О применении активной защиты электропроводок от возгораний

«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2014, www.kabel-news.ru

46

Актуально

ÏÎÆÀÐÎÁÅÇÎÏÀÑÍÎÑÒÜ

О применении активной 
защиты электропроводок от 
возгораний

Виктор ПЕХОТИКОВ, к.т.н., Герман СМЕЛКОВ, д.т.н., профессор, 

Алексей РЯБИКОВ, начальник отдела,  

Антон НАЗАРОВ, заместитель начальника отдела, 

Ольга ГРУЗИНОВА, старший научный сотрудник, 

ФГБУ ВНИИПО МЧС России

А

ктуальность проблемы защиты электропро-
водок от возгораний обусловлена тревож-
ной пожарной обстановкой, сложившейся 
в России. Ежедневно на территории Рос-

сийской Федерации происходит более 120 пожаров 
из-за неисправных внутренних сетей (электропро-
водок), нагревательных и других бытовых электро-
приборов, причём более 60% таких пожаров связано 
с загоранием кабелей и проводов. При этом около 

70%

пожаров происходит в жилых и общественных 

зданиях, а в целом на пожарах ежегодно гибнет бо-
лее 11 000 человек. 

Можно назвать несколько причин, обуславлива-

ющих данную ситуацию. Прежде всего это старые 
(в большинстве своём двухпроводные) электрические 
сети, низкий уровень их профилактики, особенно в 
жилом секторе, интенсивный рост электрической на-
грузки, обусловленный увеличением ассортимента, 

Таблица. Сокращённые обозначения дифференциальных выключателей, 

применяемых в различных нормативных документах

№

п/п

Наименование до-

кумента, страна

Применяемый термин

Сокращённое 

обозначение

1

ГОСТ 12.4.155-85 

(2003)

Устройства, предназначенные для автоматического 

отключения электроустановок при однофазном (одно-

полюсном) прикосновении к частям, находящимся под 

напряжением, недопустимым для человека, и (или) при 

возникновении в электроустановке тока утечки (замыка-

ния), превышающего заданные значения

УЗО

2

ГОСТ Р 

МЭК 60755-2012

Общие требования к защитным устройствам, управляе-

мым дифференциальным остаточным током

УЗО

3

ГОСТ Р 51326-99

(МЭК 61008-2-1-90)

Выключатели автоматические, управляемые дифферен-

циальным током

ВДТ

4

ГОСТ Р 51327-99 

(МЭК 61009-1-96) 

Выключатели автоматические, управляемые дифферен-

циальным током

АВДТ

5

ГОСТ 

Р 50571.16-98

Устройства защиты, реагирующие на дифференциаль-

ный ток

УЗО-Д

6

СП-31-2003

Устройства защитного отключения

УЗО

7

ПУЭ

Устройства защитного отключения

УЗО

8

НПБ 243-97

Устройства защитные, управляемые дифференциаль-

ным (остаточным) током

УЗО-Д

9

BS EN 61009, Англия

Выключатели дифференциального тока

RCBO

10

Франция

Выключатели дифференциального тока

DD

«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2014, www.kabel-news.ru

47

Актуально

ÏÎÆÀÐÎÁÅÇÎÏÀÑÍÎÑÒÜ

количества и мощности современ-
ных бытовых электроприборов, не 
соответствующее стандартам каче-
ство электроэнергии, неправильная 
эксплуатация и др.

Пожарная безопасность элек-

тропроводок и кабельных линий 
может обеспечиваться как пассив-
ными, так и активными способами 
защиты. К пассивным способам 
защиты относятся: конструктивные 
особенности кабельных изделий, 
способы их монтажа, нанесение 
огнезащитных покрытий на про-
ложенные линии, использование 
не распространяющей горение ар-
матуры и др. Активные средства 
связаны с применением различ-
ного рода электрических защит, 
предотвращающих возникновение 
источников зажигания, а также с 
использованием автоматических 
систем сигнализации и пожароту-
шения (рис. 1).

В данной статье рассматрива-

ется лишь один элемент схемы 
рис. 1 — применение для защи-
ты электропроводок от загорания 
устройств защитного отключения, 
управляемых дифференциальным 
током (далее — дифференциаль-
ный выключатель УЗО-Д). Авторы 
надеются, что и другие элементы 
схемы, прошедшие проверку в ин-
ституте, будут рассмотрены в по-
следующих номерах журнала.

Также необходимо сказать о при-

меняемой в стране аббревиатуре, 
которая вносит некоторую путаницу 
при рассмотрении данного вопроса.

В настоящее время в России 

требования к УЗО-Д определяют-
ся несколькими государственными 
стандартами на дифференциаль-
ные выключатели: ГОСТ 12.4.55, 
ГОСТ Р 50807, ГОСТ Р 51326, 
ГОСТ Р 51327 [1—5] и ряд других 
нормативов.

В таблице приведены сокра-

щённые обозначения дифферен-
циальных выключателей, применя-
емых в различных отечественных 
и зарубежных нормативных доку-
ментах.

В нормативной (ПУЭ, СП 31-110 

и др.) и популярной технической 

Рис. 1. Активные и пассивные способы защиты электроустановок 

литературе применяется аббревиатура УЗО. Очевидно, что словосо-
четание «устройства защитного отключения» отражает весь спектр 
применяемых устройств электрической защиты — автоматические 
выключатели, устройства защиты от перенапряжения и токов утечки, 
а также их комбинации, поэтому с учётом широкого использования 
аббревиатуры УЗО дифференциальные выключатели, по нашему 
мнению, более правильно обозначать УЗО-Д.

В этой связи с учётом требований Технического регламента «О тре-

бованиях пожарной безопасности» [6] хотелось бы дать комментарий 
по одному из его положений, вызывающему некоторое противоречие.

В статье 82 п. 4. изложено требование: «Линии электроснабжения 

помещений зданий и сооружений должны иметь устройства защитно-
го отключения, предотвращающие возникновение пожара».

.

,

«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2014, www.kabel-news.ru

48

Актуально

ÏÎÆÀÐÎÁÅÇÎÏÀÑÍÎÑÒÜ

Вместе с тем, как показывает практика, во мно-

гих случаях электрические сети, несмотря на фор-
мальное наличие защиты — автоматических вы-
ключателей и предохранителей, по существу, от 
пожароопасных режимов не защищены.

Проведённые во Всероссийском институте про-

тивопожарной обороны в конце 90-х годов иссле-
дования показали, что, с одной стороны, сраба-
тывание автоматических выключателей, в случае 
короткого замыкания, не предотвращает выброса 
расплавленных частиц металла жил проводов из 
зоны КЗ с последующим воспламенением окру-
жающих горючих материалов, а с другой — было 
показано, что и сам процесс короткого замыка-
ния, и воспламенение изоляции электропровод-
ки может произойти под действием токов утечки, 
вызванных старением изоляционных материалов, 
их механическими повреждениями или разруше-
нием под действием температуры и агрессивной 
среды.

При испытаниях для имитации тока утечки в обо-

лочке и изоляции кабеля высверливали отверстие 
до ближайшей токопроводящей жилы, которое плот-
но заполняли продуктами горения резины и соеди-

няли с помощью контактного устройства с пласти-
ной, заменяющей «землю».

Было показано, что для кабеля с резиновой изо-

ляцией пожароопасное значение мощности токов 
утечки (десятки миллиампер) наступает от 15 Вт и 
выше. Через 20 часов от начала испытаний темпе-
ратура на оболочке кабеля на расстоянии 5 мм от 
локального места повреждения оболочки превыси-
ла значение 330

о

С.

Теоретическая проработка вопроса возможности 

воспламенения изоляции от возникающих межфаз-
ных токов, а также токов утечки фаза-земля была 
проведена Ивановым Е.А., Смирновым В.В., Сошни-
ковым А.А., Никольским О.К., Монаковым В.К. и др.

Было показано, что под действием возникше-

го тока утечки температура изоляции повышается, 
причём из-за отрицательного температурного ко-
эффициента твёрдых диэлектриков, а также карбо-
низации полимеров этот процесс сопровождается 
уменьшением сопротивления изоляции, что приво-
дит к дальнейшему росту тока утечки. Нагрев изоля-
ции приводит к её разложению с выделением легко 
воспламеняющихся продуктов и их воспламенению 
при достижении температуры 220

о

С для резиновой 

изоляции и 560

о

С — для поливи-

нилхлоридной. При этом воспла-
менение изоляции может произой-
ти при весьма малых значениях 
токов утечки. 

Рассмотрим некоторые особен-

ности применения УЗО-Д для обе-
спечения пожарной безопасности 
электроустановок. На рис. 2 пред-
ставлена схема дифференциаль-
ного выключателя, включённого в 
однофазную сеть электроснабже-
ния по системе ТТ согласно ГОСТ Р 
50571.2. На схеме путь тока утечки 
может проходить через любой за-
землённый предмет, обладающий 
определённой проводимостью.

Функционально УЗО-Д опреде-

ляется как быстродействующий 
защитный выключатель, реагиру-
ющий на разницу токов (диффе-
ренциальный ток) в проводниках, 
подводящих электроэнергию к за-
щищаемой электроустановке.

В нормальном режиме — при 

отсутствии дифференциального 
тока (тока утечки) — рабочие токи 
нагрузки   в прямом и обратном 
проводниках (I

1 

и I

2

) дифференци-

ального трансформатора   равны 
по величине и направлены на-
встречу друг другу. Соответствен-

Рис. 2. Схема электроустановки с УЗО-Д

«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2014, www.kabel-news.ru

49

Актуально

ÏÎÆÀÐÎÁÅÇÎÏÀÑÍÎÑÒÜ

но эти токи создают равные по величине встречно на-
правленные магнитные потоки Ф

1

 и Ф

2

, в результате 

чего ток во вторичной обмотке равен нулю и не вы-
зывает срабатывания чувствительного элемента — 
магнитоэлектрической защелки  .

При возникновении дифференциального тока  ,  

например, при прикосновении человека к открытым 
токопроводящим частям или при ухудшении (пробое) 
изоляции на корпус заземлённого электроприёмни-
ка баланс токов в прямом и обратном проводниках, 
а следовательно, и магнитных потоков нарушается 
и во вторичной обмотке появляется трансформиро-
ванный дифференциальный ток небаланса, который 
вызывает срабатывание защелки 4. Она действует, 
в свою очередь, на механизм расцепителя 5, а он 
приводит в действие контактную систему 6, и защи-
щаемая цепь обесточивается.

В случае неисправности электропроводки по мере 

ухудшения состояния изоляции, начиная со значения 
тока утечки примерно 5 мА, постепенно происходит 
обугливание (карбонизация) проводящего канала, 
возникает так называемый угольный мостик и в диа-
пазоне от 5 до 50 мА ток уже течёт постоянно и по-
степенно растёт. При значениях тока утечки порядка 
150 мА возникает реальная опасность возгорания 
изоляции. Нижняя граница, при которой зафикси-

ровано воспламенение поливинилхлоридной изоля-
ции, составила 54 мА. Таким образом, применение 
УЗО-Д, кроме функций защиты человека от пораже-
ния электрическим током, достаточно эффективно 
используется в целях предотвращения загораний в 
электроустановках на ранней стадии возникновения 
неисправностей.

Особенно актуальным применение УЗО-Д в це-

лях пожарной безопасности становится в связи с 
модернизацией сетей по системе TN-C-S.

По нашему мнению, расширение электрических 

сетей с нулевым защитным проводником требует 
обязательного применения УЗО-Д в целях защиты 
электропроводок и электрооборудования от возго-
рания, так как в этом случае существенно повыша-
ется вероятность появления токов утечки на зазем-
ляющий проводник электрической сети или внешние 
заземлённые поверхности электрооборудования с 
оболочкой класса I.

Ток уставки УЗО-Д в целях защиты сетей от воз-

горания, когда величина тока КЗ недостаточна для 
срабатывания максимальной токовой защиты, выби-
рается с учётом суммарного ожидаемого тока утеч-
ки в соответствии с рекомендациями ПУЭ [7].

Для практической апробации полученных экс-

периментальных и теоретических результатов по 

«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2014, www.kabel-news.ru

50

Актуально

ÏÎÆÀÐÎÁÅÇÎÏÀÑÍÎÑÒÜ

оценке эффективности применения УЗО-Д в части 
пожарной безопасности в своё время совместны-
ми усилиями Госпожнадзора и Госэнергонадзора 
в нескольких регионах страны был проведён круп-
номасштабный эксперимент, предусматривающий 
оснащение такими аппаратами новостроек в жилых 
домах и общественных зданиях. В результате было 
отмечено снижение числа пожаров от электроуста-
новок и решением Координационно-методического 
совета МВД России (тогда противопожарная служба 
входила в состав МВД) было рекомендовано распро-
странить положительный опыт этого эксперимента 
для массового внедрения данных устройств в элек-
троустановках жилых домов страны.

Положительные результаты этого эксперимента 

объясняются следующим образом. В сетях, обору-
дованных только максимальной токовой защитой, 
автомат срабатывает при аварии — коротком за-
мыкании, при этом, как было показано ранее, пожар 
возможен, поскольку частицы раскалённого метал-
ла (а в случае алюминиевых проводов — горящие 
частицы) вылетают из зоны КЗ раньше, чем успева-
ет сработать автомат, и вызывают пожары. В случае 
установки в сети аппарата УЗО-Д он срабатывает 
задолго до аварий, когда идёт не представляющий 
пожарной опасности ток утечки 20, 30, 40 мА. Аппа-
рат срабатывает, предотвращая аварию и пожар.

Следует сказать ещё об одном важном результа-

те практической апробации. В ходе двухлетней экс-
плуатации УЗО-Д было отмечено несколько случаев 
их выхода из строя с пожароопасными проявлени-
ями самих аппаратов. Это дало основание сфор-
мулировать требования и методы испытаний всех 
устройств защитного отключения дифференциаль-
ного тока независимо от номиналов и областей при-
менения для проведения их сертификации в части 
пожарной безопасности.

Таким образом, можно констатировать следую-

щее.

1. Устройства защитного отключения, реагирую-

щие на дифференциальный ток (УЗО-Д), наряду с 
устройствами защиты от сверхтока относятся к до-
полнительным видам защиты человека от пораже-
ния при косвенном прикосновении. 

Другим не менее важным свойством УЗО-Д яв-

ляется его способность осуществлять защиту от 
возгораний и пожаров, возникающих на объектах 
вследствие возможных повреждений изоляции, не-
исправностей электропроводки и электрооборудо-
вания.

2. Короткие замыкания, как правило, возникают 

вследствие дефектов изоляции и последующего 
появления тока утечки на землю. УЗО-Д, реагируя 
на ток утечки заблаговременно, до развития его в 
короткое замыкание, отключает электроустановку 
от источника питания, предотвращая тем самым 

недопустимый нагрев проводников, искрение, воз-
никновение дуги и возможное последующее возго-
рание.

3. Для повышения уровня защиты от возгорания 

при замыканиях на заземлённые части, когда вели-
чина тока недостаточна для срабатывания макси-
мальной токовой защиты, на вводе в объект реко-
мендуется установка УЗО-Д с учётом суммарного 
ожидаемого тока утечки в сети.

4. Если УЗО-Д предназначено для защиты от пора-

жения электрическим током и возгорания или только 
для защиты от возгорания, то оно должно отключать 
как фазный, так и нулевой рабочие проводники.

5. Обязательным условием применения УЗО-Д 

для защиты от возгорания является его установка в 
трёх-пятипроводных системах. Защитный проводник 
не должен проходить сквозь окно магнитопровода. 

6. Конструкция УЗО-Д должна обеспечивать его 

пожарную безопасность и работоспособность как в 
нормальном режиме работы, так и при возникнове-
нии возможных неисправностей и нарушении правил 
эксплуатации. При этом вероятность возникновения 
пожара в (от) УЗО-Д не должна превышать 10

-6

 в год.

7. Монтаж электрощитов с УЗО-Д так же, как и 

монтаж отдельно установленных УЗО-Д, должен вы-
полняться квалифицированным персоналом, име-
ющим лицензию на проведение электромонтажных 
работ. 

ЛИТЕРАТУРА

1.  ГОСТ 12.4.155(2003) «Устройства защитного от-

ключения. Классификация. Общие технические 
требования».

2.  ГОСТ Р 50807-95 (МЭК 755-83) «Устройства за-

щитного отключения, управляемые дифференци-
альным (остаточным) током».

3. ГОСТ Р 51326.1-99 (МЭК 61008-2-1-90) «Выклю-

чатели автоматические, управляемые диффе-
ренциальным током, бытового и аналогичного на-
значения без встроенной защиты от сверхтоков. 
Часть 1. Общие требования и методы испытаний».

4.  ГОСТ Р 51327-99 (МЭК 61009-1-96) «Выключате-

ли автоматические, управляемые дифференци-
альным током, бытового и аналогичного назначе-
ния со встроенной защитой от сверхтоков».

5.  ГОСТ Р 50571.16-98 «Электроустановки зданий, 

ч. 5. Выбор и монтаж электрооборудования. Гла-
ва 58. Коммутационная аппаратура и аппаратура 
управления».

6.  Федеральный закон «Технический регламент о 

требованиях пожарной безопасности» (в редакции 
Федерального закона от 10.07.2012 г. № 117-ФЗ).

7.  Правила устройства электроустановок, гл. 7.1. 

Электроустановки жилых, общественных, адми-
нистративных и бытовых зданий. — 7-е изд. — М.: 
Изд-во НЦ ЭНАС, 1999 — 80 с.