Принцип работы УЗДП: анализ выявления дугового пробоя

Принцип работы УЗДП: анализ выявления дугового пробоя

В современных системах электроснабжения обеспечение пожарной безопасности выходит на новый технологический уровень. Традиционные аппараты защиты, такие как автоматические выключатели и УЗО, отлично справляются со своими задачами — защитой от сверхтоков, коротких замыканий и токов утечки. Однако они имеют принципиальное ограничение: эти устройства не способны распознать последовательный дуговой пробой. Для решения этой задачи применяются устройства защиты от дугового пробоя (УЗДП).

Природа дугового пробоя и скрытая угроза

Дуговой пробой возникает, когда два проводника оказываются на критически малом расстоянии, либо при повреждении изоляции (параллельный пробой), либо при надломе жилы и ослаблении клеммного соединения (последовательный пробой).

В случае последовательного пробоя электрическая дуга горит в разрыве цепи последовательно с нагрузкой. Сила тока при этом ограничивается самим потребителем и не превышает номинальных значений автомата, а дифференциального тока нет — стандартные защиты по перегрузке, короткому замыканию и дифференциальному току слепы. Тем временем температура дуги достигает тысяч градусов, что стремительно приводит к обугливанию изоляции и возгоранию.

Анализ формы тока: характерные искажения при искрении

Поскольку УЗДП устанавливается в электрощите, единственный доступный ему способ обнаружения проблемы — непрерывный мониторинг и анализ величины и формы тока, отдаваемого в нагрузку.

Главная физическая особенность дуги заключается в том, что при переменном токе она зажигается не сразу. Напряжение в сети переходит через ноль 100 раз в секунду. Чтобы дуга загорелась вновь после перехода через ноль, напряжение должно вырасти до определенного порога (напряжения пробоя воздуха в зазоре). Из-за этого на графике потребления тока появляется специфическая задержка — ток начинает течь не плавно вместе с ростом напряжения, а образует резкую «ступеньку».

Спектральный анализ: как отличить дугу от нормальной работы приборов

Секрет точного выявления дуги кроется не в самом факте наличия ступеньки, а в ее отвесности (скорости нарастания тока). При реальном искрении ток после пробоя возрастает практически вертикально. Чтобы зафиксировать это, микроконтроллер УЗДП в режиме реального времени проводит спектральный анализ сигнала с датчика тока. Чем отвеснее ступенька, тем шире становится спектр сигнала. При возникновении дугового пробоя в высокочастотной части спектра наблюдается резкий и характерный подъем:

Разработчики УЗДП закладывают сложные математические алгоритмы, чтобы устройство могло отличать высокочастотные всплески реального дугового пробоя от помех, генерируемых искрящими коллекторными двигателями электроинструментов или импульсными блоками питания. Это требует высокой вычислительной мощности и тщательной калибровки, чтобы свести к минимуму вероятность ложных срабатываний. Поэтому и стоимость изделия обусловлена наличием сложной электронной платы внутри УЗДП.

УЗДП от TENGEN: новый стандарт безопасности ваших проектов

Современные объекты требуют комплексного подхода к обеспечению пожарной и электрической безопасности. Внедрение УЗДП позволяет предотвратить аварийные ситуации, связанные с деградацией изоляции, ослаблением клемм и повреждением кабельных линий, которые остаются незамеченными для базовой автоматики. Для нас важно, чтобы каждый проект был выполнен надёжно, профессионально и соответствовал актуальным нормативным требованиям.

Повреждение изолиции кабеля: 

Гвоздь или винт

Передавленный зажим 

Слишком маленький радиус изгиба