Технический паспорт калькулятора
Автор: Воробьёв Александр Владимирович · Редакция 4.0.0 · Проверено 26.09.2026
Методика подбора УЗО (выключателя, управляемого дифференциальным током)
Методика подбирает УЗО — выключатель автоматический, управляемый дифференциальным током, без встроенной защиты от сверхтоков — и проверяет условия его применения. УЗО не имеет теплового и электромагнитного расцепителей, поэтому оно не защищает ни защищаемую цепь, ни само себя от перегрузки и короткого замыкания: последовательно с ним обязательно устанавливается автоматический выключатель со стороны питания. Номинальный ток УЗО выбирается по двум условиям: он должен быть не меньше расчётного тока цепи и не меньше номинального тока последовательного автоматического выключателя. Второе условие критично, поскольку автоматический выключатель допускает длительный ток до 1,13 своего номинала, а теплового расцепителя в УЗО нет, поэтому при номинале УЗО ниже номинала автомата аппарат может быть повреждён длительной перегрузкой. Номинальный отключающий дифференциальный ток выбирается по условиям применения из ряда 10, 30, 100, 300 и 500 мА. Уставки до 30 мА применяются для защиты от косвенного прикосновения, причём для отдельного потребителя в сыром помещении принимается 10 мА; 100 мА применяется для противопожарных и промышленных групповых цепей; 300 и 500 мА — для вводных аппаратов распределительных щитов, где защита выполняет функцию защиты от токов утечки на землю и от возгорания, а не защиту от прикосновения. Тип дифференциального расцепителя выбирается по характеру нагрузки и виду тока утечки: тип AC реагирует на переменный синусоидальный ток, тип A дополнительно на пульсирующий постоянный, тип B также на гладкий постоянный ток. Проверяется, что суммарный ток утечки защищаемой цепи не превышает одной третьей отключающего дифференциального тока. При двухступенчатой защите проверяется селективность: уставка вышестоящего УЗО должна быть не менее трёхкратной уставки нижестоящего. Итоговый статус определяется наиболее существенным несоответствием.
Основные формулы
-
Выбор номинального тока УЗО:
I_ном ≥ I_расч, ряд = 16…125 А
Номинальный ток УЗО принимается как ближайшее большее значение стандартного ряда относительно расчётного тока цепи. Условие I_ном ≥ I_расч выполняется по построению, поскольку при меньшем номинале аппарат ограничивал бы пропускную способность цепи. Ряд номинальных токов УЗО представляет собой часть ряда предпочтительных номинальных токов автоматических выключателей по ГОСТ Р 50345-2010 начиная с 16 А: УЗО применяются в цепях с номинальным током не менее этого значения. Номинальный ток УЗО не связан с уставкой по дифференциальному току и выбирается независимо от неё. -
Ряд номинальных токов УЗО:
ряд = {16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125} А
Ряд номинальных токов УЗО образован из ряда предпочтительных номинальных токов автоматических выключателей, установленного ГОСТ Р 50345-2010. Использование стандартного ряда обязательно, поскольку аппараты на произвольный номинальный ток не выпускаются. Из ряда выбирается наименьшее значение, не меньшее расчётного тока цепи, что обеспечивает минимальный запас и снижает риск неселективного отключения. Ряд номинальных токов последовательного автоматического выключателя представляет собой ту же последовательность, ограниченную значениями, применяемыми для аппаратов бытового и аналогичного назначения. -
Согласование с последовательным автоматическим выключателем:
I_ном(УЗО) ≥ I_ном(автомата)
Номинальный ток УЗО должен быть не меньше номинального тока автоматического выключателя, установленного последовательно со стороны питания. Это условие вытекает из того, что УЗО не имеет теплового расцепителя и не защищает себя от перегрузки, тогда как автоматический выключатель допускает длительный ток до 1,13 своего номинала и отключается лишь при токе около 1,45 номинала. Если номинал УЗО ниже номинала автомата, то при длительной перегрузке через УЗО может протекать ток, превышающий его номинальный, что приводит к перегреву и повреждению аппарата. Номинальный ток УЗО может быть равен номиналу автомата, поскольку контактная система УЗО рассчитана на длительный ток, равный номинальному. -
Выбор отключающего дифференциального тока:
I_Δn = f(условия применения), ряд = 10, 30, 100, 300, 500 мА
Номинальный отключающий дифференциальный ток выбирается по условиям применения защищаемой цепи. Для отдельного потребителя в сыром помещении принимается 10 мА; для групповых цепей штепсельных розеток, помещений с повышенной опасностью, наружных установок, строительных площадок и осветительных цепей — 30 мА. Уставки до 30 мА обеспечивают защиту от косвенного прикосновения. Для противопожарных и промышленных групповых цепей принимается 100 мА, для вводных аппаратов распределительных щитов — 300 и 500 мА: такие аппараты выполняют функцию защиты от токов утечки на землю и от возгорания, а не защиту от прикосновения. Увеличение уставки снижает чувствительность защиты, но уменьшает вероятность ложных отключений от естественного тока утечки. -
Проверка тока утечки цепи:
I_утечки ≤ I_Δn / 3
Суммарный ток утечки защищаемой цепи в нормальном режиме работы не должен превышать одной третьей номинального отключающего дифференциального тока. Коэффициент запаса установлен, чтобы естественный ток утечки исправной цепи не вызывал ложных отключений: чем ближе естественный ток утечки к уставке, тем чаще происходят отключения без повреждения. Естественный ток утечки складывается из токов утечки подключённых электроприёмников и ёмкостных токов кабельных линий и зависит от числа потребителей, длины линий, температуры и влажности. При уставке 30 мА допустимый ток утечки составляет 10 мА, при уставке 10 мА — лишь 3,3 мА, что ограничивает применение малых уставок короткими цепями с небольшим числом потребителей. -
Выбор типа дифференциального расцепителя:
тип = AC | A | B по виду тока утечки нагрузки
Тип дифференциального расцепителя определяется видом тока утечки, создаваемого нагрузкой. Тип AC реагирует на переменный синусоидальный ток утечки и применяется для нагрузок без постоянной составляющей: нагревательных приборов и ламп накаливания. Тип A дополнительно реагирует на пульсирующий постоянный ток утечки и применяется при наличии электроники, импульсных блоков питания и светодиодных светильников. Тип B реагирует также на гладкий постоянный ток утечки и применяется для преобразователей частоты, инверторов и зарядных станций электромобилей. Применение типа AC там, где требуется тип A или B, не обеспечивает защиту: постоянная составляющая тока утечки насыщает магнитопровод трансформатора тока и снижает чувствительность расцепителя вплоть до полного отказа срабатывания. -
Проверка селективности с вышестоящим УЗО:
I_Δn(вышестоящего) ≥ 3 × I_Δn(нижестоящего)
При двухступенчатой защите от дифференциального тока уставка вышестоящего УЗО должна быть не менее трёхкратной уставки нижестоящего. Такое соотношение обеспечивает отключение только нижестоящего аппарата при повреждении в его зоне, поскольку естественный ток утечки и токи утечки исправных участков вышестоящей цепи не достигают уставки вышестоящего аппарата. При меньшем соотношении при повреждении в нижестоящей цепи могут отключиться оба аппарата, и питание потеряет вся группа потребителей. Селективность по току дополняется селективностью по времени: селективные аппараты имеют выдержку времени срабатывания, что позволяет применять близкие уставки, однако такие аппараты дороже и требуют проверки согласования времятоковых характеристик.
Пошаговая инструкция
- Выберите условия применения УЗО: от них зависит номинальный отключающий дифференциальный ток.
- Выберите характер нагрузки: от него зависит тип дифференциального расцепителя по виду тока утечки.
- Укажите расчётный ток защищаемой цепи, определённый по суммарной мощности нагрузки с учётом коэффициентов использования.
- Укажите суммарный естественный ток утечки цепи по данным изготовителей потребителей или по результатам измерения.
- Укажите номинальный ток автоматического выключателя, установленного последовательно с УЗО со стороны питания.
- При двухступенчатой защите укажите уставку вышестоящего УЗО; при одноступенчатой оставьте значение равным нулю.
- Выберите номинальный ток УЗО как ближайшее большее значение стандартного ряда относительно расчётного тока цепи.
- Проверьте, что номинальный ток УЗО не меньше номинального тока последовательного автоматического выключателя.
- Примите отключающий дифференциальный ток по условиям применения из ряда 10, 30, 100, 300 и 500 мА.
- Примите тип дифференциального расцепителя по характеру нагрузки: AC, A или B.
- Определите допустимый суммарный ток утечки как одну треть отключающего дифференциального тока.
- Проверьте, что фактический суммарный ток утечки цепи не превышает допустимого значения.
- При двухступенчатой защите проверьте, что уставка вышестоящего УЗО не менее трёхкратной уставки нижестоящего.
- Убедитесь, что последовательно с УЗО установлен автоматический выключатель, защищающий цепь от сверхтоков.
Ограничения
- Не проверяется согласование последовательного автоматического выключателя с защищаемым кабелем: эта проверка включает сопоставление условного тока расцепления с длительно допустимым током кабеля и выполняется отдельным расчётом подбора автоматического выключателя.
- Не рассчитывается суммарный ток утечки защищаемой цепи: удельные токи утечки потребителей и кабелей в нормативной базе проекта не структурированы, поэтому ток утечки принимается как исходная величина.
- Не выполняется выбор аппарата для защиты от прямого прикосновения: защита от прямого прикосновения обеспечивается изоляцией, ограждениями и сверхнизким напряжением, а не аппаратами защиты.
- Не проверяется селективность по времени: селективные аппараты с выдержкой времени в расчёте не рассматриваются, поскольку их времятоковые характеристики не структурированы.
- Не проверяется термическая стойкость и отключающая способность при коротком замыкании: защиту от сверхтоков обеспечивает последовательный автоматический выключатель, и проверка относится к его выбору.
- Не рассматриваются специальные электроустановки: взрывоопасные зоны, медицинские учреждения с особыми требованиями и объекты атомной энергетики, для которых требования устанавливаются отдельными документами.
Допущения
- Суммарный ток утечки защищаемой цепи принимается как исходная величина, определённая по данным изготовителей электроприёмников или по результатам измерения. Удельные токи утечки потребителей и кабелей в нормативной базе проекта не структурированы, поэтому расчёт этого тока по составу нагрузки и длине линий не выполняется.
- УЗО рассматривается как аппарат без встроенной защиты от сверхтоков: наличие последовательного автоматического выключателя предполагается обязательным, а согласование этого выключателя с защищаемым кабелем проверяется отдельным расчётом. Номинальный ток УЗО проверяется на непревышение номинального тока выключателя, но не на согласование с кабелем.
- Коэффициент запаса между допустимым током утечки цепи и уставкой УЗО принят равным одной третьей в соответствии с п. 7.1.83 ПУЭ 7. Текст главы 7.1 в нормативной базе проекта отсутствует, поэтому норма отнесена к справочным данным и подлежит проверке по действующей редакции документа.
- Селективность проверяется только по соотношению номинальных отключающих дифференциальных токов, то есть по току. Селективные аппараты с выдержкой времени обеспечивают дополнительную селективность по времени, однако их времятоковые характеристики в нормативной базе проекта не структурированы и определяются по документации изготовителя.
- Ряд отключающих дифференциальных токов, таблица выбора уставки по условиям применения, таблица типов расцепителя и кратность селективности отнесены к справочным данным, поскольку нормативная база проекта требований к выключателям, управляемым дифференциальным током, не содержит: ни один из стандартов в этой области не представлен папкой со структурированными данными.
Особые случаи
- Вышестоящее УЗО не задано: Проверка селективности не выполняется, а результат сопровождается предупреждением: значение уставки вышестоящего УЗО принято равным нулю, что соответствует одноступенчатой защите. Для двухступенчатой защиты следует указать уставку вышестоящего аппарата, чтобы проверить соотношение уставок.
- Номинальный ток УЗО меньше номинального тока автомата: Результат признаётся требующим корректировки с опасным статусом: УЗО не имеет теплового расцепителя и при длительной перегрузке может быть повреждён, тогда как автоматический выключатель допускает длительный ток до 1,13 своего номинала. Требуется применить УЗО с номинальным током не менее номинала автомата.
- Суммарный ток утечки превышает одну треть уставки: Результат признаётся требующим корректировки: естественный ток утечки исправной цепи может вызывать ложные отключения. Мерами являются увеличение уставки, разделение цепи на несколько групп с самостоятельными УЗО и сокращение протяжённости линий. При выборе между увеличением уставки и разделением цепи предпочтительнее разделение, если требуется защита от косвенного прикосновения.
- Уставка вышестоящего УЗО равна уставке нижестоящего: Селективность не обеспечена: требуемая уставка вышестоящего аппарата составляет трёхкратную уставку нижестоящего. При повреждении в нижестоящей цепи могут отключиться оба аппарата, и питание потеряет вся группа потребителей. Требуется увеличить уставку вышестоящего УЗО либо применить селективный аппарат с выдержкой времени.
- Условия применения требуют уставки, отсутствующей в ряду: Принимается ближайшее большее значение ряда, поскольку уставки вне ряда не выпускаются. Например, если условия применения требуют уставку 200 мА, принимается 300 мА. Увеличение уставки снижает чувствительность защиты, поэтому результат следует проверить на соответствие требованиям защиты от косвенного прикосновения, если такие требования предъявляются.
- Уставка 500 мА и необходимость селективности: Для вводного аппарата с уставкой 500 мА требуемая уставка вышестоящего УЗО составила бы 1500 мА, что выходит за пределы рассматриваемого ряда. На вводе защита обычно выполняется одноступенчатой, либо применяются селективные аппараты с выдержкой времени, поскольку селективность по току для наибольших уставок недостижима в пределах стандартного ряда.
Графики и визуализация
Наглядное представление зависимости параметров:
Диаграмма показывает, как отключающий дифференциальный ток зависит от условий применения УЗО. Для отдельного потребителя в сыром помещении принимается наименьшая уставка 10 мА, обеспечивающая максимальную чувствительность защиты. Для групповых цепей штепсельных розеток, помещений с повышенной опасностью и осветительных цепей принимается уставка 30 мА, обеспечивающая защиту от косвенного прикосновения. Для противопожарных и промышленных групповых цепей принимается 100 мА, для распределительного щита — 300 мА, для вводного аппарата здания — 500 мА. Рост уставки отражает переход от защиты от косвенного прикосновения к защите от токов утечки на землю и от возгорания: чем выше уровень защиты в иерархии питания, тем больше допустимый естественный ток утечки и тем выше должна быть уставка, чтобы избежать ложных отключений.
Параметры: Характер нагрузки = Смешанная бытовая нагрузка, Расчётный ток цепи = 22, Номинальный ток последовательного автомата = 20
График показывает линейный рост допустимого суммарного тока утечки при увеличении отключающего дифференциального тока: допустимое значение равно одной третьей уставки. При уставке 10 мА допустимый ток утечки составляет 3,33 мА, при 30 мА — 10 мА, при 100 мА — 33,33 мА, при 300 мА — 100 мА, а при 500 мА достигает 166,67 мА. Зависимость строго линейна, поскольку коэффициент запаса постоянен. График применяется для оценки применимости уставки: если фактический суммарный ток утечки защищаемой цепи превышает допустимое значение для выбранной уставки, уставку следует увеличить или разделить цепь на группы. Ограничивающим фактором для малых уставок является именно этот предел, а не селективность.
Параметры: Условия применения УЗО = Групповая цепь штепсельных розеток, Характер нагрузки = Смешанная бытовая нагрузка, Номинальный ток последовательного автомата = 20
График показывает ступенчатый характер зависимости номинального тока УЗО от расчётного тока цепи: номинал принимается по стандартному ряду, поэтому зависимость представляет собой ступенчатую функцию, возрастающую слева направо. При расчётном токе до 16 А принимается номинал 16 А, при токе от 16 до 20 А — 20 А, при токе от 20 до 25 А — 25 А, при токе от 25 до 32 А — 32 А, при токе от 40 до 50 А — 50 А, при токе от 100 до 125 А — 125 А. Ступенчатость означает, что при расчётном токе, близком к верхней границе ступени, запас по номиналу минимален. График служит для оценки запаса по номинальному току УЗО при заданном расчётном токе цепи и для сопоставления с номинальным током последовательного автоматического выключателя.
Параметры: Условия применения УЗО = Групповая цепь штепсельных розеток, Характер нагрузки = Смешанная бытовая нагрузка, Номинальный ток последовательного автомата = 20
Сравнение материалов
| Параметр | УЗО без встроенной защиты от сверхтоков | Дифференциальный автомат (АВДТ) | Селективное УЗО с выдержкой времени |
|---|---|---|---|
| Основа ряда | Реагирует только на дифференциальный ток; защита от сверхтоков обеспечивается последовательным автоматическим выключателем | Совмещает функции автоматического выключателя и выключателя, управляемого дифференциальным током | Реагирует на дифференциальный ток и имеет выдержку времени срабатывания для обеспечения селективности по времени |
| Диапазон | Номинальные токи от 16 до 125 А, уставки от 10 до 500 мА, типы AC, A и B | Номинальные токи от 6 до 63 А, уставки от 10 до 300 мА, типы AC, A и B | Уставки от 100 до 500 мА, выдержка времени задаётся типом аппарата |
| Применение | Защита групповых и распределительных цепей от токов утечки на землю при наличии отдельного аппарата защиты от сверхтоков | Защита групповых цепей одновременно от сверхтоков и от токов утечки в одном аппарате | Вышестоящая ступень двухступенчатой защиты, где селективность по току недостижима в пределах стандартного ряда уставок |
| Преимущества | При выходе из строя любой из двух функций замене подлежит только отказавший аппарат; отключение УЗО однозначно указывает на ток утечки, что упрощает поиск повреждения | Экономит место в распределительном щите и упрощает монтаж, поскольку заменяет два аппарата | Позволяет применять близкие уставки вышестоящего и нижестоящего аппаратов, обеспечивая селективность за счёт разности времён срабатывания |
| Типичное применение | Групповые цепи жилых и общественных зданий, защита от косвенного прикосновения, противопожарная защита от токов утечки | Групповые цепи квартир и индивидуальных домов, где экономия места в щите важнее удобства диагностики | Вводные аппараты зданий и распределительных щитов при невозможности обеспечить трёхкратное соотношение уставок |
| Характеристики | Не имеет теплового и электромагнитного расцепителей, поэтому не защищает ни цепь, ни себя от перегрузки и короткого замыкания | Имеет тепловой и электромагнитный расцепители, поэтому защищает цепь от перегрузки и короткого замыкания самостоятельно | Имеет устройство задержки срабатывания, вследствие чего время отключения при заданном токе утечки больше, чем у неселективного аппарата |
| Примечание | Обязательно требует последовательной установки автоматического выключателя со стороны питания, причём номинальный ток УЗО должен быть не менее номинального тока этого выключателя. Если номинал УЗО ниже, аппарат может быть повреждён длительной перегрузкой, поскольку выключатель допускает длительный ток до 1,13 своего номинала. | При отключении дифференциального автомата невозможно определить, что послужило причиной — перегрузка или ток утечки, если аппарат не имеет индикации. Кроме того, при выходе из строя любой из двух функций замене подлежит весь аппарат, тогда как при раздельной установке заменяется только отказавший. Диапазон номинальных токов дифференциальных автоматов уже, чем у УЗО, что ограничивает их применение на вводных аппаратах больших номиналов. | Применяется, когда требуемая уставка вышестоящего УЗО выходит за пределы стандартного ряда, например для аппарата с уставкой 500 мА, где трёхкратное соотношение дало бы 1500 мА. Селективность по времени требует проверки согласования времятоковых характеристик вышестоящего и нижестоящего аппаратов по документации изготовителя. |
Примеры расчёта
Пример 1: Групповая цепь розеток — УЗО 25 А, 30 мА, тип A
Входные данные:
- Условия применения УЗО: Групповая цепь штепсельных розеток
- Характер нагрузки: Смешанная бытовая нагрузка
- Расчётный ток цепи: 22
- Суммарный ток утечки цепи: 6
- Номинальный ток последовательного автомата: 20
- Уставка вышестоящего УЗО: 100
Результат:
- Номинальный ток УЗО: 25
- Номинал не менее расчётного тока: Да
- Номинал не менее номинала автомата: Да
- Отключающий дифференциальный ток: 30
- Допустимый ток утечки цепи: 10
- Суммарный ток утечки цепи: 6
- Ток утечки в пределах допустимого: Да
- Тип дифференциального расцепителя: Тип A
- Требуемая уставка вышестоящего УЗО: 90
- Селективность обеспечена: Да
- Статус подбора: Подбор выполнен
Разбор: Для групповой цепи штепсельных розеток с расчётным током 22 А номинальный ток УЗО принимается равным 25 А как ближайшее большее значение стандартного ряда. Номинальный ток последовательного автоматического выключателя составляет 20 А, и условие непревышения выполняется: 25 А не меньше 20 А. УЗО не имеет теплового расцепителя, поэтому его номинал не может быть меньше номинала автомата — иначе при длительной перегрузке, которую автомат допускает до 1,13 своего номинала, УЗО было бы повреждено. Отключающий дифференциальный ток принят равным 30 мА, что обеспечивает защиту от косвенного прикосновения. Суммарный ток утечки цепи 6 мА не превышает допустимого значения 10 мА, равного одной третьей уставки, поэтому ложные отключения от естественного тока утечки маловероятны. Тип A выбран по характеру смешанной бытовой нагрузки, содержащей электронику с пульсирующим постоянным током утечки. Вышестоящее УЗО имеет уставку 100 мА, что не менее трёхкратной уставки нижестоящего УЗО 30 мА, поэтому селективность обеспечена: при повреждении в защищаемой цепи отключится только нижестоящее УЗО, и питание остальных потребителей сохранится.
Пример 2: Отдельный потребитель в сыром помещении — уставка 10 мА
Входные данные:
- Условия применения УЗО: Отдельный потребитель в сыром помещении
- Характер нагрузки: Нагревательные приборы
- Расчётный ток цепи: 12
- Суммарный ток утечки цепи: 1
- Номинальный ток последовательного автомата: 16
- Уставка вышестоящего УЗО: 0
Результат:
- Номинальный ток УЗО: 16
- Номинал не менее расчётного тока: Да
- Номинал не менее номинала автомата: Да
- Отключающий дифференциальный ток: 10
- Допустимый ток утечки цепи: 3.333
- Суммарный ток утечки цепи: 1
- Ток утечки в пределах допустимого: Да
- Тип дифференциального расцепителя: Тип AC
- Требуемая уставка вышестоящего УЗО: 30
- Селективность обеспечена:
- Статус подбора: Подбор выполнен с замечаниями
Разбор: Для отдельного потребителя в сыром помещении принимается наименьшая уставка 10 мА, обеспечивающая максимальную чувствительность защиты: в помещениях с повышенной опасностью сопротивление тела человека и путь тока через него создают наибольший риск, поэтому защита должна срабатывать при минимальном токе утечки. Расчётный ток 12 А даёт номинальный ток УЗО 16 А, а номинальный ток последовательного автомата составляет также 16 А, поэтому условие непревышения выполняется с равенством. Допустимый ток утечки цепи при уставке 10 мА составляет лишь 3,3 мА, и принятый ток утечки 1 мА укладывается в это значение с запасом. Ограничение по току утечки является главным фактором при выборе уставки 10 мА: такая уставка применима только для коротких цепей с небольшим числом потребителей, поскольку естественный ток утечки протяжённых линий и многочисленных потребителей может превысить 3,3 мА. Нагревательная нагрузка не содержит электроники, поэтому применяется тип AC, реагирующий только на переменный синусоидальный ток утечки.
Пример 3: Вводной аппарат распределительного щита — уставка 300 мА
Входные данные:
- Условия применения УЗО: Питание распределительного щита
- Характер нагрузки: Смешанная бытовая нагрузка
- Расчётный ток цепи: 90
- Суммарный ток утечки цепи: 40
- Номинальный ток последовательного автомата: 80
- Уставка вышестоящего УЗО: 0
Результат:
- Номинальный ток УЗО: 100
- Номинал не менее расчётного тока: Да
- Номинал не менее номинала автомата: Да
- Отключающий дифференциальный ток: 300
- Допустимый ток утечки цепи: 100
- Суммарный ток утечки цепи: 40
- Ток утечки в пределах допустимого: Да
- Тип дифференциального расцепителя: Тип A
- Требуемая уставка вышестоящего УЗО: 900
- Селективность обеспечена:
- Статус подбора: Подбор выполнен с замечаниями
Разбор: Для вводного аппарата распределительного щита принимается уставка 300 мА, поскольку такой аппарат выполняет функцию защиты от токов утечки на землю и от возгорания, а не защиту от косвенного прикосновения. Излишне чувствительная уставка привела бы к ложным отключениям всего щита, поскольку суммарный естественный ток утечки многочисленных присоединений и протяжённых линий накапливается и может достигать десятков миллиампер. Расчётный ток 90 А даёт номинальный ток УЗО 100 А, а номинальный ток последовательного автомата составляет 80 А, поэтому условие непревышения выполняется. Допустимый ток утечки при уставке 300 мА составляет 100 мА, что значительно превышает принятый ток утечки 40 мА. Тип A выбран по характеру смешанной нагрузки. Обратите внимание, что при уставке 300 мА селективность с вышестоящим УЗО потребовала бы уставки не менее 900 мА, что выходит за пределы рассматриваемого ряда: на вводе такая защита обычно выполняется одноступенчатой либо применяются селективные аппараты с выдержкой времени.
Пример 4: Двухступенчатая защита — проверка селективности
Входные данные:
- Условия применения УЗО: Групповая цепь штепсельных розеток
- Характер нагрузки: Смешанная бытовая нагрузка
- Расчётный ток цепи: 22
- Суммарный ток утечки цепи: 6
- Номинальный ток последовательного автомата: 20
- Уставка вышестоящего УЗО: 30
Результат:
- Номинальный ток УЗО: 25
- Номинал не менее расчётного тока: Да
- Номинал не менее номинала автомата: Да
- Отключающий дифференциальный ток: 30
- Допустимый ток утечки цепи: 10
- Суммарный ток утечки цепи: 6
- Ток утечки в пределах допустимого: Да
- Тип дифференциального расцепителя: Тип A
- Требуемая уставка вышестоящего УЗО: 90
- Селективность обеспечена: Нет
- Статус подбора: Подбор требует корректировки
Разбор: В этом примере рассматривается та же групповая цепь с уставкой 30 мА, но вышестоящее УЗО имеет уставку также 30 мА. Требуемая уставка вышестоящего УЗО составляет трёхкратную уставку нижестоящего, то есть 90 мА, поэтому условие селективности не выполняется. Практическое следствие состоит в том, что при повреждении изоляции в защищаемой цепи отключение может произойти не только на нижестоящем аппарате, но и на вышестоящем, вследствие чего питание потеряет вся группа потребителей, а не только повреждённая цепь. Для обеспечения селективности следует увеличить уставку вышестоящего УЗО до 100 мА или более, что и показано в первом примере. Альтернативой является применение селективных аппаратов с выдержкой времени срабатывания: селективность по времени дополняет селективность по току и позволяет применять близкие уставки, однако такие аппараты дороже и требуют проверки согласования времятоковых характеристик.
Пример 5: Преобразователь частоты — тип B
Входные данные:
- Условия применения УЗО: Промышленная групповая цепь
- Характер нагрузки: Преобразователь частоты
- Расчётный ток цепи: 32
- Суммарный ток утечки цепи: 12
- Номинальный ток последовательного автомата: 32
- Уставка вышестоящего УЗО: 0
Результат:
- Номинальный ток УЗО: 32
- Номинал не менее расчётного тока: Да
- Номинал не менее номинала автомата: Да
- Отключающий дифференциальный ток: 100
- Допустимый ток утечки цепи: 33.333
- Суммарный ток утечки цепи: 12
- Ток утечки в пределах допустимого: Да
- Тип дифференциального расцепителя: Тип B
- Требуемая уставка вышестоящего УЗО: 300
- Селективность обеспечена:
- Статус подбора: Подбор выполнен с замечаниями
Разбор: Преобразователь частоты создаёт гладкий постоянный ток утечки, поэтому применяется тип B дифференциального расцепителя, который в отличие от типов AC и A реагирует и на такую составляющую. Гладкий постоянный ток утечки насыщает магнитопровод трансформатора тока типов AC и A, вследствие чего их чувствительность снижается вплоть до полного отказа срабатывания: защита формально установлена, но фактически не работает. Поэтому для цепей с полупроводниковыми преобразователями тип B обязателен, а не является улучшением. По условиям применения промышленной групповой цепи принимается уставка 100 мА, поскольку цепь содержит двигательную нагрузку с повышенным естественным током утечки и не предназначена для защиты от косвенного прикосновения. Расчётный ток 32 А даёт номинальный ток УЗО 32 А, равный номинальному току последовательного автомата. Суммарный ток утечки 12 мА укладывается в допустимое значение 33,3 мА.
Пример 6: Ток утечки превышает допустимое значение
Входные данные:
- Условия применения УЗО: Групповая цепь штепсельных розеток
- Характер нагрузки: Смешанная бытовая нагрузка
- Расчётный ток цепи: 22
- Суммарный ток утечки цепи: 15
- Номинальный ток последовательного автомата: 20
- Уставка вышестоящего УЗО: 0
Результат:
- Номинальный ток УЗО: 25
- Номинал не менее расчётного тока: Да
- Номинал не менее номинала автомата: Да
- Отключающий дифференциальный ток: 30
- Допустимый ток утечки цепи: 10
- Суммарный ток утечки цепи: 15
- Ток утечки в пределах допустимого: Нет
- Тип дифференциального расцепителя: Тип A
- Требуемая уставка вышестоящего УЗО: 90
- Селективность обеспечена:
- Статус подбора: Подбор требует корректировки
Разбор: При уставке 30 мА допустимый суммарный ток утечки составляет 10 мА, равных одной третьей уставки. В этом примере суммарный ток утечки цепи равен 15 мА, что превышает допустимое значение, поэтому проверка не пройдена и подбор требует корректировки. Превышение означает, что естественный ток утечки исправной цепи может достигать значения, при котором УЗО будет отключаться без повреждения: ложные отключения происходят тем чаще, чем ближе естественный ток утечки к уставке. Причинами повышенного тока утечки являются большая протяжённость линий, значительное число подключённых потребителей с импульсными блоками питания, а также снижение сопротивления изоляции вследствие увлажнения или старения. Мерами устранения являются увеличение уставки до значения, при котором допустимый ток утечки превысит фактический, разделение цепи на несколько групп с самостоятельными УЗО и сокращение протяжённости линий. Следует учитывать, что увеличение уставки снижает чувствительность защиты, поэтому для цепей, где требуется защита от косвенного прикосновения, предпочтительнее разделение цепи, а не увеличение уставки.
Пример расчёта
Исходные данные
- Условия применения УЗО: Групповая цепь штепсельных розеток
- Характер нагрузки: Смешанная бытовая нагрузка
- Расчётный ток цепи: 22
- Суммарный ток утечки цепи: 6
- Номинальный ток последовательного автомата: 20
- Уставка вышестоящего УЗО: 100
Результат
- Расчётный ток цепи: 22
- Номинальный ток последовательного автомата: 20
- Номинальный ток УЗО: 25
- Номинал не менее расчётного тока: Да
- Номинал не менее номинала автомата: Да
- Отключающий дифференциальный ток: 30
- Коэффициент запаса по току утечки: 3
- Допустимый ток утечки цепи: 10
- Суммарный ток утечки цепи: 6
- Ток утечки в пределах допустимого: Да
- Тип дифференциального расцепителя: Тип A
- Описание типа расцепителя: реагирует на переменный и пульсирующий постоянный ток
- Уставка вышестоящего УЗО: 100
- Кратность селективности: 3
- Требуемая уставка вышестоящего УЗО: 90
- Селективность обеспечена: Да
- Статус подбора: Подбор выполнен
- Уровень статуса подбора: success
Рекомендации
-
Проверка номинального тока УЗО относительно автомата
Номинальный ток УЗО должен быть не меньше номинального тока последовательного автоматического выключателя. Это условие часто упускают, ориентируясь только на расчётный ток цепи: если расчётный ток составляет 18 А, а выключатель выбран на 25 А, то УЗО на 20 А формально удовлетворяет расчётному току, но оказывается меньше номинала выключателя. При длительной перегрузке через УЗО может протекать ток, превышающий его номинальный, поскольку выключатель допускает длительный ток до 1,13 своего номинала и отключается лишь при 1,45 номинала. Проверку следует выполнять после выбора автоматического выключателя.
Пример: При расчётном токе 18 А и выключателе на 25 А УЗО на 20 А недопустимо: требуется аппарат на 25 А или более. -
Проверка суммарного тока утечки перед выбором уставки
Суммарный ток утечки защищаемой цепи не должен превышать одной третьей отключающего дифференциального тока: при уставке 30 мА предел составляет 10 мА, при уставке 10 мА — лишь 3,3 мА. Естественный ток утечки складывается из токов утечки электроприёмников и ёмкостных токов кабельных линий и зависит от числа потребителей, длины линий, температуры и влажности. Проверку следует выполнять до выбора уставки, поскольку при превышении предела УЗО будет отключаться без повреждения. При значительном токе утечки предпочтительнее разделить цепь на группы, а не увеличивать уставку, если требуется защита от косвенного прикосновения.
Пример: При уставке 30 мА допустимый ток утечки равен 10 мА: цепь с током утечки 15 мА требует разделения на группы или увеличения уставки. -
Обеспечение трёхкратного соотношения уставок при двухступенчатой защите
При двухступенчатой защите уставка вышестоящего УЗО должна быть не менее трёхкратной уставки нижестоящего. При меньшем соотношении при повреждении в нижестоящей цепи могут отключиться оба аппарата, и питание потеряет вся группа потребителей, а не только повреждённая цепь. Если требуемая уставка выходит за пределы стандартного ряда, как для аппарата с уставкой 500 мА, селективность по току недостижима, и следует применить селективный аппарат с выдержкой времени либо выполнить защиту одноступенчатой.
Пример: Для нижестоящего УЗО с уставкой 30 мА вышестоящее УЗО должно иметь уставку не менее 90 мА, поэтому принимается 100 мА. -
Применение типа A вместо типа AC в современных электроустановках
Практически вся современная бытовая техника содержит импульсные источники питания, создающие пульсирующий постоянный ток утечки, поэтому для групповых цепей целесообразно применять тип A. Пульсирующий постоянный ток утечки насыщает магнитопровод трансформатора тока типа AC и снижает его чувствительность вплоть до отказа срабатывания, вследствие чего защита может не сработать при реальном повреждении изоляции. Тип A устойчив к такому току, а его стоимость превышает стоимость типа AC незначительно.
Пример: Для групповой цепи штепсельных розеток со смешанной бытовой нагрузкой применяется тип A, а не тип AC. -
Обязательное применение типа B для преобразователей частоты
Для цепей с преобразователями частоты, инверторами и зарядными станциями электромобилей обязательно применяется тип B, поскольку выходные каскады этих устройств создают гладкий постоянный ток утечки, насыщающий магнитопровод трансформатора тока типов AC и A. При насыщении чувствительность расцепителя снижается вплоть до полного отказа срабатывания, поэтому защита от дифференциального тока фактически отсутствует. Тип B является не улучшением, а обязательным требованием для таких цепей.
Пример: Для преобразователя частоты с расчётным током 32 А применяется тип B с уставкой 100 мА по условиям промышленной групповой цепи.
Частые ошибки
-
Номинальный ток УЗО выбирают только по расчётному току цепи, не проверяя его относительно номинального тока последовательного автоматического выключателя
Последствие: Если номинал УЗО оказывается ниже номинала выключателя, то при длительной перегрузке через УЗО протекает ток, превышающий его номинальный. Автоматический выключатель при этом не отключается, поскольку допускает длительный ток до 1,13 своего номинала и срабатывает лишь при 1,45 номинала. В результате УЗО перегревается и может быть повреждён, а защита от дифференциального тока перестаёт действовать.
Как избежать: Проверять оба условия: номинальный ток УЗО должен быть не меньше расчётного тока цепи и не меньше номинального тока последовательного автоматического выключателя. При расчётном токе 18 А и выключателе на 25 А следует применить УЗО на 25 А или более, а не на 20 А, даже если 20 А превышает расчётный ток. -
Устанавливают УЗО как единственный аппарат защиты цепи, полагая, что оно защищает и от перегрузки, и от короткого замыкания
Последствие: УЗО без встроенной защиты от сверхтоков не реагирует на сверхтоки: при коротком замыкании между фазным и нулевым проводом дифференциальный ток не возникает, если ток не протекает через землю, поэтому УЗО не сработает. При перегрузке оно также не отключится, поскольку теплового расцепителя в нём нет. Кабель остаётся без защиты от сверхтоков, что приводит к его перегреву и возгоранию.
Как избежать: Устанавливать последовательно с УЗО автоматический выключатель со стороны питания, который защищает и кабель, и само УЗО от сверхтоков. Номинальный ток УЗО при этом должен быть не меньше номинала выключателя. Для защиты одновременно от сверхтоков и от токов утечки в одном аппарате применяется дифференциальный автомат. -
Выбирают уставку УЗО, не проверяя суммарный ток утечки защищаемой цепи
Последствие: Если естественный ток утечки цепи превышает одну треть уставки, УЗО будет отключаться без повреждения. Ложные отключения воспринимаются как неисправность аппарата, тогда как причина в несоответствии уставки фактическому току утечки. При уставке 30 мА предел составляет 10 мА, и цепь с током утечки 15 мА будет отключаться регулярно.
Как избежать: Проверять суммарный ток утечки цепи относительно одной третьей уставки до выбора аппарата. При превышении предела разделить цепь на несколько групп с самостоятельными УЗО, сократить протяжённость линий либо увеличить уставку, если защита от косвенного прикосновения не требуется. Учитывать, что ток утечки растёт при увлажнении и старении изоляции. -
При двухступенчатой защите принимают одинаковые уставки вышестоящего и нижестоящего УЗО
Последствие: Селективность не обеспечивается: при повреждении в нижестоящей цепи могут отключиться оба аппарата, поскольку их уставки равны и время срабатывания соизмеримо. Питание теряет вся группа потребителей, а не только повреждённая цепь, что особенно недопустимо для ответственных потребителей и систем противопожарной защиты.
Как избежать: Обеспечивать трёхкратное соотношение уставок: для нижестоящего УЗО с уставкой 30 мА вышестоящее должно иметь уставку не менее 90 мА, поэтому принимается 100 мА. Если требуемая уставка выходит за пределы стандартного ряда, применять селективные аппараты с выдержкой времени либо выполнять защиту одноступенчатой. -
Для групповой цепи с современной бытовой техникой применяют тип AC без анализа вида тока утечки нагрузки
Последствие: Пульсирующий постоянный ток утечки от импульсных блоков питания насыщает магнитопровод трансформатора тока типа AC, вследствие чего чувствительность расцепителя снижается, а при значительной постоянной составляющей защита может вообще не сработать при реальном повреждении изоляции. Электроустановка остаётся без действующей защиты от дифференциального тока.
Как избежать: Анализировать характер нагрузки перед выбором типа расцепителя: при наличии импульсных блоков питания, светодиодных светильников и электронного управления применять тип A, при наличии преобразователей частоты, инверторов и зарядных станций — тип B. Тип AC допустим только для нагрузок без постоянной составляющей тока утечки, например для нагревательных приборов и ламп накаливания. -
Применяют уставку 10 мА для групповой цепи с большим числом потребителей ради повышения чувствительности защиты
Последствие: Допустимый суммарный ток утечки при уставке 10 мА составляет лишь 3,3 мА, что легко превышается естественным током утечки протяжённой групповой цепи с многочисленными потребителями. УЗО будет отключаться без повреждения, а попытки устранить ложные отключения часто приводят к необоснованной замене аппарата вместо устранения причины.
Как избежать: Применять уставку 10 мА только для отдельного потребителя в сыром помещении, где естественный ток утечки мал. Для групповых цепей использовать уставку 30 мА, обеспечивающую защиту от косвенного прикосновения при допустимом токе утечки 10 мА. При необходимости повышения чувствительности разделять цепь на группы, каждая из которых защищается отдельным УЗО с уставкой 10 мА.