Основным этапом электрификации, является выбор устройств защиты внутренней электрической сети и оборудования от различных аварийных ситуаций.
К таким приборам относятся автоматические выключатели, устройства защитного отключения (УЗО), дифференциальные автоматы, реле напряжения, стабилизаторы. В сетях частного сектора на вводе зачастую устанавливают устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), возникающих при грозовых разрядах. В квартирных внутренних сетях защиту от импульсных перенапряжений и грозовых разрядов не устанавливают, так как она, как правило, входит в общую защитную систему всею многоквартирного дома.
Защитные устройства подбираются для каждой группы по типу и характеристикам в соответствии со значениями потребляемой мощности и номинального тока, полученными в предыдущих расчетах. При этом определяются последовательность и способ их подключения, учитываются также принятые сечения проводов.
Защитные устройства устанавливаются, как правило, в электрических распределительных щитах, смонтированных на вводе. С подробным описанием функционального назначения различных защитных устройств можно ознакомиться в соответствующем разделе.
Выбор автоматического выключателя
Автоматические выключатели служат для защиты проводки от токов перегрузки и короткого замыкания. Эту же задачу могут выполнять и плавкие предохранители. Автоматические выключатели подбираются в первую очередь по допустимой величине номинального тока для проводки, используемой в цепи данной группы.
Для бытовых сетей изготавливаются автоматические выключатели с номинальными токами в 6; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63 А.
При выборе автомата необходимо также учитывать класс прибора, его отключающую способность и класс токоограничения.
Для защиты цепей, в которых присутствуют лампы накаливания и нагревательные приборы, следует применять автоматические выключатели класса В. Для всех остальных бытовых нагрузок подойдут устройства класса С. Отключающая способность автоматического выключателя для медной проводки должна быть не менее 4500 А при сечении до 2,5 мм2 и не менее 6000 А при сечении 2,5 мм2 и выше. Класс токоограничения следует выбирать не ниже 2, а лучше 3.
Технические характеристики автоматических выключателей отражены в маркировке, имеющейся на корпусе.
Следует особо подчеркнуть, что автоматический выключатель защищает от сверхтоков именно электропроводку, но не подключенную к ней технику, которая, как правило, оснащена собственной встроенной защитой от короткого замыкания и перегрузки. Автоматический выключатель не может защитить и людей от поражения электрическим током. Поэтому номинальный ток автоматического выключателя выбирается прежде всего исходя из возможностей проводки и должен быть на один порядок меньше значения допустимого тока для защищаемого провода, но ни в коем случае не должен его превышать.
Выбор автомата по количеству полюсов осуществляется в зависимости от его функционального назначения. Для защиты отдельной группы, как правило, применяют однополюсный автоматический выключатель, который может разрывать только фазный провод, тогда как провод рабочего нуля заводится на нулевую шину в обход автомата. Двухполюсный автомат обычно устанавливают на вводе в дом или квартиру. Он служит для полного отключения электропроводки от источника напряжения. Двухполюсный автомат используется также для защиты проводки, куда подключаются мощные потребители. Использование однополюсного автомата в качестве вводного является ошибкой, так как при его отключении (в случае ремонта) разрывается только фазный провод, тогда как нулевой провод случайно может оказаться под напряжением. Трех- и четырехполюсные автоматические выключатели применяются только в трехфазной сети.
Наибольшее распространение получили автоматические выключатели серии ВА таких известных фирм, как IEK, ДЭК, ИНТЭС, EKF. Они вполне доступны по цене и зарекомендовали себя как достаточно надежные устройства. Автоматические выключатели серии ABB (Legrand, Siemens) относятся к более дорогим устройствам- Они имеют перегрузочную способность по току около 6-8 кА и высокую механическую износостойкость. Кроме того, изготовители этой серии предлагают и дополнительное оснащение (крышечки, индикаторы и т.д.). Однако выбор дорогих автоматов предполагает использование и других элементов электрической системы той же ценовой категории.
Выбор устройства защитного отключения (УЗО)
Эффективными средствами защиты от поражения электрическим током являются устройства защитного отключения (УЗО). Эти приборы также защищают строение от возникновения пожара при разрушении изоляции проводки. УЗО, как правило, устанавливают в цепи, питающей помещения с повышенной влажностью (кухня и ванная комната). Именно в них возникает наибольшая опасность для человека. Здесь часто устанавливаются электрические приборы с металлическими корпусами, которые могут оказаться под напряжением. В таких помещениях проходят металлические водопроводные и газовые трубы, которые являются хорошими заземлителями. УЗО в первую очередь устанавливается в цепь группы розеток.
По конструкции УЗО бывают электромеханическими и электронными. Электромеханические УЗО отличаются высокой степенью надежности и способны гарантированно срабатывать при любом уровне напряжения в сети, но и стоят они гораздо дороже. Электронные УЗО на порядок дешевле, но их надежность в силу конструктивных особенностей находится в прямой зависимости от стабильности напряжения в сети и поэтому не всегда могут выполнить свою задачу. Однако в большинстве случаев их работоспособность не вызывает сомнений, и поэтому зачастую предпочтение отдается именно электронным УЗО. Использование электронных УЗО вполне оправданно, если в сети дополнительно установлен стабилизатор напряжения. Все важнейшие характеристики УЗО обычно содержатся в маркировке прибора на его лицевой панели и в сопроводительной технической документации.
УЗО устанавливается в распределительном щите после автоматического выключателя. При этом номинальный ток УЗО должен быть на ступень большим, что позволит ему некоторое время (до срабатывания автомата) работать в режиме перегрузки без выхода из строя. Например, при токе перегрузки, превышающем номинальный на 45 %, автоматический выключатель может сработать в течение одного часа.
УЗО подбирается по величине тока утечки (по-другому, тока срабатывания) и времени срабатывания, которые являются его основными характеристиками. Расчетный ток утечки для бытовой сети, как правило, находится в пределах от 10 до 30 мА, а время срабатывания должно составлять в среднем от 10 до 30 мс.
При выборе УЗО следует также учитывать максимальную величину тока короткого замыкания для данного прибора. Эта характеристика определяет способность прибора выдерживать сверхтоки, возникающие в цепи при коротком замыкании. Дело в том, что при коротком замыкании автоматический выключатель сработает, например, через 10 мс, и это время УЗО будет находиться под воздействием сверхтока и должно сохранить при этом работоспособность. Значения максимального тока короткого замыкания для различных УЗО лежат в пределах от 3000 до 10000 А, а минимально допустимое значение — 3000 А. Для определения типа УЗО (АС, А, В, S, G) следует учитывать характер нагрузки в защищаемой группе. Если в цепь включаются современные приборы, имеющие в своем составе импульсные блоки питания, выпрямители, тиристорные регуляторы, то предпочтительнее устанавливать УЗО типа А. УЗО типа АС используется лишь в цепях, куда не будут подключаться устройства с выпрямительными элементами. Номинальный ток УЗО выбирается из следующего ряда: 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125 А.
При организации многоуровневой защиты после главного автоматического выключателя может также устанавливаться селективное УЗО типа S для отключения всей сети в случае появления тока утечки. Оно должно срабатывать с задержкой во времени по отношению к УЗО, защищающим отдельные группы потребителей.
Выбор реле напряжения (РН)
Для защиты внутренней сети при недопустимых колебаниях напряжения можно использовать реле напряжения (РН). Это весьма эффективное устройство для защиты оборудования от резких скачков напряжения, которые возникают в результате обрыва нейтрали, перегрузки, перекоса фаз и т.п. Это устройство позволяет устанавливать верхний и нижний пороги срабатывания с последующим автоматическим включением после восстановления нормального режима в сети. Главным параметром реле напряжения является его быстродействие. Важной характеристикой РН является сила тока, который реле способно пропустить без выхода из строя. В зависимости от нагрузки устройства могут быть рассчитаны на номинальные токи в 16, 30, 40, 60, 80 А.
Реле напряжения, как правило, устанавливают в распределительном щите на DIN-рейку сразу после главного автоматического выключателя. Значение номинального тока РН принимают равным или на порядок большим по сравнению со значением номинального тока автомата. На трехфазном вводе обычно устанавливают по однофазному реле напряжения на каждую фазу (при отсутствии трехфазных потребителей).
Для нашего примера можно использовать реле напряжения с номинальным током в 40 или 60 А.
Реле напряжения позволяет обеспечить надежную защиту дорогостоящего оборудования от скачков напряжения при авариях во внешних сетях.
Приобретая защитные устройства, следует помнить, что их качество и надежность станут гарантией безопасной работы всей сети на долгие годы. Поэтому учитывать нужно не только характеристики приборов, но и качество их изготовления, подтвержденное соответствующими сертификатами. В любом случае предпочтение следует отдавать известной фирме, которая предлагает полный ассортимент защитных устройств.
