Всё об устройствах защитного отключения (УЗО)

В электротехнике существуют стандарты, обеспечивающие защиту людей и животных от поражения электрическим током.

Это достигается за счет сочетания:

• Основной защиты как меры предосторожности против прямого прикосновения к токоведущим частям посредством основной изоляции в исправном состоянии,
• Защиты при повреждении в случае косвенного прикосновения к доступным частям, например, к металлическому корпусу электроприбора, который может стать опасной токоведущей частью при возникновении неисправности.

Использование устройств дифференциального тока служит дополнительной защитой для повышения уровня безопасности от поражения электрическим током, улучшения защиты при повреждении и повышения пожарной безопасности.

УЗО не ограничивает силу протекающего тока утечки, но ограничивает время его воздействия.

Дополнительная защита относится к мере, применяемой при определенных условиях. Она включает в себя устройство дифференциального тока (УЗО), обеспечивающее защитный эффект в случае одновременного отказа основной защиты и защиты при повреждении. Это означает, что в электрической системе или электроприборе происходит двойное или даже многократное повреждение. УЗО не предотвращает поражение электрическим током и не снижает величину тока утечки, проходящего через тело человека. Однако, в зависимости от величины, продолжительность прохождения тока через тело должна быть ограничена таким образом, чтобы риск возникновения фибрилляции желудочков как непосредственно угрожающего жизни нарушения сердечного ритма был сведен к минимуму. Максимально допустимый номинальный дифференциальный отключающий ток IΔn для защиты людей составляет 30 мА. Использование УЗО в качестве единственной защиты от поражения электрическим током, т.е. без основной защиты и защиты при повреждении, не допускается.

УЗО с номинальным дифференциальным отключающим током не более 30 мА должны быть предусмотрены для:

• Электрических розеток с номинальным током не более 32 А, предназначенных для использования неквалифицированным персоналом и для общего пользования
• Оконечных цепей переносного оборудования, используемого вне помещений, с номинальным током не более 32 А
• Осветительных цепей (только в жилых зданиях)

УЗО может обеспечить дополнительную защиту в следующих случаях:

• Неправильное обращение или ненадлежащее использование электрооборудования
• Вмешательство в электрические системы, например, детьми (гвоздь в розетке)
• Повреждение электрической системы из-за внешних воздействий (например, влажность, прерывание защитного заземления, нарушение изоляции)
• Прохождение тока через тело в землю из-за несоблюдения пяти правил техники безопасности электротехническим персоналом
• Работа с открытыми электроприборами в учебных целях
• Неисправности в электрической системе или электроприборе, вызванные неспециалистами или неправильной работой профессионалов.

Для защиты при повреждении необходимо использовать устройства дифференциального тока (УЗО), когда условие автоматического отключения питания устройствами защиты от сверхтока в случае замыкания на землю не может быть выполнено. Это часто случается в системе заземления типа TT. Из-за отсутствия электрической связи между защитным проводником системы и рабочим заземляющим проводником, ток замыкания в основном ограничен сопротивлением растеканию заземлителя RA.

Для защиты людей применяется следующее условие:

RA ≤ UT/IΔn, где

• RA — сопротивление растеканию заземлителя системы, включая защитный проводник
• UT — напряжение прикосновения, составляющее максимум 50 В переменного тока без ограничения по времени
• IΔn — номинальный дифференциальный отключающий ток УЗО

Таким образом, максимальное сопротивление растеканию составило бы:

RA = 50В/30 мА ≈ 1,67 кОм

В следующих случаях могут использоваться УЗО с номинальным дифференциальным отключающим током более 30 мА:

• Распределительные цепи
• Оконечные цепи, если это требуется по причинам, отличным от защиты от поражения электрическим током.

При условии 4,6-кратного номинального дифференциального отключающего тока, в зависимости от используемого УЗО, возможны следующие сопротивления растеканию:

Согласно предписаниям VdS, для защиты от возгораний, вызванных электричеством, ток утечки между фазным проводником и защитным проводником или землей не должен превышать 420 мА. Для этой цели могут использоваться УЗО с номинальным дифференциальным током до 300 мА. В зависимости от номинального дифференциального тока, в месте неисправности может выделяться следующая тепловая мощность:

Эти значения тепловой мощности значительно ниже, чем при использовании только устройств защиты от сверхтока. Кроме того, для пожарной безопасности также доступны специальные устройства защиты от дугового пробоя, которые должны быть установлены дополнительно к УЗО и обеспечивают защиту от возгорания кабелей, которое может возникнуть при повреждении изоляции или обрыве жил.

Устройство дифференциального тока (УЗО) срабатывает самое позднее при достижении номинального дифференциального тока и отключает защищаемую цепь от вышестоящей сети по всем полюсам, включая нейтральный проводник в четырехполюсных выключателях. Внутренняя цепь тестирования также отключается, поскольку ее ограничивающий ток резистор не рассчитан на непрерывную работу (нецелевое использование). Защитный заземляющий проводник не является частью УЗО и не отключается.

Дифференциальный ток (ток утечки) возникает, когда часть тока возвращается к источнику питания по нежелательному пути. Этим путем может быть защитный заземляющий проводник, корпус электрического оборудования, земля, включая все металлические конструкции, находящиеся в электрическом контакте с землей, а также тело человека или животного. УЗО вычисляет арифметическую сумму всех мгновенных значений токов в фазных проводниках и нейтральном проводнике. В установке без замыкания на землю эта сумма всегда равна нулю.

Суммирование выполняется с помощью трансформатора тока нулевой последовательности. В зависимости от количества полюсов, через него проходят две, три или четыре первичные обмотки. Они сконструированы таким образом, что их индуктивные эффекты взаимно компенсируются в исправном состоянии. Магнитный поток в сердечнике трансформатора не создается, и, следовательно, напряжение во вторичной обмотке не наводится. Если дифференциальный ток возвращается к источнику питания через такой нежелательный путь, сумма всех токов через трансформатор тока нулевой последовательности становится не равной нулю. Это приводит к возникновению магнитного потока в сердечнике трансформатора, который наводит напряжение во вторичной обмотке. Вторичный ток приводит в действие выключатель через расцепитель с удерживающим магнитом и отключает цепь по всем полюсам.

Трансформатор тока нулевой последовательности работает как трансформатор и также зависит от частоты. Поэтому он может обнаруживать только переменные дифференциальные токи или пульсирующие постоянные дифференциальные токи. В случае сглаженных постоянных дифференциальных токов передача отсутствует, а значит, нет индукции во вторичной обмотке — дифференциальный ток не обнаруживается. В смешанной форме (сглаженный постоянный дифференциальный ток, наложенный на переменный дифференциальный ток) переменный дифференциальный ток может быть только ослаблен или вовсе не передан, так как железный сердечник частично или полностью насыщен сглаженным постоянным дифференциальным током.

УЗО, чувствительные ко всем видам тока (например, тип B), иногда имеют второй сердечник трансформатора для дополнительного обнаружения сглаженных постоянных дифференциальных токов, который может быть оснащен датчиком Холла для прямого обнаружения магнитного поля и/или дополнительной электроникой для лучшего обнаружения (или подавления) частотных характеристик и их зависимостей от тока, предлагая, таким образом, различные типы для соответствующего назначения.

Компоненты двухполюсного устройства дифференциального тока:

1. Механизм переключения
2. Вторичная обмотка
3. Тороидальный сердечник трансформатора тока нулевой последовательности
4. Кнопка тестирования

Трансформатор тока нулевой последовательности содержит тороидальный сердечник, намотанный из кристаллической или нанокристаллической мягкой магнитной ленты. Ферритовые сердечники не подходят из-за их низкой проницаемости и индукции насыщения. Чтобы достичь мощности, необходимой для срабатывания УЗО, требуются тороидальные ленточные сердечники определенного размера и массы, обычно весом около 40 г. Сердечники часто изолируются, и на них не должно оказываться давление из-за возможной усадки смол, так как это изменило бы магнитные свойства. Также распространены пластиковые корпуса, в которые сердечники вставляются свободно. Две-четыре обмотки рабочего тока, выполненные из толстого медного провода, наматываются вокруг сердечника, а также вторичная обмотка и, возможно, тестовая обмотка, обе из тонкого провода.

Механизм фиксации выключателя — это устройство, которое соединяет ручное управление (рычаг или кнопку) и расцепитель трансформатора тока нулевой последовательности с контактами выключателя. Внутри механизма находится пружина расцепления, которая предварительно взводится при включении (вручную) и обеспечивает необходимое усилие и скорость для безопасного отключения. Кроме того, здесь размещен механизм срабатывания. Предварительно взведенный механизм можно привести в действие с минимальным усилием, и его невозможно заблокировать снаружи.

Трансформатор тока нулевой последовательности воздействует на механизм фиксации выключателя, например, через электромагнитный расцепитель. Он подключен к вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности. Электромагнитный расцепитель состоит из постоянного магнита, двух полюсов с магнитным шунтом, якоря из мягкого магнитного материала и обмотки возбуждения. Магнитный поток постоянного магнита проходит через оба полюса и якорь. В результате якорь удерживается против силы пружины, направленной на механизм расцепления. Если ток протекает через обмотку возбуждения, создается второй магнитный поток. В один полупериод суммарный поток усиливается, а в другой — ослабляется настолько, что пружина оттягивает якорь от полюсных наконечников. Это приводит к срабатыванию механизма фиксации выключателя и отключению соответствующих цепей.

Защитная функция УЗО не срабатывает в следующих случаях:

• Человек касается токоведущих частей под разными потенциалами. Это два или более фазных проводника с разными фазовыми углами или фазный проводник и нейтральный проводник. Человек находится в месте с хорошей электрической изоляцией относительно земли и не имеет контакта с заземленными объектами или защитным проводником.
• Когда трансформатор (например, разделительный трансформатор) разделяет цепь, и человек одновременно касается обоих полюсов на вторичной стороне.
• В случае сверхтока (перегрузка или короткое замыкание) защита может быть обеспечена только автоматическим отключением питания устройством защиты от сверхтока.
• Обрыв проводника не обнаруживается, так как ток утечки в землю не течет.
• В зависимости от типа тока утечки существует риск того, что УЗО не сработает. Оно не способно обнаруживать все типы тока (особенно постоянный ток).
• УЗО типа B+ для усовершенствованной пожарной безопасности обнаруживает токи утечки с частотами до 20 кГц только в направлении земли. Для обнаружения такого тока утечки между двумя токоведущими проводниками потребовалось бы дополнительное устройство обнаружения дугового пробоя.

Устройства дифференциального тока классифицируются по типам в зависимости от того, какой тип тока утечки они могут обнаружить. В порядке возрастания чувствительности типы классифицируются как тип AC, тип A, тип F, тип B и тип B+.

Классификация каждого типа:

1. Тип AC: Этот тип предназначен для обнаружения чисто синусоидальных переменных токов утечки, которые могут возникать внезапно или нарастать медленно. Он функционирует должным образом, пока сглаженный постоянный ток утечки не превышает 6 мА. (Более не разрешен к использованию в Германии.)
2. Тип A: В дополнение к функциональности типа AC, этот тип также обнаруживает пульсирующие постоянные токи утечки. Тип A является наиболее распространенным типом УЗО для стандартных применений.
3. Тип F: В дополнение к функциональности типа A, этот тип может обнаруживать смесь токов утечки с различными частотами до 1 кГц. Такие токи утечки могут возникать, например, в однофазных электрических устройствах с частотными преобразователями. Он функционирует должным образом, пока сглаженный постоянный ток утечки не превышает 10 мА.
4. Тип B: В дополнение к функциональности типа F, этот тип может обнаруживать сглаженные постоянные токи утечки. Он может обнаруживать различные формы волны тока утечки независимо от фазового угла, полярности, и от того, возникают ли они внезапно или нарастают медленно. Тип B также называют всечувствительным.
5. Тип B+: В дополнение к функциональности типа B, этот тип может обнаруживать синусоидальные переменные токи утечки с частотой до 20 кГц. Тип B+ в основном используется для продвинутых мер пожарной защиты.

Эта классификация по типу тока утечки позволяет выбрать соответствующий тип УЗО для конкретных требований и устройств в электроустановке. Важно учитывать правила и стандарты конкретной страны, так как допустимость определенных типов может варьироваться.

Существуют также комбинированные УЗО с автоматическими выключателями (LS) (например, УЗО на 30 мА и автоматический выключатель на 13 А), которые называются RCBO (обычно их называют «дифавтоматы»). RCBO с количеством полюсов 1P + N обычно имеют ту же монтажную ширину (или то же количество модульных единиц, сокращенно TE), что и двухполюсный автоматический выключатель или двухполюсное УЗО (две TE).

Розетки с УЗО (SRCD) (обычно называемые «розетками с защитным отключением») контролируют подключенные нагрузки на предмет токов утечки на землю (дополнительная безопасность). Они используются там, где, например, в существующих установках с правовой защитой (сохранение прежних норм) не установлены УЗО, но все же желателен повышенный уровень безопасности. Они не заменяют УЗО согласно DIN EN 61008-1 (VDE 0664-10), если их использование требуется там.

Если отдельные элементы УЗО, такие как цепь обнаружения дифференциального тока, блок оценки дифференциального тока и силовой выключатель, расположены в физически раздельных корпусах, это устройство называется модульным устройством защитного отключения (MRCD).

Самым важным параметром является номинальный дифференциальный ток, IΔn, при котором УЗО должно сработать самое позднее. Значения для IΔn составляют 10 мА, 30 мА, 100 мА, 300 мА, 500 мА и 1 А. На практике срабатывание при чисто синусоидальном переменном токе утечки обычно происходит в диапазоне между 0,6 · IΔn и 0,8 · IΔn.

Ток несрабатывания, IΔn0, равен 0,5 · IΔn для чисто синусоидального переменного тока утечки. УЗО не должно срабатывать ниже половины номинального дифференциального тока.

Для различных форм волны тока утечки определены следующие диапазоны срабатывания:

• от 0,5 · IΔn до 1 · IΔn для чисто синусоидальных переменных токов утечки
• от 0,35 · IΔn до 1,4 · IΔn для пульсирующих постоянных токов утечки
• от 0,25 · IΔn до 1,4 · IΔn для полуволновых выпрямленных токов с углом отсечки фазы 90°
• от 0,11 · IΔn до 1,4 · IΔn для полуволновых выпрямленных токов с углом отсечки фазы 135°
• до 1,4 · IΔn для пульсирующих постоянных токов, наложенных на сглаженный постоянный ток утечки максимум 6 мА
• от 0,5 · IΔn до 1,4 · IΔn для токов утечки с частотным спектром
• от 0,5 · IΔn до 2 · IΔn для сглаженных постоянных токов утечки

Номинальный ток In — это заданное значение тока, которое УЗО может непрерывно пропускать по каждому фазному проводнику. Предпочтительные значения для In включают 10 А, 13 А, 16 А, 20 А, 25 А, 32 А, 40 А, 63 А, 80 А, 100 А и 125 А.

Согласно DIN EN 61008-1 (VDE 0664-10):2013-08 (технические характеристики производителя) для УЗО без выдержки времени максимально допустимое время отключения составляет 0,3 секунды при токе IΔn, 0,15 секунды при 2 · IΔn и 0,04 секунды при 5 · IΔn. Это делает возникновение (смертельной) фибрилляции желудочков очень маловероятным, но не может быть полностью исключено, среди прочего потому, что физиологический эффект импульса тока зависит от того, на какую фазу сердечного цикла он приходится.

Для селективных УЗО — тех, что имеют выдержку времени, — максимально допустимое время отключения составляет 0,5 секунды при токе IΔn, 0,2 секунды при 2 · IΔn и 0,15 секунды при 5 · IΔn.

Время несрабатывания определено только для селективных УЗО. Кратчайшее время несрабатывания составляет 0,13 секунды при токе IΔn, 0,06 секунды при 2 · IΔn и 0,05 с при 5 · IΔn.

Для достижения селективности УЗО можно соединять последовательно. В этой конфигурации должно срабатывать только УЗО, непосредственно связанное с неисправной цепью, без какой-либо задержки по времени. УЗО с выдержкой времени подключается выше в качестве дополнительного защитного устройства и маркируется символом S для обозначения селективности. Селективность достигается, когда:

• Кратчайшее время несрабатывания вышестоящего УЗО с выдержкой времени больше, чем самое длительное время срабатывания нижестоящего УЗО без выдержки времени.
• Номинальный дифференциальный ток вышестоящего УЗО с выдержкой времени как минимум в три раза больше значения нижестоящего УЗО без выдержки времени (полная селективность).

УЗО с выдержкой времени часто называют селективными или УЗО с задержкой срабатывания. Как и в случае с устройствами защиты от сверхтока, цель состоит в достижении более высокой доступности электроустановки за счет селективности. Кроме того, следует учитывать следующие моменты:

• УЗО с выдержкой времени нельзя использовать для дополнительных мер защиты, так как их номинальный дифференциальный ток составляет не менее 100 мА. В этом случае время-токовая характеристика для самого длительного времени срабатывания всегда находится в диапазоне, где повышен риск возникновения фибрилляции желудочков.
• Нижестоящее УЗО не должно иметь более высокую чувствительность (по обнаружению формы волны тока утечки) по сравнению с вышестоящим УЗО. Например, УЗО типа B не следует устанавливать после УЗО типа A.

Для предотвращения нежелательных срабатываний используются УЗО с кратковременной задержкой. Причинами нежелательных срабатываний могут быть:

• Скачки напряжения из-за коммутационных операций и атмосферных воздействий.
• Процессы выравнивания после подключения или изменения нагрузки емкостных или индуктивных устройств.

Максимально допустимое время срабатывания такое же, как и для УЗО без выдержки времени. Производители используют свои собственные специфические маркировки, такие как:

• ABB: AP-R и термин «с кратковременной задержкой».
• Siemens: символ K и термины «сверхстойкое» или «с кратковременной задержкой».
• Doepke: символы G или KV и термин «с кратковременной задержкой».

Использование УЗО с выдержкой времени (селективность) также возможно, если дополнительная мера защиты может быть опущена.

В немецких стандартах ранее использовались следующие термины:

• Устройство защитного отключения (FI) для устройств, независимых от напряжения сети (без вспомогательного источника питания),
• Устройство дифференциального тока (DI) для устройств, зависимых от напряжения сети (со вспомогательным источником питания).

В торговле также можно встретить:

• Устройство защиты персонала — это маркетинговое название, а не технический термин.
• Переключатель защиты персонала — обозначение, используемое для УЗО в питающих линиях и удлинителях, а также в промежуточных штекерах, но в остальном точно не определенное. BGI608 содержит спецификации для таких портативных защитных устройств при использовании в качестве источника питания для так называемых малых строительных площадок.

Для УЗО, объединенных с автоматическими выключателями, использовались следующие обозначения:

• FI/LS-выключатель, если они были независимы от напряжения сети,
• DI/LS-выключатель, если они были зависимы от напряжения сети.

Различие между независимыми и зависимыми от напряжения сети защитными устройствами в стандартах на английском языке не проводится, и оно также не используется в стандартах IEC и EN. В международных стандартах устройств используются следующие обозначения:

В правилах монтажа электрических установок УЗО единообразно именуются общим термином RCD. Разделение на FI, DI или специальные конструкции в правилах монтажа больше не проводится. Здесь решающим является цель защиты. Она должна быть реализована с помощью различных конструкций в зависимости от места использования.

Использование устройств дифференциального тока является обязательным во многих странах для новых установок или модификаций в жилых и промышленных объектах, по крайней мере для розеток (до 20 А или 32 А) (например, DIN VDE или ÖVE), в дополнение к установленным устройствам защиты от сверхтока. Устройство дифференциального тока с порогом срабатывания 300 мА часто требуется некоторыми энергоснабжающими компаниями в качестве меры пожарной защиты для всей электрической системы, если питание дома осуществляется не через подземные кабели, а через воздушные линии электропередач.

В Европе, за исключением Великобритании, обязательны УЗО, не зависящие от напряжения сети. Лежащая в основе философия безопасности ставит под сомнение надежность электронных усилительных схем, используемых в более простых и компактных электронных выключателях дифференциального тока (DI-выключателях), применяемых в англоязычном мире.

В Германии УЗО стали обязательными в новых зданиях с мая 1984 года для помещений с ванной или душем согласно DIN VDE 0100-701 (единственным исключением являются стационарные водонагреватели).

С июня 2007 года все розеточные цепи, предназначенные для использования неквалифицированным персоналом и общего пользования в новых зданиях, также должны быть оснащены УЗО с номинальным дифференциальным током, не превышающим 30 мА. Это относится к оконечным цепям с номинальным током до 20 А внутри помещений и до 32 А вне помещений (DIN VDE 0100-410:2007-06, раздел 411.3.3, переходный период до января 2009 года).

С октября 2018 года эти требования также применяются внутри помещений к розеточным цепям до 32 А, а также к осветительным цепям в жилых зданиях (DIN VDE 0100-410:2018-10, раздел 411.3.3, переходный период до июля 2020 года).

УЗО также требуются для плавательных бассейнов, открытых бассейнов, а также помещений и кабин с саунами. Часто неправильно понимаемый термин «Feuchtraum» (помещение с повышенной влажностью) не относится к ванным комнатам или туалетам в жилых помещениях. Согласно определению в DIN 68800, помещение считается влажным, если влажность превышает 70% в течение длительного периода времени. Кухни в квартирах и зоны ванных комнат в квартирах и отелях явно классифицируются как сухие помещения в отношении установки согласно DIN VDE 0100-200:2008-06 раздел NC.3.3 (поскольку в этих помещениях влажность возникает лишь эпизодически).

В Германии нет обязательства по модернизации старых установок. Это означает, что установка может продолжать эксплуатироваться и ремонтироваться, если она соответствовала действующим стандартам и правилам на момент своего строительства и соответствует им сегодня (сохранение прежних норм).

Однако в Германии модернизация УЗО неизбежна при следующих обстоятельствах:

• при изменении назначения использования
• в случае расширения использования, строительных работ или реконструкций, затрагивающих конструктив (не просто ремонт/восстановление)
• если вступают в силу новые правовые нормы, требующие модернизации (соблюдать TAB)
• после истечения переходных периодов
• в случае непосредственной угрозы для людей и имущества

В сельском хозяйстве также должны использоваться УЗО, особенно в животноводстве. Снижение постоянно допустимого напряжения прикосновения до 25 В переменного тока и 60 В постоянного тока было отменено согласно DIN VDE 0100-705:2007-10.

Согласно DIN VDE 0100-530:2018-06, УЗО для дополнительной защиты в цепях переменного тока должны соответствовать:

• DIN EN 61008-1 (VDE 0664-10) и DIN EN 61008-2-1 (VDE 0664-11) для УЗО без встроенной защиты от сверхтока (RCCB); или
• DIN EN 61009-1 (VDE 0664-20) и DIN EN 61009-2-1 (VDE 0664-21) для УЗО со встроенной защитой от сверхтока (RCBO); или
• DIN EN 62423 (VDE 0664-40) для УЗО с и без встроенной защиты от сверхтока (RCBO и RCCB).

Напротив, PRCD и SRCD (согласно DIN VDE 0662) не обеспечивают дополнительную защиту в смысле DIN VDE 0100-410, а лишь служат для локального повышения уровня безопасности.

В Австрии УЗО законодательно требуется с 1980 года. Согласно ÖVE E8001-1/A1:2013-11-01, УЗО с номинальным дифференциальным током не более 30 мА требуются для всех цепей, содержащих розетки и чей номинальный ток не превышает 20 А.

Использование типа AC в целом не запрещено. В большинстве случаев (угроза ущерба в случае сбоя питания) необходимо использовать УЗО типа G, которое имеет кратковременную задержку и устойчиво к скачкам напряжения. Использование предохранителя с номинальным током УЗО разрешено только в том случае, если это явно указано производителем; в противном случае, например, УЗО на 40 А должно быть защищено предохранителем максимум на 25 А. Из-за этих особенностей ряд производителей продают специализированные для Австрии (и значительно более дорогие) варианты своих продуктов, которые называются, например, с кратковременной задержкой, тип G, плавкие или защищенные предохранителем.

На строительных площадках дополнительная защита должна быть обеспечена для всех розеточных цепей с номинальным током до 32 А, а также в сельскохозяйственных и садоводческих объектах (не в прилегающих жилых зданиях), в зонах саун, в плавательных бассейнах, на открытых купальных сооружениях, при проведении экспериментальных работ в классах, в медицинских помещениях, в ванных комнатах, в кемпингах, на причалах для лодок и для ручных настенных светильников в раздевалках, независимо от их номинального тока.

В Швейцарии до 2009 года, согласно Стандарту низковольтных установок (NIN) 2005 4.7.2.3.1-8, требовалось максимум 30 мА для ванных комнат, наружных розеток, влажных и мокрых помещений, агрессивных сред, взрывоопасных сред, строительных площадок, торговых ярмарок, рынков и электрических испытательных стендов (все розетки ≤ 32 А).

Для установок в агрессивных средах, взрыво- и пожароопасных помещениях, а также в сельскохозяйственных предприятиях требуется 300 мА для всей установки, причем все розетки в сельском хозяйстве должны быть оснащены УЗО на 30 мА.

С 1 января 2010 года вступил в силу новый NIN 2010. С этого момента каждая свободно доступная розетка ≤ 32 А должна быть защищена устройством защитного отключения (УЗО) с номинальным дифференциальным током максимум 30 мА. Исключения включают розетки в IT-системах, где эксплуатационная безопасность важнее, а доступ в помещение имеет только проинструктированная группа людей.

В жилом строительстве тип A обычно используется для всех применений.

Для проверки допустимого времени отключения в установке применяется 0,4 с для цепей ≤ 32 А. Тестирование с половинным и полным дифференциальным током со временем срабатывания <0,3 с является чисто проверкой устройства и не имеет значения для проверки безопасности электроустановок (SiNa).

Текущая (18-я) редакция правил электромонтажа IEE требует, чтобы все розеточные выходы в большинстве установок имели защиту УЗО, хотя есть исключения. Кабели без брони, заложенные в стены, также должны быть защищены УЗО (опять же с некоторыми конкретными исключениями). Обеспечение защиты УЗО для цепей, присутствующих в ванных комнатах и душевых, снижает требование к дополнительному уравниванию потенциалов в этих местах. Два УЗО могут использоваться для покрытия установки, при этом осветительные и силовые цепи верхнего и нижнего этажей распределены между обоими УЗО. При срабатывании одного УЗО питание сохраняется как минимум в одной осветительной и одной силовой цепи. Другие схемы, такие как использование дифавтоматов (RCBO), могут быть использованы для соблюдения правил. Новые требования к УЗО не затрагивают большинство существующих установок, если только они не переделываются, распределительный щит не меняется, не устанавливается новая цепь или не вносятся изменения, такие как добавление розеток или новые кабели, проложенные в стенах.

УЗО, используемые для защиты от удара током, должны быть типа «мгновенного» действия (не с выдержкой времени) и должны иметь чувствительность к дифференциальному току не более 30 мА.

Если ложные срабатывания вызывают большую проблему, чем риск несчастного случая от электричества, который УЗО должно предотвратить (примерами могут быть питание критического производственного процесса или оборудования жизнеобеспечения), УЗО могут быть опущены, при условии, что затронутые цепи четко промаркированы, а баланс рисков учтен; это может включать предоставление альтернативных мер безопасности.

Предыдущая редакция правил требовала использования УЗО для розеток, которые могли использоваться с внешним оборудованием. Обычной практикой в бытовых установках было использование одного УЗО для покрытия всех цепей, требующих защиты УЗО (обычно розетки и душевые), но наличие некоторых цепей (обычно освещение), не защищенных УЗО. Это делалось во избежание потенциально опасной потери освещения в случае срабатывания УЗО. Схемы защиты для других цепей варьировались. Для реализации этой схемы было принято устанавливать потребительский щит, включающий УЗО в так называемой конфигурации разделенной нагрузки, где одна группа автоматических выключателей питается напрямую от главного выключателя (или УЗО с выдержкой времени в случае заземления TT), а вторая группа цепей питается через УЗО. Эта схема имела признанные проблемы: кумулятивные токи утечки от нормальной работы многих единиц оборудования могли вызвать ложное срабатывание УЗО, а срабатывание УЗО приводило к отключению питания всех защищаемых цепей.

GFCI (прерыватели цепи при замыкании на землю) требуются в Северной Америке для розеток, расположенных в местах с легким путем к земле, таких как влажные помещения и комнаты с открытыми бетонными полами, для защиты от поражения электрическим током.

Как в Канаде, так и в США, старые двухпроводные незаземленные розетки NEMA 1 могут быть заменены розетками NEMA 5, защищенными GFCI (интегрированным в розетку или соответствующим автоматическим выключателем), вместо полной переделки всей цепи с прокладкой защитного проводника. Розетки GFCI имеют прямоугольные лицевые панели и подходят к панелям Decora, и их можно комбинировать с обычными розетками или выключателями в многопостовых коробках со стандартными крышками. В таких случаях розетки должны иметь маркировку «no equipment ground» (без заземления оборудования) и «GFCI protected» (защищено GFCI).

Национальный электротехнический кодекс США требует, чтобы устройства в определенных местах были защищены GFCI с 1960-х годов. GFCI обычно доступны как неотъемлемая часть розетки или автоматического выключателя, установленного в распределительном щите. Последовательные редакции кодекса расширили зоны, где требуются GFCI, включая строительные площадки (1974), ванные комнаты и открытые зоны (1975), гаражи (1978), зоны возле джакузи или спа (1981), ванные комнаты в отелях (1984), розетки на кухонных столешницах (1987), подполы и незавершенные подвалы (1990), возле раковин в барах (1993), возле раковин в прачечных (2005) и в самих прачечных (2014).

GFCI, одобренные для защиты от поражения электрическим током, срабатывают при 5 мА в течение 25 мс, в то время как устройство защиты оборудования (EPD) может срабатывать при токе до 30 мА для защиты оборудования, а не людей. Американский совет по лодкам и яхтам требует как GFCI для розеток, так и устройства защиты от утечки тока (ELCI) для всей лодки, причем ELCI срабатывают при 30 мА после 100 мс, чтобы обеспечить защиту при минимизации ложных срабатываний. Высокоточные УЗО с токами срабатывания до 500 мА иногда применяются в средах (например, в вычислительных центрах), где более низкий порог привел бы к неприемлемому риску случайных срабатываний, служа для защиты оборудования и пожарной безопасности вместо защиты от рисков поражения электрическим током.

Согласно Положению 36 Правил по электричеству 1990 года:

1. Для мест общественного развлечения должна быть обеспечена защита от тока утечки на землю с помощью устройства дифференциального тока с чувствительностью не более 10 мА.
2. В местах, где пол может быть влажным, или где стена или корпус имеют низкое электрическое сопротивление, должна быть обеспечена защита от тока утечки на землю с помощью устройства дифференциального тока с чувствительностью не более 10 мА.
3. Для установки, где вероятно использование ручного оборудования, аппаратов или приборов, должна быть обеспечена защита от тока утечки на землю с помощью устройства дифференциального тока с чувствительностью не более 30 мА.
4. Для установок, отличных от указанных в (1), (2) и (3), должна быть обеспечена защита от тока утечки на землю с помощью устройства дифференциального тока с чувствительностью не более 100 мА.

Устройства дифференциального тока (УЗО) могут использоваться во всех системах переменного тока (TN, TT и IT). В системах TN они в основном используются в качестве дополнительной защиты, так как защита при повреждении уже обеспечивается устройствами защиты от сверхтока. В системах TT УЗО часто обеспечивают защиту при повреждении, поскольку срабатывание устройств защиты от сверхтока не гарантировано. В системах IT их использование должно быть исключением. Для каждого электрического устройства требуется отдельное УЗО.

При новом строительстве ничто не мешает обеспечить защиту всей системы электроснабжения. В распределительном щите для квартир следует устанавливать как минимум два УЗО, чтобы гарантировать, что вся система не будет отключена в случае неисправности. Однако это может быть неудобно, поэтому рекомендуется ограничивать количество защищаемых цепей с помощью УЗО. При выборе также следует учитывать токи утечки электронных нагрузок (например, электронных балластов) или их возможный тип тока утечки (например, встроенный частотный преобразователь в стиральной машине).

УЗО также могут срабатывать от внешних событий, таких как скачки напряжения, вызванные ударами молнии в воздушные линии электропередач. Это часто может приводить к неприятным побочным эффектам, таким как отключение систем отопления или охлаждения, даже если в системе нет неисправности. По этой причине были разработаны автоматические выключатели, которые автоматически включают напряжение два-три раза вскоре после срабатывания. Они остаются постоянно отключенными только в том случае, если неисправность сохраняется. Эти модели особенно полезны для дистанционно управляемых систем, где на месте нет персонала для повторного включения выключателя.

УЗО было запатентовано Шукертом в 1903 году под названием «схема суммарного тока» для обнаружения замыканий на землю (DRP-№ 160 069). Кульман описал метод измерения токов замыкания на землю в берлинской сети в AEG. Технология, на которой основаны современные УЗО, была далее развита Николсеном (1908, US-Pat-№ 959 787).

В начале 1950-х годов, после многочисленных предложений и технических исследований базовой применимости схемы в качестве защитного устройства, впервые было представлено зрелое устройство защитного отключения для широкого использования потребителями электроэнергии. В 1951 году УЗО с торговым названием «Spiderweb» было разработано компанией Schutzapparate-Gesellschaft & Co. mbH. KG, Schalksmühle/Westf. (Schupa), спроектированное в двух-, трех- и четырехполюсном исполнении на номинальный ток 25 А и напряжение до 380 В с отключающим током 0,3 А. Обсуждался более низкий порог срабатывания, но был отклонен как экономически нецелесообразный. Допустимые токи утечки для отопительных приборов того времени привели бы к частым ложным срабатываниям при более низком пороге.

В 1957 году Готфрид Бигельмайер в Felten & Guilleaume в Австрии разработал УЗО. В Австрии они стали законодательно обязательными в частных домохозяйствах в 1980 году, при этом отключающий ток постепенно снижался с первоначальных 100 мА до 70, 65 и 30 мА. С начала 1985 года это также применяется в Швейцарии с введением правила SEV 1000-1.1985.