Автомат, УЗО, дифавтомат (АВДТ) для электрических водонагревателей: зачем, какие ставить, подбор защитной автоматики бойлера, установка, параметры

Установка автомата и УЗО к электрическому водонагревателю, дифференциального выключателя (АВДТ), защищает от ударов током, обесточивает при КЗ, утечках, перепадах замыканиях. Схемы и автоматика отключения бойлера подбираются под мощность, количество потребителей на линии.

Автомат и УЗО для водонагревателя – обязательное электрооборудование для безопасности пользования электроприборами и обесточивания при неисправностях. Установка защитных приборов регламентируется ПУЭ, СП 31-110-2003, ГОСТами 51326.1-99, IEC 61009-1-2014.

Для размещения используют распредщитки, шкафы, DIN-рейки (прибор просто вставляется до щелчка). Модульные, плоские без выступов корпуса позволяют группировать устройства.

Мощные бойлеры (от 3,5 кВт) подсоединяют только напрямую через автоматику защитного отключения (ее место за общим вводным АВ и счетчиком), не через розетку. Рекомендовано выбирать приборы, размыкающие и фазу, и ноль.

Ставить ли дифавтомат вместо УЗО? Часто монтируют устройство защитного отключения в связке с АВ, так дешевле и при выходе из строя одного, второй не надо менять. По функциональности разницы нет. Дифавтомат дороже, но компактнее. Но если уже есть простой автомат, то можно доставить только УЗО.

УЗО на водонагревателе

Принцип работы УЗО для бойлера: внутри дифференциальный трансформатор, измеряющий жилу фазную и нулевую. Через нейтраль должно пройти столько, сколько поступило, если баланс нарушается (повреждена изоляция, неисправность), то исполняющий механизм размыкает цепь.

Почему выбивает УЗО

УЗО выполняет одну функцию – обесточивание при попадании тока на корпус водонагревателя. Ставят с автоматом, поскольку УЗО фиксирует колебания, не улавливаемые АВ, – связкой создается полноценная защита. Звук сработки УЗО – тумблер щелкает один раз.

Причины срабатывания УЗО на водонагревателе:

• чаще всего утечка, КЗ, сверхтоки. Нарушена, изношена изоляция, старая проводка, пробой ТЭНа, неполадки электрочастей;
• ложные срабатывания – подобран слишком чувствительный прибор, величина отключения низкая;
• объединение или замыкание «земли» или нуля, например, в розетке;
• влажность, удар молнии;
• неправильное подключение.

Как проверить исправность УЗО

Принцип теста – создание условий срабатывания, утечки, по фазе больше, чем по нейтрали. Анализ кнопкой «Тест» делают ежемесячно, углубленные методы – ежегодно.

Тестирование УЗО:

• есть заземление. Можно проверить каждую розетку. Индикаторной отверткой находят фазу, куда вставляется один конец контрольки, второй – к «земле», защита должна сработать – из фазы ток ушел на нее, не вернулся через ноль. Если активации нет, то неисправная автоматика или заземление;
• однофазная сеть без «земли». Жилы от распредщитка идут на клеммы сверху, к защищаемым приборам отходят снизу. Один конец контрольки – к низу, второй – к верхнему нулю (куда идет жила из щитка). Задействуется одна обмотка, контакты разомкнутся;
• проверка величины утечки. Последовательность: амперметр – лампа (10 Вт) – резистор (2 кОм) – реостат (диммер). Щуп первого прибора – к вводу нуля, провод от диммера к фазному выходу. Медленно понижая реостатом значение, наблюдают амперметр – когда сработает отключение, на столько и рассчитан прибор.

Кабель с УЗО для электроводонагревателя

Некоторые водонагревателя уже с сетевым шнуром с УЗО, а также есть также удлинители, розетки, адаптеры с защитным устройством. Подбирают аналогично, как и для изделий в форм-факторе коробочек.

У специалистов штатное УЗО на проводе водонагревателя доверия не вызывает, к тому же всегда прибор электронный, менее надежный.

Как подобрать УЗО

Некачественные изделия могут быть неточными, раскалиброванными. Лучше покупать проверенные бренды:

• ABB;
• Legrand;
• IEK;
• Schneider Electric;
• Siemens.

Фазы сети

Варианты:

• однофазные (два полюса, для 220 ­– 230 В);
• трех- (четырехполюсные, для 380 – 400 В). Потребуется кабель ВВГнг, стойкий к возгоранию. Для мощных водонагревателей (от 3,5 кВт).

Отличия только в количестве проводов, причем 4-полюсный прибор можно ставить на однофазную сеть.

Номинальный ток

Номинал подбирается по формуле: мощность бойлера x 1000 / 220 В. Должен быть запас (до 20%).

Номинальный ток на уровень выше автомата, иначе сгорит. Пример: при АВ на 32 А потребуется 40 А; если на вводе АВ на 50 А, то устройство на 63 А. Распространенные: 16, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100 А.

Если есть АВ «сверху» с номиналом ниже, как и должно быть, то после устройства защитного отключения разрешены автоматы с неограниченным значением суммарно (но в одном АВ параметр меньший).

Уставка дифференциального тока

I∆n – ток утечки УЗО, величина отключения (размыкания, обесточивания). Варианты: 6, 10, 30, 100, 300, 500 мА, иногда в Амперах (А), тогда делят на 1000: 0,006, 0,01, 0,03, 0,1, 0,3, 0,5. «Неотпускание» (при ударе невозможно убрать руки) возникает от 30 мА, поэтому для людей подбирают УЗО с током утечки 10 mA или до 30 mА.

Устройство защитного отключения для водонагревателя рекомендуют с уставкой 10 мА. Аналогично для влажной среды, «мокрого» УЗО.

Если кроме бойлера, есть иные потребители (мощность суммируется), то при токе утечки 10 mA возможны ложные активации, поэтому выбирают 30 мА (СП 31-110-2003 п.А.4.15).

Отключение происходит в пределах 50 – 100% уставки дифференциального тока. Аппарат на 30 мА, сработает при 15 – 30 мА. При двойной, многоступенчатой защите по СП 31-110-2003 п.А.4.2 для УЗО, ближе к точке питания (ввод) рекомендована уставка и период срабатывания в 3 раза больше чем около потребителей.

Тип

Для водонагревателей подходит УЗО типа A – для токов переменных и пульсирующих – УЗО тип AC (в Европе для бойлеров не применяют) – только первые (ПУЭ п. 7.1.78).

Виды

УЗО 100, 300, 500 мА – противопожарного назначения, на ввод.

Электронные варианты дешевле, но менее надежные электромеханических, зависят от питания, если, например, на щитке отгорит ноль, то не будет функционировать. Преимущество – точность.

Время срабатывания (селективность)

Двухуровневая безопасность при значительной утечке может сработать сразу вся, поэтому в качестве базового устанавливают селективный вариант УЗО с 150 – 500 мс в разы быстрее стандартных (20 – 40 мс). Чем меньшее время реакции, тем лучше.

Варианты:

• задержки нет. На первую линию защиты (сразу перед приемником);
• S, селективные, они же противопожарные. 0,2 – 0,5 сек. На ввод, после общего АВ, на второй рубеж;
• G, 0,06 – 0,08 сек.

Каждый последующий рубеж УЗО на одной линии ставят с большей выдержкой (в сторону до ввода) и уставкой, иначе будут срабатывать одновременно все уровни.

Как подключить УЗО

Есть схемы с УЗО общими, для групп и каждого электроприбора.

Традиционная последовательность (от бойлера):

• водонагреватель;
• УЗО;
• автомат линии;
• счетчик;
• общий (вводной) АВ.

На линии с розеткой для бойлера допускается менять местами с АВ. Питание допустимо подводить как к нижним, так и к верхним контактам.

Алгоритм подключения:

1. Справа от автомата защелкивают прибор на DIN-планку.
2. Жилы от АВ и нуля вставляют в верхние, затем в нижние клеммы, закручивают крепежи;
3. Включают общий автомат, потом УЗО, проводят тест кнопкой или лампой-контролькой.

Как избежать ошибок:

• не нарушать последовательность;
• не путать N и L, клеммы подписаны;
• рабочий ток одинаковый или с небольшим превышением параметра автомата;
• ставить под баком не рекомендовано, как и во влажных помещениях (ложные срабатывания от влаги);
• ставят автомат к каждому аппарату защиты, менее надежно – один прибор на группу АВ;
• слишком чувствительный аппарат (низкая порог активации) ложно срабатывает;
• после монтажа выполнить проверку кнопкой «Тест».

Как подсоединять к клеммам:

• вход N (верх слева) – от АВ;
• выход N (низ слева) – на отдельную шину «нуля»;
• вход L (верх справа) – от АВ;
• выход L (низ справа) – к групповым автоматам.

Для линии с бойлером, рекомендовано индивидуальное УЗО и двухуровневая схема.

Схемы с заземлением и без

Надо сразу определить наличие заземляющей жилы PE, в старой застройке часто есть схема PEN – совмещение ее с рабочим нулем.

При заземлении, если ток появляется на частях водонагревателя, создается короткое замыкание, срабатывает АВ, оборудование обесточивается, защитное отключение обязательное при отсутствии этой меры.

УЗО ставят в схемы с заземлением и без, причем в подключении прибора оно вообще не присутствует (клеммы нет), устройство рекомендовано в дополнение для мгновенного срабатывания. Утечка идет на корпус, а далее на провод «земли», поэтому регистрируется сразу и тут же цепь размыкается.

Но если защитное отключение без заземления (старые дома с PEN) – току некуда идти, баланс сохраняется, опасность обнаруживается и размыкание осуществляется только при касании корпуса водонагревателя. Если прибор подобран неправильно, то возможны болезненные ощущения. Поэтому лучше две меры одновременно.

Заземление:

• TN, нейтрали;
• подвид TN-C – в одном проводе с нулем. Простая, но большой минус: обрыв PEN при наличии у прибора «земли» чреват появлением всего потенциала на нем. Обесточивание здесь при касании объекта, минимальная опасность есть;
• TN-S – самое надежное, защитная жила подключается отдельно, с нейтралью объединена только в источнике. Эффективность максимальная, поражение исключено. Бойлер в цепи работает при обрыве нейтрали или «земли». Объект в безопасности – потенциал перекинется на другую жилу, а если оборвутся два указанных провода, питание отключится совсем;
• TN-C-S – промежуточный вариант, создается PEN (нейтраль и «земля» объединяются), но только на отдельных сегментах, УЗО на незащищенных частях обязательное.

Способ замыкания перемычкой нейтрали и «земли» в розетке неправильный, небезопасный.

Если УЗО в системе без заземления, то автовыключатели (КЗ, перегрузки) к нему обязательные.

Схемы по количеству автоматов

Одно УЗО:

• на один АВ – рекомендовано для водонагревателей;
• на группу АВ (не желательно для бойлера), сумма их номиналов ниже УЗО. Но если сначала поставить АВ с меньшим значением, то последующие можно «цеплять» с любыми номиналами. Не рекомендовано больше 5 АВ (будут ложные срабатывания).

Одноуровневая схема

Провода с помощью шины после счетчика разветвляются на группы с отдельными УЗО, каждая с индивидуальным расчетом по совокупной максимальной мощности потребителей на конкретной ветви. Пример: номинал УЗО для водонагревателя с 2,4 кВт не меньше 2400/220=10,9 А.

Вариант с общим аппаратом. На суммарную мощность потребителей, пример: бойлер 2,4 кВт, свет – 1,1 кВт, другое – 2,8 кВт. Не меньше чем 28 А, (2400+1100+2800)/220=28 А. Берут изделие на 30 А. Недостаток схемы – сложно найти места пробоя, где бы ни была поломка, отключаться энергия будет во всем доме. А также при ремонте надо обесточивать всю квартиру.

Для каждого потребителя, схема для водонагревателя предпочтительнее.

Двухуровневая схема

Оптимальная и надежная схема для водонагревателей. Второй уровень – общий УЗО для противопожарной безопасности на вход в квартиру. Номинал не ниже максимума прибора для учета электроэнергии (счетчика). Первая ступень – отдельные УЗО для защиты человека для каждой линии (групповые) или потребителя.

Сумма номиналов должна быть меньшей, чем у входного прибора. Пример: если первый уровень состоит из устройств 10, 16 А, то общая автоматика 10 + 16 = 26 А.

Достоинства:

• двойная защита – при несрабатывании защиты бойлера (брак, поломка, неправильное подключение) активизируется общее отключение (но уже отключит все линии);
• сразу ясно, где место утечки;
• для ремонта не надо обесточивать весь дом;
• отключается только линия с утечкой, остальные рабочие.

Минус – загруженность щитка, дороже.

Какой дифавтомат поставить на водонагреватель

Принцип работы дифавтомата стандартный: расцепители размыкают контакты при фиксации пороговых значений.

Схемы подключение водонагревателя через дифавтомат в целом те же, что для УЗО.

Вариант с общим АВДТ на группу автоматов (для водонагревателя не рекомендовано):

Для каждого потребителя или на опасных участках (схема с дифавтоматом для накопительного водонагревателя предпочтительная):

Два уровня защиты с АВДТ. Уставка вводного дифавтомата всегда выше (200, 100 mA), чем у последующих, защищаемых им или та же, но тип S, чем обеспечивается селективность, номинал также на ступень больше.

Номинал дифавтомата – смотрят на мощность бойлера и подбирают со значением в большую сторону. Запас не должен превышать 20%, иначе защита будет медленнее срабатывать (тепловой расцепитель дольше греется), что имеет критические последствия при КЗ, когда ток превышает в десятки раз допустимый уровень.

Значение отключения – 10 мА, если на линии другие пользователи – 30 мА. Дифавтомат для проточного водонагревателя подбирают по аналогичным правилам как для накопительного.

Для среднестатистических водонагревателей обычно хватит номинала 20, 25 А. Более надежные электромеханические изделия.

Нормальная дифзащита для бойлера должна срабатывать при утечке в 5 – 7 мА. Запрещено объединение нуля и фазы АВДТ с неподключенными к нему проводами, даже если они от параллельно подсоединенных дифавтоматов. Выходящий из прибора ноль не должен соприкасаться с жилой «земли».

Какой автомат ставить на бойлер

Принцип работы автомата – размыкание цепи при перегрузках или КЗ. Подбирается по мощности водонагревателя.

Номинал автоматического выключателя лучше брать с запасом. До 3,5 кВт (1,5 – 2,5 кВт) хватает 16 Ампер, до 4,4 кВт – 20, выше – 25. Определяется по формуле: мощность ЭВН умножается на 1000 и делится на 220 В. Пример для бойлера на 3,5 кВт: 3,5 х 1000 / 220 = 15,91 А.

Подбор также делают по таблицам значений номинального тока по мощности и сечению кабеля проводки.

Времятоковый параметр, он же кривая отключения – это зависимость скорости срабатывания от силы тока. Есть три типа: B, C, D. Для того чтобы АВ на входе оставался включенным при активации следующего по схеме, не только его номинал должен быть больше, но и характеристика отключения. Пример: D на входе и C дальше.

Кривая отключения C – ток быстрого расцепителя равен номиналу, умноженному на 7; кривая отключения B – на 4; D – на 15.

Автомат типа B – для изделий с нагревательными элементами, ТЭНами, для водонагревателей. Очень чуткий, поэтому также используют автомат тип C.

Выбивает автомат при замыканиях, перегрузках в сети, проводка не соответствует мощности бойлера

Придерживаются селективности – номинал на вводе выше, чем в последующих АВ, причем суммарно их значения могут быть больше. Но этот параметр у группового устройства должен быть равен или выше тока защищаемого бойлера.