Из искры не возгорится пламя: как устройство защиты от дугового пробоя (УЗДП) предотвращает пожары

В электрических щитах домов и квартир все чаще можно встретить интересный блочок — устройство защиты от дугового пробоя (УЗДП). Между тем, даже не все электрики знают, что это и для чего нужно. В этой статье разберёмся, как работает УЗДП, от чего оно может спасти и почему обычных автоматов и УЗО недостаточно, чтобы уберечься от пожара.

УЗДП активно используют в США. Собственно, там они и появились на свет в конце девяностых и начале нулевых.

В США много каркасных домов, обшитых панелями из фанеры или ориентированно-стружечных плит. Проводка в них делается обычно без какой-либо дополнительной защиты — ни гофру, ни металлические трубы не используют. Провода соединяются по-простому — с помощью изолирующих колпачков. Нарушение целостности изоляции или ослабление контактных соединений может запросто привести к пожару.

С 2014 года установка УЗДП в США стала во многих случаях обязательной. За американцами подтянулись европейцы, а к 2021 году эти устройства добрались и до России. С 28 января 2024 года применение УЗДП в РФ тоже стало обязательным. Так что во многих квартирах в новостройках они уже установлены.

Устройства защиты от дугового пробоя призваны защитить жилье от пожара, который может возникнуть из-за неисправной проводки.

Как может возникнуть пожар

Итак, в электрощитке установлен автомат. У любого автомата есть два вида защиты. Во-первых, электромагнитный расцепитель. Он моментально отключает линию в случае короткого замыкания, когда ток очень большой. Во-вторых, тепловой расцепитель. Это биметаллическая пластина, которая нагревается и размыкает цепь — на это требуется больше времени. Тепловая защита срабатывает, когда происходит перегрузка линии — ток большой, но не запредельный. Давайте добавим в щиток и УЗО — они ведь тоже сейчас повсеместно используются.

Нужно понимать, что если на автомате написано 16 А, это не значит, что он вырубится при таком токе. При токе 23 А отключение произойдет через час, а при токе 40 А — в течение минуты.

Искрение, или дуговой пробой, бывает двух видов.

Параллельный дуговой пробой

Допустим, обогреватель подключили через длинный китайский удлинитель с тонкими проводочками. Кабель на дальнем конце перетерся от многочисленных сматываний и разматываний, проводочки переломились, начали искрить. Сначала между ними возникла электрическая дуга, а потом произошло КЗ — короткое замыкание между фазой и нулем.

Кабель тонкий, его сопротивление большое, и ток короткого замыкания может оказаться недостаточен, чтобы в автомате сработал электромагнитный расцепитель. А пока сработает тепловая защита, удлинитель уже полыхнет, и пламя успеет перекинуться на занавески или на одежду.

В сельской местности описанная ситуация, когда ток КЗ не приводит к срабатыванию автомата, еще более вероятна. Длина линии от трансформаторной подстанции до дома вполне может быть километра два. Линия воздушная с кучей скруток и, соответственно, большим сопротивлением. При коротком замыкании в розетке проводка будет гореть, но автомат (если его тип выбран неправильно для таких вот условий) отключится, опять-таки, только тогда, когда сработает тепловая защита.

А что же УЗО, не спасет? УЗО сработает только в том случае, если параллельный пробой произойдет между фазой и землей, причем, ток должен быть достаточен для срабатывания защиты в УЗО (как правило, от 10 до 30 мА).

Последовательный дуговой пробой

Это пробой из-за плохого контакта в одном из проводников электрической цепи. То есть, электрическая дуга возникает в одном проводе.

И здесь уже никакой автомат не сработает, поскольку ток дуги будет меньше его номинального тока. УЗО эту ситуацию тоже не распознает, поскольку утечки тока на землю нет.

Дуговой пробой может обнаружить только УЗДП. Оно сразу же отключит цепь, еще на этапе искрения. Таким образом, это еще одна, третья ступень защиты после автоматического выключателя и УЗО.

Вообще говоря, пожар может возникнуть не только из-за дугового пробоя. Если проводка и автомат выбраны неправильно, то включение мощной нагрузки вызовет нагрев проводов и возгорание изоляции. Но это уже совсем другая история и тема для отдельной статьи.

В таблице показано, на что способны разные устройства защиты.

Как УЗДП обнаруживает появление электрической дуги

УЗДП постоянно отслеживает параметры напряжения и тока. В идеальных условиях переменный ток — это синусоида.

Но при искрении ее форма искажается — появляются ступеньки, импульсы и т. д. Задача устройства — по искажениям выявить проблему и принять решение об отключении цепи.

Но не все так просто. Искрение может происходить и при обычной работе некоторых бытовых устройств. Искрят щетки в коллекторных двигателях пылесоса, дрели или стиральной машинки. «Фонят» бестрансформаторные блоки питания и т. д. Важно распознавать именно потенциально опасные ситуации.

Вот их то и выявляют УЗДП. Алгоритмы работы своих устройств разработчики не раскрывают, у каждого производителя свое ноу-хау. Анализ параметров электрической сети осуществляет микроконтроллер. Собственно, поэтому УЗДП и начали использоваться относительно недавно. Раньше просто не было соответствующей электроники, с помощью которой можно относительно дешево реализовать цифровую обработку сигналов. И выпускать устройства по доступной цене.

В процессе работы электроника сама себя тестирует и о некоторых неисправностях само УЗДП сообщает посредством индикаторов на корпусе. Кроме того, для проверки работоспособности на нем имеется соответствующая кнопочка. В комплекте с некоторыми моделями УЗДП поставляется устройство контроля, которое имитирует электрическую дугу. Это небольшой блочок с вилкой, который включают в разные розетки и проверяют, что УЗДП срабатывает.

Выпускаются УЗДП на номинальный ток от 16 до 63 А. Есть модели, совмещенные с автоматическими выключателями.

УЗДП сработало, что делать?

При срабатывании УЗДП, как и любого другого устройства защиты, придется искать причину. Если нагрузка распределена по разным автоматам, по очереди отключать потребителей, чтобы локализовать место повреждения.

Повторное включение УЗДП производится только вручную. Если при этом оно не отключается, достаточно провести профилактический осмотр розеток, удлинителей и гибких шнуров. Послушать, нет ли где-нибудь характерного шуршания и треска, которое появляется при искрении.

Причины возникновения опасного искрения показаны на рисунке.

Однако ставить эти новомодные устройства нужно с умом. Например, разнести потребителей по разным группам и подключить каждую на свое УЗДП. Тогда включение в розетку устройства, вызывающего ложное срабатывание, не приведет к отключению циркуляционных насосов котла, к примеру. В некоторых случаях ложное срабатывание может принести много бед. Например, нельзя ставить УЗДП на линиях, к которым подключены аппараты для искусственной вентиляции легких.

Как бы то ни было, на сегодняшний день УЗДП — это единственное устройство, которое может обнаружить последовательный и параллельный дуговой пробой и отключить линию. Оно очень полезно в домах со старой проводкой. Да и в новостройках, пожалуй, лишним не будет.