Сто лет прогресса электробезопасности⁠⁠

Автомобили, как и электричество используют уже сотню лет, и за это время напридумывали много разных технических штук, что бы не отправиться в мир иной раньше времени. При этом, если с автомобилями средний человек в курсе прогресса (подушки безопасности, антиблокировочная система и т.д.) то вот с электричеством как то не очень. Проиллюстрирую это картинкой:

Сегодня автомобиль без триплексного лобового стекла, ремней безопасности, программируемых зон деформации, подушек безопасности, подголовников и т.д. вам не продадут, просто потому что современные представления о безопасном автомобиле сильно изменились за все эти годы. Так же и с электричеством - сотня лет прогресса подарила нам различные технологии и механизмы защиты нашего дома от пожара, защиты человека от удара током, но... почему то так мало толковых статей на эту тему?

Итак, этот пост упрощен ради краткости! Только выжимка по верхушкам, подробнее будут другие посты.

Также считаю важным сразу обозначить - я не продаю электротехнику и не связан ни с одним из производителей электротехники.

Если я где-то не прав - то добро пожаловать в комментарии с пруфами, я буду рад отточить свои знания лучше. Видео версия поста для тех, кто любит смотреть:

1.Предохранители. [Fuse]

Защищает электропроводку от  протекания слишком большого тока, защищая изоляцию от расплавления и возгорания.

Предохранитель (на пикабу был мой пост) представляет из себя тоненькую проволочку, сечение которой подобрано так, что при превышении тока она расплавляется и разрывает цепь.  На фото разные виды предохранителей, от миниатюрных для электроприборов, до могучих, которые можно встретить на вводе в дом:

Их можно встретить в совсем старых электрощитках, причем в форме заворачивающейся "пробки" - отсюда и пошло выражение "выбило пробки". А выбило, потому что некоторые конструкции имели механический индикатор - если предохранитель сгорал, то в окошке пробки появлялся флажок-индикатор.

Когда сгорал предохранитель в самый неподходящий момент, а запасного нет - то часто делали "жука" - проволочную перемычку намотанную на корпус предохранителя  - подача тока восстанавливалась, только вот предохранитель переставал быть защитой, и часто это заканчивалось пожаром. Нельзя делать "жуков", предохранитель нужно менять! (но оговорюсь - иногда ремонт возможен, если есть заводские ремкомплекты).

Сейчас предохранители редко встречаются в электрощитках квартир, но до сих пор используются в электроприборах (защита лишней не бывает), и в могучих силовых щитках, например на вводах в здания, просто потому что предохранитель на 1000А сильно дешевле автоматического выключателя на 1000А.

2. Автоматический выключатель. [Circuit breaker]

Защищает электропроводку от  протекания слишком большого тока, защищая изоляцию от расплавления и возгорания.

Когда все устали от предохранителей, которые нужно менять при каждом коротком замыкании, их заменили на автоматические выключатели. Он так же срабатывает при превышении номинального тока и разрывает цепь, но его можно включить обратно - и он снова готов к защите. Смотрите, как выглядит обратная совместимость - автоматический выключатель просто заворачивается на место предохранителя:

Сейчас же практически все электрооборудование имеет стандартный модульный формат и крепится на DIN рейку.  Вот так выглядят разные автоматические выключатели, как ординарные (на одну фазу) так и сдвоенные-строенные-счетверенные - на несколько фаз. На фото я положил как современные, так и старые.

Про автоматические выключатели можно сказать много, там много нюансов (был отдельный пост), но важные сведения сильно упрощенно:

а. Автоматический выключатель выбирается строго по сечению проводников кабеля  и защищает только проводку от протекания тока сверх допустимой величины.

б. На корпусе указан номинальный ток, так вот при этом токе автоматический выключатель не отключается, что бы узнать ток, при котором он отключится нужно смотреть время-токовые характеристики в документации. Возможно такое стечение обстоятельств, при котором ток в 1,45 раза больше указанного на корпусе будет протекать через автоматический выключатель и тот отключится только через пол часа. Поэтому:

в. Если автомат постоянно "выбивает", то нужно разбираться с причиной, а не менять его на автомат бОльшего номинала.

3. Устройство защитного отключения (УЗО) [residual current device, RCD]

Защищает человека от поражения электрическим током, отключая линию при появлении дифференциального тока.

Это первое, и наверное единственное устройство из всего списка, которое создано именно для защиты человека от поражения электрическим током. При этом некоторые приборы комплектуются дополнительно своим УЗО, где безопасность превыше всего, например бойлеры. Вы видели наверняка такую коробочку на шнуре:

Принцип его работы прост - оно сравнивает ток, который ушел в линию и тот, который вернулся. Если в фен уходит ток 5,352А, а возвращается 5,311А, то значит цепь нарушена и 41 мА ушло в землю как-то в обход, и если эта утечка произошла через человека - то он в смертельной опасности! В таком случае УЗО сразу рубит электричество. Опять таки разбор УЗО - тема отдельного огромного поста.

Важные сведения очень упрощено:

а. УЗО предназначено только для защиты человека и срабатывает на разницу токов. Поэтому УЗО вообще не сработает при коротком замыкании и должно применяться в паре с автоматическим выключателем.

б. УЗО (как и дифавтомат) можно отличить по кнопочке "Тест" на корпусе. Оно служит для контроля его исправности, если при нажатии на эту кнопку оно отключается - оно исправно.

в. Нажимать кнопочку "тест" для контроля исправности УЗО нужно хотя бы раз в пол года.

г. Если УЗО самопроизвольно отключается - то вероятно  причина в утечке через повреждения изоляции - такую проводку безопасно эксплуатировать нельзя.

д. УЗО работает даже если у вас не предусмотрено заземление.

4. Дифференциальный автомат (дифавтомат). [residual current operated circuit-breaker with integral overcurrent protection, RCBO]

Защищает проводку от превышения номинального тока и человека от поражения электрическим током.

Как я написал выше, конструкция классического УЗО такова, что оно реагирует только на разницу токов, а их абсолютная величина роли не играет. Тоесть при коротком замыкании провода будут дымиться и стекать, а УЗО цепь не разорвет, поэтому всегда в паре к УЗО нужен автоматический выключатель. Для экономии места  придумали диффавтомат - это 2 в 1 - УЗО+автомат.

Это удобное решение, если необходимо добавить защиту от поражения электрическим током, а в электрощите уже все плотно занято. В таком случае автоматические выключатели можно заменить на диффавтоматы, немного переключив провода, при этом  общее число модулей не изменится.

5. Реле контроля напряжения.

Защищает потребителей от слишком низкого или слишком высокого напряжения, разрывая цепь, если напряжение не в норме.

Есть такое неприятное явление - обрыв нуля, из-за него напряжение в розетке может стать любым, от 0 до 400В, в зависимости от того, что включено дома у соседей. Если вы читали новости "из-за скачка напряжения сгорела вся бытовая техника" - то это наверняка было оно. Любознательные могут вбить в любимый поисковик "перекос фаз".

Понятное дело, что если технике, рассчитанной на напряжение питания  230В подать 400В она сгорит. Но некоторая техника так же не любит, когда вместо 230В ей дают питание 160В, там последствия разнообразны.

Поэтому придумали реле напряжения. Оно мониторит напряжение в сети, трехфазные модели еще и контролируют наличие и порядок фаз. Если напряжение в сети вышло за пределы нормативных - отключает всех потребителей на всякий случай, подключая их обратно, если напряжение пришло в норму.

Кратко:

а. Реле напряжения отключает потребителей, если напряжение в сети не в норме (слишком низкое, слишком высокое, нет одной из фаз).

б. Реле напряжения настоятельно рекомендую для установки там, где электрохозяйство старое и не обслуживается должным образом.

в. Реле напряжения окупается при первом же обрыве нуля

6. Устройство защиты при дуговом пробое (УЗДП) [arc-fault circuit interrupter, AFCI]

Отключает линию, если в ней есть горение дуги.

Это относительно новый и интересный класс устройств. Только сейчас они стали относительно доступными по цене, ибо внутри весьма непростая электроника. Смысл вот в чем - представим где-то в розетке ослабла клемма и провод время от времени отваливается. Когда это происходит под нагрузкой - в появляющемся зазоре зажигается маленькая электрическая дуга, которая также, как при электросварке выделяет много тепла. При этом дуга горит  последовательно с нагрузкой - ток не превышен, автоматический выключатель не отреагирует. Утечки тока тоже нет - УЗО не сработает. Такой контакт сложно искать, и если никто не локализовал его в процессе искрения/шкворчания, то электрик вынужден уже исправлять последствия в виде пропавшего контакта с отгоревшим проводом. Задача обнаружения дуги нетривиальна - УЗДП мониторит форму напряжения в сети, и если появляются специфические искажения - то отключает линию.

Кратко:

а. Устройство полезное, так как других способов обнаружить электрическую дугу, последовательную цепи,  еще не придумали.

б. К сожалению ложные срабатывания возможны, так как определение искрения - задача не простая. Но придется потерпеть, так как альтернатив особенно нет.

в. Устройства чувствительны к характеристикам линии, и чем она длиннее и разветвлёнее - тем хуже будет обнаружение. Поэтому не выйдет поставить одно УЗДП на двухэтажный особняк, а вот двушку вполне получится защитить одним экземпляром устройства.

г. Пока что одно из самых дорогих устройств в списке.

7. Устройство защиты от импульсных перенапряжений. (УЗИП)

Защищает потребителей от кратковременных всплесков  высокого напряжения.

Импульсные перенапряжения - это очень короткие всплески напряжения в сети, когда на несколько десятков миллисекунд напряжение может превысить номинальное в десятки раз. Они возникают по разным причинам, но наиболее серьезная - это атмосферное электричество. Достаточно наводки  в сеть от ударившей недалеко молнии, чтобы появился всплеск напряжения.

Важной особенностью импульсных перенапряжений, из-за которой пришлось изобретать отдельный вид защиты - это краткосрочность, всплеск длится миллисекунды, за которые не в состоянии сработать ни реле контроля напряжения, ни автоматический выключатель. Поэтому для защиты применяют варисторы -  это такие хитрые сопротивления, которые резко начинают проводить ток, если напряжение становится выше номинального. Они есть  почти в любом блоке питания, в любом сетевом фильтре, только есть одно отличие:

Разница между ними, как между детским совочком и карьерным экскаватором. Модульный варистор для электрощитков способен поглотить всплески довольно большой амплитуды и мощности, переработав их в тепло.

Кратко:

а. В многоквартирном доме не особенно нужны, а вот в СНТ и частных домах требуются.

б. УЗИПы 2 класса помогут от заведенного молнией импульса, но от прямого попадания молнии в ЛЭП их порвет, на такой случай есть более могучие устройства защиты

8. Термохромные наклейки для обнаружения нагрева.

Позволяет найти плохой контакт до его отгорания.

А вот это совсем малоизвестная штука, я нашел только две компании - производителя - наша lesiv (https://www.lesiv.pro/) и британская Graham Electrical Innovations (https://www.graham-ei.com).  Идея заключается в том, что на провод в районе контакта клеится специальная наклейка, которая поменяет цвет при температуре выше 90 С. Если при очередном осмотре электрохозяйства вы видите, что наклейка поменяла цвет - значит был нагрев и нужна ревизия. Плюс перед тепловизором - в памяти, достаточно однократного нагрева, и не факт что в момент вашего осмотра тепловизором будет достаточная для нагрева нагрузка.

Кратко:

а. Бесполезны, если не проводить регулярный осмотр (хотя бы 2 раза в год)

б. Опытный электрик по оттенку изоляции определит, что был систематический нагрев, но наклейка позволит четко определить кому угодно - Да/нет был нагрев.

Ответа на вопрос "так что же поставить в щиток" я намеренно не дам, очень много нюансов, которые я буду раскрывать в других постах.

-----------------------

Для вас работает инженер Павел Серков.

Мой сайт: http://serkov.me

Мой инстаграм: https://www.instagram.com/pavel.serkov/

P.S. Пикабушники! Ищу друга с доступом к оборудованию, для проверки одной гипотезы (в рамках постов по бытовой технике). Нужно в образцах полипропилена определить примеси металлов (стронций, кальций, магний, марганец, титан в совсем небольших количествах). Если есть возможность провести такой анализ - напишите мне пожалуйста на почту pavel@serkov.me