Согласно ГОСТ Р 50807-95 нормируются следующие параметры УЗО:
– номинальное напряжение (
) – действующее значение напряжения, при котором обеспечивается работоспособность УЗО. 
;
– номинальный ток нагрузки (
) – значение тока, которое УЗО может пропускать в продолжительном режиме работы.
= 6; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 125 А;
– номинальный отключающий дифференциальный ток 
– значение дифференциального тока, которое вызывает отключение УЗО при заданных условиях эксплуатации.
= 0,006; 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 0,5 А;
– номинальный неотключающий дифференциальный ток 
– значение дифференциального тока, которое не вызывает отключение УЗО при заданных условиях эксплуатации.
;
– предельное значение неотключающего сверхтока 
– минимальное значение неотключающего сверхтока при симметричной нагрузке двух и четырехполюсных УЗО или несимметричной нагрузке четырехполюсных УЗО. 
;
– сверхток – любой ток, который превышает номинальный ток нагрузки.
– номинальная включающая и отключающая способность (коммутационная способность) 
– действующее значение ожидаемого тока, который УЗО способно включить, пропускать в течение своего времени размыкания и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности.
Минимальное значение 
или 500 А (выбирается большее значение);
– номинальная включающая и отключающая способность по дифференциальному току 
– действующее значение ожидаемого дифференциального тока, которое УЗО способно включить, пропускать в течение своего времени размыкания и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работоспособности.
Минимальное значение 
или 500 А (выбирается большее значение);
– номинальный условный ток короткого замыкания 
– действующее значение ожидаемого тока, которое способно выдержать УЗО, защищаемое устройством защиты от коротких замыканий, при заданных условиях эксплуатации, без необратимых изменений, нарушающих его работоспособность.
= 3000; 4500; 6000; 10 000 А;
– номинальный условный дифференциальный ток короткого замыкания 
– действующее значение ожидаемого дифференциального тока, которое способно выдержать УЗО, защищаемое устройством защиты от коротких замыканий при заданных условиях эксплуатации без необратимых изменений, нарушающих его работоспособность. 
= 3000; 4500; 6000; 10 000 А.
В ГОСТ Р 51326.1-99 содержится требование: «Изготовитель должен сообщить выдерживаемые УЗО значения интеграла Джоуля 
и пикового тока 
. В случае если они не определены, применяют минимальные значения (табл. 1)».
Таблица 1
и
|  , кA  ,
|  = 16
| 16 <  <32
| 32 < < 40
| 40 < <63
| 63 < <80
| 80 < <125
|
|
| 1,10 | 1,85 | 2,35 | 3,30 | 3,70 | 3,95 | |
| 1,20 | 4,50 | 8,70 | 22,5 | 36,0 | 65,0 | |
|
| 1,15 | 2,05 | 2,70 | 3,90 | 4,80 | 5,60 | |
|
| 1,45 | 5,00 | 9,70 | 25,0 | 40,0 | 72,5 | |
|
| 1,30 | 2,30 | 3,00 | 4,05 | 5,10 | 5,80 | |
|
| 1,60 | 6,00 | 11,5 | 28,0 | 47,0 | 82,0 |
Номинальное время отключения 
– промежуток времени между моментом внезапного возникновения отключающего дифференциального тока и моментом гашения дуги на всех полюсах.
Стандартные значения максимально допустимого времени отключения УЗО типа АС при любом номинальном токе нагрузки и заданных нормами значениях дифференциального тока не должны превышать приведенных в табл. 2.
Максимальное время отключения, установленное в табл. 2, распространяется также на УЗО типа А. При этом испытания УЗО типа А проводят при значениях токов 
, 2 
, 5 и 500 А с коэффициентом 1,4 (при 
> 0,01 А) и с коэффициентом 2 (при 
0,01 А).
Таблица 2
Время отключения  , с
| |||
 
| 2 
| 5
| 500 А |
| 0,3 | 0,15 | 0,04 | 0,04 |
Стандартные значения допустимого времени отключения и неотключения для УЗО типа S при любом номинальном токе нагрузки свыше 25 А и значениях номинального дифференциального тока свыше 0,03 А не должны превышать приведенных в табл. 3.
Таблица 3
| Дифференциальный ток |
| 2
| 5
| 500 А |
| Максимальное время отключения | 0,5 | 0,2 | 0,15 | 0,15 |
| Минимальное время неотключения | 0,13 | 0,06 | 0,05 | 0,04 |
На рис. 9 приведена графическая интерпретация области срабатывания УЗО в зависимости от кратности дифференциального тока.
Рис 9. Времятоковая характеристика УЗО
В качестве примера исполнения УЗО, отвечающего всем требованиям ГОСТ Р 50807-95, в таблице 4 приведены технические характеристики АСТРО-УЗО производства ОПЗ МЭИ. На рис. 10 показан внешний вид УЗО.
Таблица 4
| Наименование параметра | Номинальное значение |
Номинальное напряжение  , B
| 220, 380 |
Частота  , Гц
| |
Номинальный ток нагрузки  , A
| 16, 25, 40, 63, 80 |
Номинальный отключающий дифференциальный ток (уставки)  , мА
| 10, 30, 100, 300 |
Номинальный неотключающий дифференциальный ток 
| 0,5 
|
Номинальная включающая и отключающая (коммутационная) способность  , A
| |
Номинальный условный ток короткого замыкания (термическая стойкость) при последовательно включенной плавкой вставке 63 А  , A
| |
Номинальное время отключения при номинальном дифференциальном токе  , не более, мс
| |
| Диапазон рабочих температур, °С | -25…+ 40 |
| Максимальное сечение подключаемых проводов, мм2 | 25, 50 |
| Срок службы: электрических циклов, не менее механических циклов, не менее |
Рис 10. Внешний вид УЗО
Выбор УЗО
Согласно классификации УЗО делятся на типы, реагирующие на:
– напряжение корпуса относительно земли;
– ток замыкания на землю;
– напряжение нулевой последовательности;
– оперативный ток
– и т. д.
УЗО, предназначенные для отключения электроустановок при прикосновении человека к частям, находящимся под напряжением, должны иметь такие характеристики, чтобы при их использовании ток, протекающий через человека 
(или 
), и продолжительность воздействия тока 
в интервале до 1 с не превышали допустимых значений. Напряжения 
и токи , проходящие через человека при аварийном режиме работы электроустановки, представлены в табл. 5. Исходя из этого условия, требуемое время срабатывания 
УЗО может быть определено либо по графику (рис. 11) либо по табл. 6.
Таблица 5
| Род и частота тока | Нормируемая величина | Наибольшие допустимые значения при продолжительности | |||||||||||
| 0,01-0,08 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,0 более | ||
| Переменный, 50 Гц | 
| ||||||||||||
| Переменный, 400 Гц | 
| ||||||||||||
| Постоянный | 
|
Рис. 11. График зависимости 
от продолжительности воздействия тока
Для сетей с глухозаземлённой нейтралью стандартные значения уставок составляют 0,002, 0,006, 0,01, 0,02, 0,03, 0,1, 0,3, 0,5, 1 А (для селективных УЗО ещё 2 и 5 А).
Для сетей с изолированной нейтралью при выборе уставки следует пользоваться следующими рекомендациями. Для селективных УЗО рекомендуются следующие значения уставок: при напряжении сети до 1000 B – 0,025 А и свыше 1000 В – 0,3, 0,5, 0,75, 1,5 А.
В устройствах, реагирующих на ток нулевой последовательности, датчиком является трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП). Наибольшее распространение получила конструкция датчика с магнитопроводом тороидальной формы. Первичными обмотками трансформатора служат фазные проводники, пропущенные через окно магнитопровода; вторичная обмотка равномерно расположена на магнитопроводе и нагружена на входное сопротивление преобразователя.
Таблица 6
| Тип УЗО | Напряжение сети, В | Переменный ток, Гц | Нейтраль | Мощность защищаемой установки, кВт | Ток нагрузки, А | Чувствительность (по току утечки фазы на землю), мА | Время срабатывания защиты, с |
| УАКИ-380 | 220/380 | Изолированная | – | – | – | – | |
| УАКИ-660 | 380/660 | – // – | – | – | – |  –
| |
| С-881 | Заземленная | 0,6 | – | – | |||
| С-899 | – // – | – | – | 0,02 | |||
| С-901 | 220/380 | – // – | 1,1/2,2 | – | – | ||
| С-904 | 220/380 | – // – | – | – | 0,8 | – | |
| ИЭ-9801 | 220/380 | – // – | 2,2 | – | 1,0 | 0,05 | |
| ИЭ-9802 | 220/380 | – // – | 2,2/4 | – | 0,05 | ||
| ИЭ-9806 | 220/380 | – // – | 2,2 | – | 0,05 | ||
| ИЭ-9807 | 220/380 | – // – | – | 16-40 | 0,1 | ||
| ЗОУП-25 | 220/380 | – // – | – | 0,05 | |||
| РУД-024 | 220/380 | – // – | – | 0,025 |
Уставка УЗО в этом случае должна удовлетворять соотношению
или
где 
и 
– предельно допустимые напряжения прикосновения и ток через тело человека в зависимости от времени его воздействия (табл. 5).
В худшем по условиям поражения случае 
, тогда
Эти соотношения позволяют определить уставку и быстродействие УЗО по заданному сопротивлению 
или по известным характеристикам УЗО найти необходимое сопротивление заземляющего устройства. При замыкании фазы на зануленный корпус ток уставки:
Совместное применение зануления и защитного отключения позволяет снизить требования к сопротивлению петли «фаза-нуль» и к коэффициенту фазности номинального тока автомата защиты.
Устройства с уставкой 10 мА обеспечивают высокую вероятность защиты как при прямом, так и при косвенном прикосновении человека к токоведущим частям.
Устройства с уставкой 300, 500 и 1000 мА эффективны только при замыкании на заземлённый (или занулённый) корпус. В табл. 7 приведены характеристики выпускаемых промышленностью УЗО (f = 50 Гц), реагирующих на ток нулевой последовательности.
Таблица 7
| Наименование УЗО | Напряжение сети, В | Характеристики обслуживаемой установки | Уставка защиты (при однофазной утечке на землю), мА | Время срабатывания защиты, с, не более | |
| Мощность, кВт, не более | Номинальный ток, А | ||||
| ИЭ-9813 | 380/220 | – | 0,05 | ||
| ИЭ-9814 | 380/220 | – | 0,05 | ||
| ЗОУП-25 | 380/220 | – | 0,05-0,1 | ||
| ЗОУП-25П4 | 220/200 | – | 0,05 | ||
| АЕ-2443 | 380/220 | – | 30, 100 | 0,1 | |
| РУД-05 | 380/220 | – | 30, 100 | 0,06 | |
| РУД-05-УЗ | 380/220 | – | 100, 250 | 30, 100, 300 | 0,06 |
Рекомендуемая схема включения УЗО представлена на рис. 12. Такое подключение трёхфазной нагрузки Н1 позволяет максимально использовать эффективность УЗО и дает возможность подключать в зоне защиты однофазные нагрузки Н2. Фазные и нулевой рабочий проводники образуют первичную обмотку ТТНП.
При такой схеме проявляются одновременно защитные свойства зануления и защитного отключения.
Усилитель на рис. 12 предназначен для усиления сигнала датчика (реле), если он оказывается недостаточно мощным. П-прибор защитного отключения состоит из элементов, которые реагируют на изменение какого-либо параметра электрической сети и дают сигнал на отключение.
УЗО на токе нулевой последовательности используется в сетях любого напряжения с различным режимом нейтрали с целью защиты человека как в случае прикосновении к корпусу электроустановки, оказавшемуся под напряжением, так и при прикосновении непосредственно к фазе сети.
Рис. 12. Рекомендуемая схема включения УЗО:
Н1 – трёхфазный потребитель; Н2 – однофазный потребитель
Устройства, реагирующие на потенциал корпуса, рекомендуется применять в сетях всех напряжений независимо от режима нейтрали, когда система защитного заземления или зануления малонадежна или недостаточно эффективна. Вместе с тем из-за неселективности работы устройств этого типа использование таких УЗО ограничивается установками с индивидуальными заземлениями (например, передвижные электроустановки) (рис. 13).
Рис. 13. Принципиальная схема УЗО, реагирующего на потенциал корпуса: 
– сопротивление защитного заземления; 
– сопротивление вспомогательного заземления; OK – отключающая катушка автоматического выключателя; РН – реле максимального напряжения
Расчет УЗО выполняется в следующей последовательности:
1. Определяется уставка 
, т. е. производится расчет допустимого значения потенциала на корпусе относительно земли, при котором напряжение прикосновения не превысит допустимое:
где 
и 
– коэффициенты напряжения прикосновения.
2. Рассчитывается напряжение срабатывания 
РН, которое должно быть меньше 
и 
:
где 
– полное сопротивление реле.
При известных данных РН (, 
) для из этого же соотношения можно рассчитать сопротивление вспомогательного заземления.
По величине выбирают тип реле (табл. 8).
Таблица 8
| Тип реле | Напряжение срабатывания, В | Первый диапазон | Второй диапазон | ||
| Длительно допустимое напряжение, В | Полное сопротивление обмотки реле, Ом | Напряжение срабатывания, В | Полное сопротивление обмотки реле, Ом | ||
| РН53/60 | 15 – 60 | 30 – 60 (66) | |||
| РЧ53/60Д | 15 – 60 | 30 – 60 (220) | |||
| РН53/200 | 50 – 200 | ||||
| РН53/400 | 100 – 400 |
Устройство, реагирующее на ток замыкания на землю (рис. 14), рекомендуется применять в установках, корпуса которых изолированы от земли и между которыми нет электрической связи. Это – ручной электрифицированный инструмент, передвижные установки и т. д. Напряжение питающей сети и режим нейтрали могут быть любыми.
Рис. 14. Принципиальная схема УЗО, реагирующего на ток замыкания на землю: 
– заземление корпуса; ОК – отключающая катушка автоматического выключателя; РТ – реле тока
При расчёте данного типа УЗО вначале, исходя из условий безопасности, рассчитывают уставку, т. е. допустимое значение тока, проходящего через заземляющий проводник:
Уставка реле для схемы с включением обмотки реле в рассечку зануляющего проводника
где 
= (0,5-0,7) – коэффициент запаса;
– максимальный ток короткого замыкания.
Затем определяют ток срабатывания РТ, который должен быть равен току уставки 
(т. е. 
= 
), и выбирают тип реле (табл. 9).
Устройства, реагирующие на оперативный ток (рис. 15), можно применять в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью. При этом корпуса защищаемого оборудования могут быть как заземлены, так и изолированы от земли.
Таблица 9
| Тип реле | Ток срабатывания реле при соединении катушек реле, А | Тип реле | Ток срабатывания реле при соединении обмоток, А | ||
| последовательно | параллельно | последовательно | параллельно | ||
| РТ40/0,2 | 0,05 – 1 | 0,1 – 0,2 | РТ40/2 | 5 – 10 | 10 – 20 |
| РТ40/0,6 | 0,15 – 0,3 | 0,3 – 0,6 | РТ40/5 | 12,5 – 25,0 | 25 – 50 |
| РТ40/2 | 0,5 – 1 | 1 – 2 | РГ40/10 | 25 – 50 | 50 – 100 |
| РТ40/6 | 1,5 – 3 | 3 – 6 | РТ40/2 | 50 – 100 | 100 – 200 |
| РТ40/10 | 2,5 – 3 | 5 – 10 | – | – | – |
Рис. 15. Принципиальная схема УЗО, реагирующего на оперативный постоянный ток: ОК – отключающая катушка; РТ – реле с малым током срабатывания; ЭТ – трёхфазный дроссель (для получения нулевой точки)
В данном УЗО уставкой является эквивалентное 
, зависящее от активного сопротивления изоляции проводов (
, 
, 
) и замыкания на землю 
:
откуда
где 
– активное сопротивление изоляции фазных проводов по отношению к земле:
Уставка не зависит от степени несимметрии сопротивлений изоляции фаз. Ток срабатывания РТ определяется зависимостью:
где 
, В – напряжение источника постоянного тока; 
– сопротивление реле тока.
Наиболее часто применяются следующие УЗО (табл. 6): вентильные (УАКИ-380, УАКИ-660); на токе нулевой последовательности (С-881, С-901, ИЭ-9801, РУД-024 и ЗОУП-25); комбинированные на постоянном токе и токе замыкания на землю (С-904, ИЭ-9802); на напряжении нулевой последовательности и постоянном оперативном токе (С-899, ИЭ-9806).
Защитное отключение рекомендуется применять в качестве основной дополнительной меры защиты, если электробезопасность не может быть обеспечена путём устройства защитного заземления или зануления, а также в случаях, когда устройство заземления или зануления трудновыполнимо или экономически нецелесообразно.
Устройства защитного отключения могут применяться в сетях любого напряжения с любым режимом нейтрали. Чаще всего УЗО используются в электроустановках напряжением до 1 кВ, когда высока вероятность случайного контакта людей с токоведущими частями, в передвижных электроустановках, в электрифицированном инструменте и др.
Пример решения задачи
по оценке электропоражения током
Задача. Подобрать типовое реле в УЗО, работающем на токе замыкания на землю, и используемое для обеспечения электробезопасности персонала в установке, питающейся от трёхфазной четырёхпроводной сети с заземлённой нейтралью.
Решение
Представим схему УЗО на токе замыкания на землю в указанных условиях (рис. 16).
Рис. 16. Схема УЗО на токе замыкания на землю в указанных условиях: 
= 380/220 В; 
= 32 Ом; 
= 10 Ом
Для подбора типового реле тока необходимо знать ток срабатывания реле (табл. 9), который, согласно формуле, равен току уставки, т. е. 
Ток уставки
где 
– предельно допустимое напряжение прикосновения. При продолжительном воздействии тока (более 1 с) оно не должно превышать 42 В (табл. 5);
= 32 Ом – полное сопротивление обмотки реле;
= 10 Ом – сопротивление заземления.
Тогда
Вывод. Согласно приложению (табл. 9), подходящим для заданных условий будет реле типа РТ40/2 при параллельном соединении обмоток.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дайте определение защитному отключению в электроустановках.
2. Пояснить, что такое селективность защитного отключения.
3. Перечислите основные требования к защитному отключению.
4. Где применяют защитное отключение?
5. Опишите принцип работы УЗО?
6. На какие типы по условиям функционирования дифференциальные УЗО подразделяются?
7. Где и в каких системах применяют УЗО дифференциального типа?
8. Перечислите основные параметры УЗО дифференциального типа?
9. Перечислите основные параметры УЗО согласно ГОСТ Р 50807-95
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ Р 50807-95 «Устройства защитные, управляемые дифференциальным (остаточным) током. Общие требования и методы испытаний»;
2. ГОСТ Р 51326.1-99 «Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения без встроенной зашиты от сверхтоков. Часть 1. Общие требования и методы испытаний»;
3. ГОСТ Р 51327.1-99 «Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения со встроенной защитой от сверхтоков. Часть 1. Общие требования и методы испытаний»;
4. ГОСТ Р МЭК 61140-2000 «Защита от поражения электрическим током. Общие положения по безопасности, обеспечиваемой электрооборудованием и электроустановками в их взаимосвязи»; комплекс стандартов ГОСТ Р 50571.1 – ГОСТ Р 50571.23 «Электроустановки зданий».
Нормативная литература
5. Правила устройства электроустановок [Текст]. – 7 изд.– М. НТЦПБ, 2012. – 584 с.
6. Монаков В. К. УЗО. Теория и практика. – М.: ЗАО «Энергосервис», 2007. – 368 с. twirpx.com