Архив / 1996 / №3 / 

Развитие и современное состояние УЗО в СССР и России

Литературные источники упоминают ЗО в СССР с 1964 г., причем, речь идет лишь о теоретических работах кафедр охраны труда ведущих вузов (МЭИ, МИИТ, МГИ). В то же время началась подготовка аспирантов, выполнявших конкретные разработки так называемых «устройств защитного отключения – УЗО».

Первое серийное УЗО для укомплектования трехфазного электрифицированного инструмента было изготовлено в 1966 г. Выборгским заводом «Электроинструмент» по разработке ВНИИСМИ и имело индекс С-889. Изделие едва вырабатывало несколько месяцев и выходило из строя, но начало было положено и усовершенствованную модель   С-901 завод выпускал несколько лет.

Отраслевой подход к решению проблемы электробезопасности     (и только на производстве) привел  к тому, что разработки имели узкую область применения и были малоизвестны. Колоссальный рост электротравматизма в сельскохозяйственном производстве, связанный с ускоренной электрификацией работ и низким уровнем технического обслуживания оборудования, потребовал привлечения значительных научных сил специализированных НИИ (ВИЭСХ, ВНИИЭП, ВНИИР) для комплексного решения проблемы. Разрабатывались организационные мероприятия и технические средства контроля параметров электроустановок и сельских электрических сетей (ВИЭСХ).

В 1971 г. ГЭАЗ по разработке ВНИИЭП начал производство УЗО сельскохозяйственного назначения типа ЗОУП25У2. Изделие использовали в основном для укомплектования самоходных и передвижных сельхозмашин с кабельной системой электропитания и потребляемой мощностью до 13 кВт. Таких машин в стране насчитывалось до 1 млн. штук. Производство ЗОУП25 увеличивалось с каждым годом и доходило до 70 тыс. штук. В качестве коммутационного аппарата в изделии использован магнитный пускатель ПМЕ211 (позднее ПМЛ2000) на Iн = 25 А, уставка срабатывания IDN = 10 мА. Герметичная металлическая оболочка и высокая надежность обеспечивали длительную эксплуатацию ЗОУП25 в увлажненной и загазованной среде сельскохозяйственных помещений. Изделие изготовляют до настоящего времени, хотя по комплектующим элементам оно устарело морально уже на 3-4-й год производства. Столь невероятная продолжительность «жизни» изделия обусловлена, прежде всего, уникальностью частотной характеристики. Коэффициент ослабления усилителем наиболее опасной (с точки зрения помехоустойчивости УЗО) 3-й гармонической напряжения сети (150 Гц) – более 3000 (!), т.е. правильно собранное и настроенное изделие обладает абсолютной помехоустойчивостью на частотах от 80 Гц до 500 кГц. Такие показатели не удалось повторить ни на одном изделии более поздней разработки, не обладают ими и зарубежные аналоги.

На рис. 1 приведена частотная характеристика усилителя ЗОУП25-100(1) и ЗОУП25(2). На рис. 2 приведена снятая экспериментально с серийных образцов зависимость уставки срабатывания ЗОУП25-100(1) и ЗОУП25(2) от температуры окружающей среды (изделия испытывались с полной нагрузкой – 380 В, 25 А при cos j = 0,7).

В связи с развалом экономики республик, составлявших СССР, объем производства ЗОУП25 уменьшился в 15 раз. В течение нескольких лет ЗОУП25 было единственным изделием широкого использования и на его базе должна была развиться серия, в которую входили следующие исполнения:

а) с дифференцированной уставкой (ЗОУП25Д – две уставки срабатывания: одна – при прямом прикосновении человека к токоведущей части, другая – более грубая – на корпус защищаемого электрооборудования);

б) ЗОУП25ПЧ – на повышенные частоты электрической сети – 200 и 400 Гц – для лесопромышленного комплекса, где высока опасность травмирования людей током;

в) с безопасным дистанционным управлением (ЗОУП25ДУ – для мясокомбинатов и др. объектов, где недопустимо применение напряжения управления выше 40 В);

г) новая базовая модель ЗОУП25-100 – на современных комплектующих и Iн = 25 и 40 А;

д) с температурной (позисторной) защитой электродвигателя защищаемой электроустановки и уставками IDN = 10 и 30 мА.

Все модификации прошли заводские и натурные испытания, но не были освоены в производстве, в основном, по субъективным причинам (руководство завода не было заинтересовано в расширении номенклатуры изделий).

С 1974 г. ВНИИР разрабатывал реле утечки автономного исполнения на ток Iн до 100 А.  За основу было принято реле Thomblock 2000 французской фирмы Thomson Brandt. Серийное производство реле под названием РУД05УЗ освоил Тверской электроаппаратный завод.

В начале 80-х годов СКБ НВА модернизировало реле путем перевода на современные комплектующие и уменьшения габаритов блока-реле при сохранении основных технических характеристик. Реле получило название МЗО11 и в незначительных количествах выпускается в настоящее время. Ни РУД, ни МЗО не предназначены для работы в селективной системе защитного отключения, а используются в качестве групповой защиты с IDN = 30, 100, 300 мА.

В 1969 г. ВНИИЭП и СКБ НВА начали разработку УЗО на базе только что освоенного в производстве на ряде заводов АВ серии АЕ2000 двухполюсного (АЕ 2036) и трехполюсного (АЕ 2046) исполнений на Iн = 25 и 40 А соответственно. Основные работы были закончены к концу 1970 г. и опытное производство СКБ НВА изготовило и испытало изделия. Модуль ЗО был расположен в «подвале» АВ, высота которого была увеличена на 15 мм. Усилитель унифицирован с ЗОУП25-100. Один из образцов АЕ2036, изготовленный в 1971 г., до настоящего времени продолжает работать в тяжелейших условиях... Освоение изделия планировалось на КЭАЗ, но не состоялось из-за отсутствия необходимых производственных площадей.

В 1975 г. разработку передали Дивногорскому заводу, который к 1977 г. подготовил производство, однако от устаревшего к тому времени изделия заказчик, Минсельхоз СССР, отказался.

В 1979 г. Минэлектротехпром купил у итальянской фирмы Elettrocondutture лицензию на производство АВ серии S161 (концерна АВВ) на Iн = 6...63 А и АЗО на базе этого АВ двух- и трехполюсного исполнений электромеханической системы. АВ под названием ВА14 был освоен на ТЭАЗ и выпускался серийно до 1991 г. Во ВНИИР провели исследования и тамошние «специалисты» констатировали, что АЗО электромеханической системы, даже простейшей конструкции, ни один завод в системе Минэлектротехпрома освоить не в состоянии...

Несмотря на то, что АВ был перспективен и во всем мире выпускается по сей день, руководство ТЭАЗ свернуло производство, заменив ВА14 на вновь разработанный ВА60. По техническим характеристикам ВА14 несравненно лучше ВА60 и был рассчитан на автоматизированную сборку, но при оформлении лицензии в целях экономии не закупили в полном объеме технологическое оборудование, поэтому ручные операции сборки АВ превышали 53%.

Учитывая значительную потребность народного хозяйства в трехполюсных УЗО с рабочим нулевым проводом, допускающих использование в электроустановках со смешанным характером нагрузки (однофазные и трехфазные потребители одновременно), ВИЭСХ, ОКБ «Бином» и ГЭАЗ с 1984 г. вели разработку унифицированного изделия с магнитным пускателем ПМЛ 2000 в качестве коммутационного аппарата и возможностью использования для температурной (позисторной) защиты электродвигателя. Схемотехника была основана на самой современной базе и с 1985 г. ПО «Бином» начало серийное производство изделия УЗО25.3.ОХОУ2 с IDN = 10 и 30 мА (уставка – по заказу). Попытки специалистов ГЭАЗ «улучшить» схемотехнику привели к ее усложнению (так, в базовой схеме было 4 конденсатора – в «улучшенной» – 12 и т.д.). Освоение изделия на ГЭАЗ затянулось на три года, после чего признали его нецелесообразным. ПО «Бином» выпускало УЗО25 до 1991 г.

Организации, принимавшие участие в разработке и изготовлении УЗО

ВНИИСМИ – ВНИИ строительного механизированного инструмента, г. Химки, Моск.обл.
ВНИИЭП – ВНИИЭлектропривод, г. Москва.
ВНИИР – ВНИИРелестроения, г. Чебоксары.
СКБ НВА – СКБНизковольтной аппаратуры, г. Ставрополь.
СКТБ ПТ – СКТБПолупроводниковой техники, г. Ставрополь.
ОКБ «Бином» – особое конструкторское бюро, г. Владикавказ.
ВИЭСХ – Институт электрификации сельского хозяйства, г. Москва.
ГЭАЗ – Гомельский электроаппаратный завод, р-ка Беларусь.
КЭАЗ – Курский электроаппаратный завод.
ТЭАЗ – Тираспольский электроаппаратный завод.
«Элберо» – научно-технический центр по разработке аппаратуры защитного отключения.

Юрий Водяницкий
к.т.н., ведущий научный сотрудник, ВИЭСХ