном включении вилки в розетку или переключении клавиши выключателя также возникает искрение, особенно если напряжение подается на мощный потребитель электроэнергии. При этом устройство защиты должно оставаться во включенном состоянии.

Каждый производитель подобных устройств по-своему решает данную задачу. Поэтому аппараты от различных фирм способны заметно отличаться по алгоритму работы и внешнему виду. Наиболее популярные модели УЗДП приведены в таблице.

Характеристики для выбора устройства защиты

Устройства, защищающие проводку от искрения, проявились на рынке сравнительно недавно. Однако в их характеристиках нет ничего нового и вызывающего вопросы. Основные параметры этих устройств таковы:

Обратите внимание! В странах СНГ УЗИс — это устройство малораспространенное. В документации от разных производителей оно фигурирует под отличающимися названиями. Например, УЗДП, AFCI, AFDD.

Схема подключения

Устройства защиты от искрения подключаются по простой схеме. Верхние L и N контакты предназначены для подключения входного питающего кабеля. Нижние — для выходного.

На фазном проводе перед УЗИс желательно установить автоматический выключатель. Его номинал не должен превышать рабочий ток УЗИс. В противном случае защита от искрения способна выйти из строя при КЗ.

Расширить пропускную мощность УЗДП при помощи контактора не получится. Весь ток должен протекать через устройство защиты. Иначе оно не сможет корректно регистрировать скачки тока и напряжения на потребителе.

Методика поиска искрящего места

Искрение — это предвестник пожара. Поэтому если устройство искровой защиты постоянно срабатывает, то нужно искать место нестабильного контакта. Внимание следует обратить на следующие узлы:

Отдельно следует отметить основные признаки искрящих контактов:

Принцип работы УЗДП основан на отслеживании состояния напряжения и тока в электропроводке. Контроль этих параметров позволяет на ранних этапах зафиксировать появление искр и дуги в скрутках и клеммниках и отключить электропитание квартиры. Как следствие, существенно снижается риск возгорания проводки или поломки дорогой бытовой электроники.

Устройство защиты от дуги более всего напоминает реле напряжения. Оба аппарата защиты имеют верхний и нижний предел рабочего напряжения. Однако УЗДП обладает более широким функционалом, то есть умеет срабатывать на искрение в скрутках и прочие ненадежные подгорающие контакты.

Источник