Жилой потребительский блок был установлен электриком в Манчестере, который подключил его точно так же, как и предыдущую установку. Проводка выглядела аккуратно выполненной, винты были затянуты, а соединения работали хорошо после первого включения питания. Однако примерно через шесть месяцев возникла проблема в цепи нагревателя погружного типа, которая вызвала срабатывание цепи как на УЗО, защищающем эту цепь, так и на вышестоящей системе УЗО, вызвав отключение электроэнергии в доме. В темноте домовладелец упал на лестнице и сломал руку. Расследование показало, что электрик допустил ошибку при подключении нейтральных проводов в цепи. Нейтраль, предназначенная для одной цепи, была подключена к неправильной нейтральной шине, что привело к одновременному срабатыванию УЗО примерно через шесть месяцев после отсутствия проблем. Ошибку было невозможно выявить при простом тестировании розетки, так как она произошла в момент неисправности. Из этого следует простой урок: установка УЗО — это не просто правильное подключение проводки. Это требует адекватных знаний определённых путей, разделения нейтральных проводников, требований к заземлению и тестированию. Это руководство содержит основные правила проводки, базовые схемы и простые шаги, позволяющие успешно и безопасно установить УЗО.
Резюме: Техники проводки УЗО регулируются национальными и международными нормативами — IEC 60364, BS 7671 (Правила электромонтажа IET), NEC в Северной Америке — и включают следующие основные положения: для каждой защищаемой цепи фазный и нейтральный проводники должны проходить через УЗО (в случае RCBO) или быть подключены к стороне, защищаемой УЗО в распределительном щите (в случае общего RCCB); нейтрали разных УЗО не должны смешиваться; защитный заземляющий проводник никогда не должен проходить через тороидальную катушку УЗО; УЗО должно устанавливаться после главного выключателя и устройств защиты от перегрузок; и, наконец, для каждой установки необходимо проводить тестирование, чтобы проверить, что УЗО работает как ожидается при подаче номинального остаточного тока.
УЗО, RCCB, RCBO, GFCI: понимание терминологии перед подключением
Важно уточнить терминологию перед обсуждением стандартов монтажа, так как термины и определения различаются в зависимости от региона и типа конкретного устройства, а также требования к проводке отличаются. RCD (Residual Current Device) обозначает общий термин для любого устройства, которое измеряет ток утечки на землю и отключает цепь. На рынке Великобритании и IEC это чаще всего RCCB (Residual Current Circuit Breaker), который отключает цепь только при обнаружении утечки на землю, поэтому требует отдельного MCB для защиты от перегрузок и коротких замыканий, а также RCBO (Residual Current Breaker with Overcurrent), который объединяет защиту от утечки на землю, перегрузок и коротких замыканий в одном устройстве. В Северной Америке аналогичное устройство называется GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter) и часто используется просто как розетка вместо стандартного устройства на DIN-рейке, но также доступно в виде дополнительного автоматического выключателя.
Термин “дифференциальный автоматический выключатель” также распространён на некоторых европейских и латиноамериканских рынках, но относится к RCBO — устройству, которое отключает цепь при обнаружении разницы между током в фазном и нейтральном проводах. Следовательно, термин RCD следует использовать как общее название устройств остаточного тока, при этом необходимо указывать различия в требованиях к проводке для RCCB, RCBO и GFCI. Для подробного сравнения RCCB и RCBO — что делает каждое устройство, как они отличаются и когда использовать каждое — наша статья по разнице между RCCB и RCBO предоставляет полный технический фон. А для более широкого контекста систем заземления, которые определяют работу RCD, наше руководство по системам электроснабжения объясняет охватывает схемы TN‑S, TN‑C‑S, TT и IT, которые определяют, где и как должен устанавливаться RCD.
Основные правила монтажа: что должно соблюдаться при установке любого RCD
Тот Монтаж RCD регулируется небольшим набором абсолютных правил, каждое из которых вытекает из физики работы устройства. Нарушение любого из них приведёт к неправильной работе RCD при возникновении неисправности, и нарушение может остаться незамеченным до момента возникновения аварии. Правила следующие и применимы ко всем установкам RCD, независимо от типа устройства, системы заземления или страны.
- Прежде всего, все проводники фазных частей защищаемой цепи должны проходить через тороидальный сердечник RCD. В случае однофазного RCBO как фазный, так и нейтральный проводники проходят через внутренний тороид RCD, где фазный проводник подключается к входной клемме RCBO, затем проходит через тороидальную катушку и устройства защиты от перегрузки по току, прежде чем достичь выходной клеммы. Нейтральный проводник подключается к входной нейтральной клемме, проходит через тороид и выходит через выходную нейтральную клемму. Если нейтраль подключена к незащищённой нейтральной шине, а не к нейтральной клемме RCBO, возникает разница между током на фазной стороне и током на нейтральной стороне устройства, при этом величина утечки магнитного потока, обнаруживаемого RCD, будет равна току нагрузки, независимо от её интенсивности.
- Нейтральные проводники на разных RCD не должны быть взаимосвязаны или соединены между собой. Действие электрика из Манчестера, когда нейтраль из цепей одного RCD была соединена с нейтральной шиной другого RCD, является одним из типичных случаев ошибок при монтаже RCD. Когда два RCD подключены через одну и ту же нейтраль, токи циркуляции двух цепей могут случайным образом распределяться между их тороидами, позволяя оборудованию работать нормально в процессе. Только в аномальных условиях оба RCD могут сработать одновременно или не сработать вовсе. Работа двух RCD сложна и не может быть предсказана с помощью существующих средств.
- Проводник PE (защитное заземление) не должен проходить через тороид RCD. Это связано с тем, что RCD работает на принципе дисбаланса токов фазы и нейтрали. Проводник заземления обычно не несёт ток, за исключением случаев неисправности. Поэтому, если проводник заземления проходит через тороид, любой ток утечки на землю, который RCD должен обнаружить, будет компенсирован, поскольку ток в проводнике заземления будет сбалансирован тем же током, возвращающимся по проводнику заземления. В этом случае, поскольку оба тока проходят через один и тот же тороид, RCD обнаружит нулевой дисбаланс и, как следствие, не сработает. Проводник заземления подключается к шине заземления в распределительном щите и, таким образом, обходится RCD.
- Установка RCD производится на стороне нагрузки главного выключателя. RCCB подключается к главному выключателю. Затем он подключается к MCB, которые защищают отдельные цепи. RCBO служит устройством защиты от перегрузки по току и подключается к главной шине со стороны линии. RCD не может быть установлен на стороне питания главного выключателя: в противном случае пользователь не сможет отключить устройство при возникновении проблемы.
- Тестирование RCD обязательно после монтажа проводки. Это необходимо. Стандарты BS 7671, IEC 60364 и NEC требуют, чтобы RCD проверялся на этапе ввода в эксплуатацию для обеспечения его быстрого срабатывания в установленное время при остаточном токе. Процесс тестирования выполняется с помощью тестера RCD — инструмента, который также может измерять время срабатывания. Тест проводится при номинальной чувствительности RCD, которая обычно составляет 30 мА, а затем при пятикратной номинальной чувствительности, то есть 150 мА. Время срабатывания не должно превышать 300 мс при номинальной чувствительности или 40 мс при пятикратной номинальной чувствительности. Если устройство не соответствует этим требованиям по времени, его необходимо заменить.
Пошаговая инструкция: подключение однофазного RCBO в распределительном щите
Следующая процедура описывает подключение однофазного RCBO в жилом или легком коммерческом распределительном щите с использованием устройства на DIN-рейке, такого как HUYU’s HUM18LE‑63 УЗО. Процедура предполагает, что распределительный щит установлен правильно, главный выключатель выключен и заблокирован, а все проводники проверены на отсутствие напряжения перед началом работы.
- Установите RCBO на DIN-рейку и подключите питание. Правильно закрепите RCBO на DIN-рейке. Подключите входящую фазу (от главного выключателя или шины) к верхнему фазному клеммнику RCBO, который обычно обозначен как “L” или “LINE”. Подключите входящий нейтральный провод (от главной нейтральной шины) к верхнему нейтральному клеммнику RCBO, обычно обозначенному как “N”. Это подключения со стороны линии, которые не защищены от перегрузки по току и остаточного тока. Затяните клеммы с требуемым моментом затяжки, указанным на корпусе устройства.
- Подключите цепь следующим образом. Фазный провод цепи подключается к нижнему фазному клеммнику RCBO, который может быть обозначен как “LOAD” или “L OUT”. Нейтральный провод цепи подключается к нижнему нейтральному клеммнику RCBO, который может быть обозначен как “N OUT”. Важно, чтобы и фазный, и нейтральный провода цепи были подключены к RCBO. Заземляющий провод цепи подключается к шине заземления в распределительном щите, но не подключается к RCBO.
- Проверьте подключения. Убедитесь, что фазный и нейтральный проводники правильно идентифицированы, что изоляция не повреждена и не зажата, винты клемм надежно затянуты, и что оголённая медь не выступает за пределы клемм. Убедитесь, что нейтраль цепи не соединена ни с другой нейтральной шиной, ни с нейтральной цепью другого RCD.
- Включите питание и проверьте работоспособность, восстановите питание на главном выключателе. Переключите RCBO в положение ВКЛ. Проверьте наличие питания с помощью тестера розетки или измерения напряжения на подключённом оборудовании. Нажмите кнопку TEST на RCBO. Устройство должно сработать немедленно, и питание должно отключиться. Сбросьте RCBO. Выполните калиброванный тест времени срабатывания с помощью тестера RCD в конце подключённой цепи и зафиксируйте время срабатывания при 30 мА и 150 мА. Результаты теста должны соответствовать требованиям правил монтажа.
Подключение RCCB для защиты нескольких цепей: правило нейтральной шины
Всякий раз, когда один RCCB контролирует несколько цепей — например, когда несколько MCB используют один RCCB для подачи питания — необходимо строго соблюдать процедуру подключения, известную как правило нейтральной шины. Выходная нейтраль от RCCB подключается к уникальной нейтральной шине, которая питает только цепи, защищённые RCCB. Каждая цепь, защищённая RCCB, должна использовать нейтраль именно с этой шины. Однако каждая цепь, не защищённая RCCB, должна использовать основную нейтральную шину, которая находится на незащищённой стороне RCCB. Эти две нейтральные шины не просто отличаются друг от друга; они полностью разделены и электрически изолированы. В момент, когда одна из нейтральных жил незащищённой цепи случайно подключается к защищённой нейтральной шине, RCCB мгновенно фиксирует разницу токов в фазном проводе (который не проходит через RCCB) и нейтральном проводе (который проходит через RCCB) и срабатывает немедленно. Более того, если нейтраль одной из цепей RCCB подключена к нейтральной шине другого RCCB, это может не вызвать срабатывания, но сработает при возникновении замыкания на землю. Правило нейтральной шины является самым важным принципом подключения в распределительном щите с несколькими RCD и тем, которое регулярно нарушается. Для помощи в выборе правильного устройства для любой цепи, ознакомьтесь с нашим руководством по какому размеру автоматического выключателя вам нужно объясняет процесс выбора на основе NEC.
Особые требования для RCD типов B, F и чувствительных к постоянному току
Не каждый тип RCD реагирует на все виды остаточных токов, поэтому использование неправильного RCD для подключённого оборудования может привести к отказу защиты. Наиболее распространённый тип RCD — тип AC, который обнаруживает синусоидальные переменные остаточные токи, аналогичные тем, что возникают при контакте человека с фазным проводом. Хотя они хорошо подходят для большинства бытовых применений, тип AC был широко заменён типом A, который также реагирует на пульсирующие постоянные токи от приборов с выпрямителями, таких как ПК, LED-драйверы и частотные преобразователи. Следующий уровень — тип F, который обеспечивает защиту от составных остаточных токов с комбинацией частот и применяется в цепях с однофазными частотными преобразователями и некоторыми типами стиральных машин и тепловых насосов. Наконец, тип B работает как с чистыми постоянными, так и с переменными остаточными токами и применяется в цепях зарядки электромобилей и солнечных инверторов. Компания HUYU производит RCD типа B, включая VRL22B RCBO типа B, для этих применений. Монтаж RCD типа B или типа F следует тем же правилам, что и для любого другого RCD — фазный и нейтральный проводники проходят через устройство, нейтрали разных RCD разделены, а земля не проходит через тороид — однако выбор правильного типа для нагрузки является требованием безопасности, а не предпочтением. Зарядное устройство для электромобиля, защищённое RCD типа AC, не сработает при плавном токе утечки на землю постоянного тока, поскольку тороид типа AC не может его обнаружить. RCD будет казаться функционирующим — кнопка TEST сработает — но оно не обеспечит защиту от конкретного типа неисправности, которую может вызвать подключённое оборудование. Институт инженерии и технологий (IET) предоставляет рекомендации по выбору типов RCD в своём издании Wiring Matters, а соответствующие стандарты продукции определены в IEC 61008 и IEC 61009.
Часто задаваемые вопросы
Для чего используется автоматический выключатель с дифференциальным током (RCD)?
Автоматический выключатель с дифференциальным током (Residual Current Device, RCD) предназначен для защиты от поражения электрическим током путём обнаружения утечки электричества — например, тока, протекающего через тело человека или через неисправное соединение — и отключения цепи в течение нескольких секунд. Электротехнические нормы требуют установки RCD практически во всех жилых и коммерческих зданиях в цепях, обслуживающих ванные комнаты, кухни, наружные территории и другие потенциально опасные места.
Является ли RCD устройством GFCI?
Действительно, между RCD и GFCI (сокращение от Ground Fault Circuit Interrupter) нет разницы. Термин “RCD” используется в Великобритании, Европе и на рынках IEC, тогда как “GFCI” применяется в Северной Америке. Оба устройства, обозначаемые этими терминами, реагируют на дисбаланс токов в фазном и нейтральном проводниках и прерывают работу, если разница достигает 5 мА (что соответствует Северной Америке) или 30 мА (что соответствует рынкам IEC).
Где должны устанавливаться RCD?
Установка устройств защитного отключения (RCD) на конечных цепях, обслуживающих ванные комнаты, наружное электрооборудование и цепи розеток, обязательна согласно правилам электробезопасности. Закон BS 7671 предписывает устанавливать RCD с уставкой срабатывания 30 мА практически на всех системах розеток в жилых помещениях Великобритании, на любых цепях с ваннами/душами и с кабелями, проложенными в стенах на расстоянии менее 50 мм от поверхности, которые не имеют никакой защиты заземления. Однако в зависимости от страны проживания и редакции правил монтажа требования к использованию RCD могут различаться, поэтому всегда рекомендуется проверять местные нормативы.
Что такое дифференциальный автоматический выключатель?
Дифференциальный автоматический выключатель — это название, используемое для RCBO на некоторых рынках Латинской Америки и Европы, устройство, обеспечивающее комбинированную защиту от остаточного тока (утечки на землю), а также защиту от перегрузки и короткого замыкания. Термин “дифференциальный” отражает принцип работы RCBO: устройство обнаруживает разницу (“дифференциал”) в токе, протекающем по фазному проводнику, и токе, протекающем по нейтральному проводнику, и срабатывает, если разница превышает максимально допустимое значение остаточного тока. Дифференциальные автоматические выключатели, производимые компанией HUYU, подходят для применения в цепях переменного, постоянного и смешанного частотного тока, обеспечивая все необходимые сертификаты.
Ссылки
- IET — BS 7671 Требования к электрическим установкам (Правила электромонтажа IET). The UK national standard governing the installation of RCDs, including the types, the wiring requirements, and the testing procedures.
- IEC 61008 and IEC 61009 — Residual Current Devices. The international standards that define the construction, testing, and performance of RCCBs (IEC 61008) and RCBOs (IEC 61009).
- NFPA 70 — National Electrical Code (NEC) — GFCI Requirements. The North American standard for GFCI installation, including the locations where GFCI protection is required and the wiring rules that apply.
- Hager — RCD and RCBO Wiring and Application Guides. Manufacturer of distribution boards and protective devices, with technical guidance on RCD wiring, neutral bar segregation, and trip‑time testing.
Electrical safety standards for RCD differential circuit breaker wiring are not suggestions. They are the rules that ensure that a device designed to protect a life will actually do so when a fault occurs. All of the rules surrounding wiring that electricity employees follow when installing an RCD stem from the fundamental belief of balance in electrical current. If any of these rules are violated, it will mean the RCD fails to protect a person as it should. An electrician who wires the neutral incorrectly, who connects an earth wire through a toroid or who does not conduct a tripping time test will never know about the faulty installation—until a fault develops and the RCD cannot trip as it should. HUYU manufactures all kinds of RCDs and other devices according to guidelines that say the device stopping a person from experiencing electric shock should be correctly wired, tested, and completely reliable the very moment it is put into practice.
