Устройство защиты при дуговом пробое (УЗДП) или Устройство защиты от искрения (УЗИс)

Устройство защиты при дуговом пробое (УЗДП) - электронное устройство, предназначенное для снижения эффектов дугового пробоя путём разъединения цепи при обнаружении дугового пробоя. Основная задача УЗДП — предотвращение пожара, вызванного дуговым пробоем (искрением) неисправной проводки.

Другие названия

• Устройство защиты от искрения (УЗИс)

• AFDD - так его называют в Западных странах

• AFCI - аббревиатура применяемая в США

На данный момент, из-за своего слабого распространения в России, точных данных по УЗИс (УЗДП) нет. Поэтому можно только опираться на данные от производителей.

Одномодульное УЗДП американского стандарта.
Белая спираль — провод подключения к нейтрали

Внедрение УЗДП на рынок США началось в 1999 году, на рынок Западной Европы в 2012 году. Важнейшая, не решённая полностью проблема конструирования и эксплуатации УЗДП — ложные срабатывания защиты из-за высокочастотных помех, не связанных с аварийным дуговым пробоем.

В странах Западной Европы внедрение УЗДП началось в 2012 году. Действующий стандарт МЭК 62606 был впервые введён в действие в 2013 году и пересмотрен в 2017 году. Вместо американской аббревиатуры AFCI (англ. Arc-fault circuit interrupter, "разъединитель при дуговом пробое"), в Европе вошла в обиход аббревиатура AFDD (англ. Arc-fault detection devicе, "устройство обнаружения дугового пробоя"). Европейский стандарт содержит только технические требования к самим УЗДП и методику их испытаний, и не содержит требований обязательной установки УЗДП. Составленный на основе МЭК 62606 германский стандарт был утверждён в 2014 году; в конце 2017 года в Германии вступила в силу национальная норма об обязательной установке индивидуальных УЗДП на линиях, прокладываемых в жилых комнатах, в постройках из горючих материалов, музеях и т.п. Российский ГОСТ МЭК 62606-2016 был принят в конце 2016 года.

Устройство защиты многофункциональное
УЗМ 51МД
МД указывает что устройство может
отслеживать искрения

Основная сфера применения УЗДП — бытовые низковольтные сети. В отличие от промышленных систем дуговой защиты, наблюдающих за точечными источниками дугового пробоя с помощью оптоэлектронных датчиков, бытовое УЗДП отслеживает и анализирует высокочастотные составляющие тока, протекающего в контролируемой цепи. УЗДП — сложный прибор на базе микроконтроллера, реализующего проприетарные алгоритмы цифровой селекции и обработки сигналов.


Искрение – это непредсказуемое скачкообразное изменение тока и напряжения с питающей линии. При этом ток и напряжение за счет реактивной составляющей в линии могут принимать значения, во много раз превышающие номинальные.

Если по научному, то искрение называют также дуговым пробоем. Дуговой пробой может быть двух видов:

1. Последовательный дуговой пробой. Это пробой в результате плохого контакта в одном из проводников питающей сети. 
2. Параллельный дуговой пробой. Это пробой между двумя полюсами электрической сети. Например, между фазой и нулем, или фазой и землей. И если при последовательном пробое усредненный ток в сети понижается, то при параллельном – повышается. Казалось бы, тут нам может помочь обычный автомат... Но защитный автомат имеет время-токовую характеристику, и ему нужно определенное время, чтобы отключиться при данном токе. Время до возгорания при таком пробое может быть очень коротким, а ток – недостаточным для моментального отключения, и произойдёт пожар. Это происходит в достаточно частых в практике случаях, когда от автомата с большим номинальным током отходят длинные тонкие провода, а пробой случается в них где-то ближе к нагрузке.

Основные причины возникновения дуги (искрения):

• механическое повреждение кабеля
• передавленный кабель
• повреждение грызунами скрытой проводки за полыми стенами из-за отсутствия защиты гофрорукавом
• повреждение наружной изоляции и отсутствие  защиты в виде изоленты или термотрубки
• старение изоляции, которое своевременно выявляется специальными приборами
• заводской дефект кабеля
• неполноценный контакт (из-за плохой розетки или несоответствующей вилки)
• скрутка меди и алюминия

Устройство защиты при дуговом пробое устанавливаются в цепь после автоматов и УДТ (УЗО) или АВДТ (дифавтоматом), а не вместо них. Это связано с тем, что эти аппараты не могут обнаружить и пресечь дуговой пробой (искрение) при последовательном дуговом пробое.
Отдельные УЗДП могут заменить реле напряжения.



Обратите внимание, что у некоторых моделей УЗДП питание заводится сверху, а у других снизу. Это связано с конструкцией расцепителя. Поэтом будьте внимательны.

Внутреннее устройство устройства защиты от искрения

Конструктивная основа типичного УЗДП европейского стандарта — силовой разъединитель с обязательным механизмом свободного расцепления, аналогичный применяемым в автоматических выключателях и УДТ.

УЗДП, разъединяющий только фазный провод, обычно строится в стандартном двухмодульном корпусе: в одном модуле размещается блок обнаружения дугового пробоя (БОДП), в другом — механизм автоматического выключателя с штатными тепловым и электромагнитным расцепителями. Третий расцепитель, управляемый тиристорным ключом, отключает нагрузку по команде БОДП.

Выпускаются также одномодульные БОДП, предназначенные для управления внешним автоматическим выключателем и трёхмодульные комбинированные УЗДП с функцией АВДТ.

Блок обнаружения дугового пробоя отслеживает ток в фазном проводнике с помощью двух трансформаторов тока. Трансформатор низкочастотного канала считывает мгновенное значение тока сетевой частоты, которое выпрямляется диодным мостом (без использования сглаживающего фильтра) и усиливается нормирующим усилителем. Трансформатор высокочастотного канала считывает сигнал в узкой полосе частот, лежащей в диапазоне от 5 до 50 МГЦ, исключая особо зашумлённую полосу 15—18 МГц. На практике в устройствах ABB используется полоса частот в окрестности 10 МГц, в устройства Siemens полоса частот 22—24 МГц (данные 2018 и 2012 годов). Узкополосный сигнал высокочастотного канала выпрямляется детектором среднеквадратического значения. Встроенный микроконтроллер БОДП оцифровывает оба аналоговых сигнала и анализирует их средствами цифровой обработки сигналов. Микроконтроллер питается от маломощного импульсного блока питания, включённого между фазным проводником и нейтралью; какие-либо иные соединения между ними в пределах УЗДП не допускаются.

Блок-схема УЗДП c двухполюсным механизмом автоматического выключателя

Производители УЗИс, как правило, не разглашают алгоритмы обработки сигнала и принятия решения