Новый способ защиты домашней сети от перенапряжения

Содержание

Устройство защиты от скачков напряжения 220 вольт для дома и квартиры

Электрическая энергия – неотъемлемая составляющая быта современных людей, где бы они ни проживали – в городе или сельской местности. Трудно представить себе квартиру или дом, где нет ни одного бытового прибора, а для освещения пользуются свечками или лучинами. Однако вся бытовая техника, как и элементы освещения, питание к которым поступает по домашней линии, подвергается опасности, связанной с нестабильностью напряжения. Превышение этим показателем допустимых пределов влечет серьезные проблемы, вплоть до поломки дорогостоящей аппаратуры и выхода линии из строя. Уберечь проводку и приборы поможет защита от скачков напряжения 220В для дома. В этом материале мы расскажем о том, как защититьсвоими рукамитехнику от скачковнапряжения в квартире или в частном доме.

В чем причины перепадов напряжения в сети?

Система электроснабжения в нашем государстве далеко не совершенна. Из-за этого положенная величина напряжения 220В, с расчетом на которую изготавливают всю бытовую технику, выдерживается далеко не всегда. В зависимости от того, какая нагрузка в конкретный момент приходится на сеть, напряжение в ней может колебаться в значительных пределах.

Скачки напряжения в наших сетях не являются редкостью из-за того, что подавляющее большинство всех элементов энергоснабжающей системы разрабатывалось несколько десятилетий назад и не рассчитывалось на современную нагрузку. Ведь практически в любой современной квартире имеется множество домашних энергопотребителей. Конечно, это делает проживание более комфортным, но вместе с тем значительно увеличивает потребление электричества. Линия далеко не всегда может справиться с такими нагрузками, следствием чего становятся частые перепады напряжения.

Один из способов защиты от перенапряжения сети на видео:

Надеяться на то, что вскоре старая система будет полностью переделана с учетом современных требований, не стоит. Поэтому защита от скачков напряжения электролинии и подключенных к ней аппаратов – это та задача, при решении которой хозяевам приходится думать собственной головой и работать своими руками.

Теперь поговорим о причинах, из-за которых возникают скачки напряжения, более подробно. Обычно изменения разности потенциалов происходят без резких бросков, и современная техника, рассчитанная на работу в пределах от 198 до 242В, способна справиться с ними без ущерба для себя.

Речь пойдет о тех случаях, когда напряжение в течение долей секунды повышается в разы, а затем столь же быстро снижается. Это и есть то явление, которое называется – скачок напряжения. Вот каковы причины, по которым оно чаще всего происходит:

  • Одновременное включение (или, наоборот, отключение) нескольких приборов.
  • Обрыв нулевого проводника.
  • Удар молнии в линию электропередачи.
  • Разрыв жил внутри провода из-за падения на ЛЭП дерева
  • Неправильное подключение кабелей в общем электрощите.

Как видим, скачок напряжения может произойти по разным причинам. Предугадать, когда он произойдет, попросту нереально, а значит, подумать о защите от перепадов напряжения следует заблаговременно.

Пример монтажа реле напряжения на видео:

Как защитить технику от перенапряжений?

Конечно, оптимальный вариант защиты от повышенного напряжения домашней сети и включенных в нее приборов – это полная реконструкция системы энергоснабжения с последующим ее обслуживанием опытными специалистами. Но если целиком заменить проводку в частном доме еще можно, то в многоквартирных зданиях это нереально. Практика показывает, что несколько десятков жильцов практически никогда не смогут договориться о совместной оплате подобных работ.

Вряд ли будут этим заниматься и управляющие компании. А менять электропроводку в отдельно взятой квартире бесполезно – скачки напряжения от этого никуда не денутся, поскольку возникают они, как правило, из-за общего оборудования.

Что делать, чтобы скачки напряжения не стали причиной серьезного ущерба? Не ждать же, пока у коммунальщиков и всех соседей по дому возникнет желание заменить общую электропроводку в здании? Ответ один – подобрать надежное устройство для защиты домашней сети от скачков напряжения.

Сегодня используются следующие приборы, повышающие безопасность домашней аппаратуры и позволяющие свести к минимуму вероятность ее повреждения из-за перенапряжений:

  • Реле контроля напряжения (РКН).
  • Датчик повышенного напряжения (ДПН).
  • Стабилизатор.

Отдельно следует назвать источники бесперебойного питания. Они близки к перечисленным устройствам, но назвать их полноценными аппаратами для защиты линии от перепадов разности потенциалов нельзя. Более подробно о них расскажем ниже.

Реле контроля напряжения

Когда скачки напряжения в квартире случаются нечасто и в постоянной защите от них нужды не имеется, достаточно подключить к сети специальное реле.

Что представляет собой этот элемент? РКН – это небольшой прибор, задача которого состоит в отключении цепи при перепаде разности потенциалов и возобновлении подачи электричества после того, как сетевые параметры придут в норму. Само по себе реле никак не влияет на величину и стабильность напряжения, а только фиксирует данные. Эти устройства бывают двух типов:

  • Общий блок, который устанавливается в распределительном щите и защищает от перенапряжения всю квартиру.
  • Устройство, по внешнему виду напоминающее удлинитель с гнездами электророзеток, в которые включаются отдельные приборы.

Наглядно перо принцип работы реле напряжения на видео:

Приобретая реле, важно не ошибиться в расчете его мощности. Она должна несколько превышать суммарную мощность подключенных к устройству приборов. Индивидуальные РКН, которые включаются в общую сеть, подобрать несложно – надо просто купить элемент с нужным количеством розеток.

Эти устройства удобны, имеют невысокую стоимость, но пользоваться ими имеет смысл лишь тогда, когда сеть стабильна. Если же скачки напряжения в ней происходят постоянно, такой вариант не подойдет – ведь мало кому из хозяев понравится непрерывное включение-отключение всей сети или отдельных приборов.

Датчик перепадов напряжения

Этот датчик, как и РКН, фиксирует информацию о величине разности потенциалов, отключая сеть при перенапряжениях. Однако функционирует он по другому принципу. Такой прибор нужно устанавливать в сеть вместе с устройством защитного отключения. Когда аппарат обнаружит нарушение сетевых параметров, он вызовет утечку тока, обнаружив которую, автомат защиты (УЗО) обесточит сеть.

Стабилизатор напряжения

В тех линиях, которым нужна постоянная защита от перепадов напряжения, необходимо устанавливать стабилизатор сети. Эти устройства, будучи включенными в линию, вне зависимости от подающейся на них разности потенциалов, на выходе нормализуют параметры до нужной величины. Поэтому, если скачки напряжения в вашей домашней сети происходят часто, стабилизатор будет для вас оптимальным решением.

Эти приборы подразделяются по принципу действия. Разберемся, какой из них подойдет для различных случаев:

  • Релейные. Такие аппараты имеют достаточно низкую цену и небольшую мощность. Впрочем, для защиты бытовой аппаратуры они вполне подойдут.
  • Сервоприводные (электромеханические). По своим характеристикам такие приборы мало чем отличаются от релейных, но при этом стоят дороже.

  • Электронные. Эти стабилизаторы собраны на базе тиристоров или симисторов. Они имеют достаточно высокую мощность, точны, долговечны, отличаются хорошим быстродействием и почти всегда гарантируют надежную защиту от перенапряжений. Цена их, естественно, довольно высока.
  • Электронные двойного преобразования. Эти устройства самые дорогие из всех перечисленных, но при этом они обладают наилучшими техническими параметрами и позволяют обеспечить максимальную защиту линии и приборов.

Стабилизаторы бывают однофазными, предназначенными для подключения к домашней линии, и трехфазными, которые устанавливаются в сети крупных объектов. Они также могут быть переносными или стационарными.

Наглядно про стабилизаторы на видео:

Выбирая для себя такой аппарат, предварительно следует рассчитать суммарную мощность энергопотребителей, которые будут к нему подключены, и предельные значения сетевого напряжения. Рекомендуем в этом деле прибегнуть к помощи специалистов – они помогут не запутаться в технических тонкостях и подобрать наилучший вариант для конкретной линии по характеристикам и стоимости.

Источники бесперебойного питания

Теперь поговорим об этих, ранее упомянутых нами, устройствах. Иногда неопытные пользователи путают их со стабилизаторами напряжения, но это совсем не так. Основная задача ИБП – при внезапном отключении электроэнергии обеспечить подсоединенные устройства питанием в течение определенного времени, что позволит плавно завершить работу на них, сохранив имеющуюся информацию. Резерв электроэнергии дают встроенные в аппарат аккумуляторы. Как правило, бесперебойники используются вместе с компьютерами.

В некоторых ИБП, например, с интерактивной схемой или режимом двойного преобразования, имеются встроенные стабилизаторы, которые способны нивелировать небольшие перепады разности потенциалов, но при этом цена их очень высока, и для общей защиты сети они подходят плохо. Поэтому полноценной заменой стабилизатору их считать нельзя. Но для защиты ПК при внезапных отключениях электричества такие аппараты поистине незаменимы.

Заключение

В этой статье мы разобрались, для чего нужна защита от скачков сетевого напряжения 220В для дома и с помощью каких устройств можно ее обеспечить. Как читатели могли убедиться, надежнее всего убережет бытовую технику от перенапряжений мощный и дорогой стабилизатор.

Однако это не значит, что ничем другим проблему перепадов разности потенциалов не решить. Во многих случаях подойдут и другие перечисленные приборы. Все зависит от параметров сети и ее стабильности.

Обзор устройств для защиты от перенапряжения в сети

В современных бытовых приборах используется чувствительная электроника, что делает эти устройства уязвимыми перед перепадами напряжения. Поскольку устранить их не представляется возможным, необходима надежная защита. К сожалению, ее организация не входит в сферу обязанностей службы ЖКХ, поэтому заниматься этим вопросом приходится самостоятельно. Благо защитные устройства приобрести сегодня не проблема. Прежде чем перейти к описанию и принципу действия таких приборов, кратко расскажем о причинах, вызывающих скачки напряжения, и их последствиях.

Что такое перепад напряжения и его природа?

Под этим термином подразумевается краткосрочное изменение амплитуды напряжения электросети, с последующим восстановлением, близким к первоначальному уровню. Как правило, длительность такого импульса исчисляется я миллисекундами. Существует несколько причин для его возникновения:

  1. Атмосферные явления в виде грозовых разрядов, они способны вызвать перенапряжение в несколько киловольт, что не только гарантированно выведет электроприборы из строя, а и может стать причиной пожара. В данном случае жителям многоэтажек проще, поскольку организация защиты от таких предсказуемых явлений входит в обязанности поставщиков электричества. Что касается частных домов (особенно с воздушным вводом), то их жильцы должны самостоятельно заниматься этим вопросом или обращаться к специалистам.
  2. Скачки при коммутационных процессах, когда происходит подключение-отключение мощных потребителей.
  3. Электростатическая индукция.
  4. Подключение определенного оборудования (сварка, коллекторный электродвигатель и т.д.).
Читайте также:  Месячное потребление электроэнергии прожектором мощностью 30 вт

На рисунке ниже наглядно продемонстрирована величина грозового (Uгр) и коммутационного импульса (Uк) по отношению к номинальному напряжению сети (Uн).

Грозовой и коммутационный импульсы перенапряжения

Для полноты картины следует упомянуть и о долгосрочном повышении и понижении напряжения. Причиной первого является авария на линии, в результате которой происходит обрыв нулевого провода, что вызывает повышение до 380 вольт. Нормализовать ситуации никакими приборами не получится, потребуется ждать устранения аварии.

Длительное снижение напряжения можно часто наблюдать в сельской местности или дачных поселках. Это связано с недостаточной мощностью трансформатора на подстанции.

В чем заключается опасность перепадов?

В соответствии с допустимыми нормами, допускается отклонение от номинала в диапазоне от -10% до +10%. При скачках напряжение может существенно выйти за установленные границы. В результате блоки питания бытовой техники подвергаются перегрузке и могут выйти из строя или существенно сократить свой ресурс. При высоких или длительных перепадах велика вероятность возгорания проводки, и, как следствие, пожара.

Пониженное напряжение также грозит неприятностями, особенно к этому критичны компрессоры холодильных установок, а также многие импульсные блоки питания.

Защитные устройства

Существует несколько видов защитных устройств различающихся как по функциональности, так и по стоимости, одни из них обеспечивают защиту только одному бытовому прибору, другие – всем имеющимся в доме. Перечислим хорошо зарекомендовавшие себя и наиболее распространенные защитные устройства.

Сетевой фильтр

Наиболее простой и доступный по деньгам вариант защиты маломощного бытового оборудования. Отлично зарекомендовал себя при бросках до 400-450 вольт. На более высокие импульсы устройство не рассчитано (в лучшем случае оно примет удар на себя, спасая дорогостоящую аппаратуру).

Фильтр удлинитель Swen Fort Pro

Основной элемент защиты у такого устройства – варистор (полупроводниковый элемент изменяющий сопротивление в зависимости от приложенного напряжения). Именно он выходит из строя при импульсе более 450 В. Вторая важная функция фильтра – защита от высокочастотных помех (возникают при работе электродвигателя, сварки и т.д.) отрицательно влияющих на электронику. Третьим элементом защиты является плавкий предохранитель, срабатывающий при КЗ.

Не следует путать фильтры с обычными удлинителями, которые не обладают защитными функциями, но похожи по внешнему виду. Чтобы различить их достаточно посмотреть паспорт изделия, где приведены полные характеристики. Отсутствие такового должно само по себе вызывать подозрение.

Стабилизатор

В отличие от предыдущего типа приборы этого класса позволяют нормализовать напряжение в соответствии с номинальным. Например, установив границу в пределах 110-250 В, на выходе устройства будет стабильные 220 В. Если напряжение выйдет за пределы допустимого, прибор отключит питание и возобновит его подачу после нормализации работы электросети.

Стабилизатор EDR-1000 от производителя Luxeon

В некоторых случаях (например, в сельской местности) установка стабилизатора является единственным способом повысить напряжение до необходимой нормы. Бытовые стабилизаторы выпускают двух модификаций:

  • Линейные. Они предназначены для подключения одного или нескольких бытовых приборов.
  • Магистральные, устанавливаются на входе электросети здания или квартиры.

И первые, и вторые следует подбирать исходя из мощности нагрузки.

Источники бесперебойного питания

Основное отличие от предыдущего типа является возможность продолжения подачи питания подключенного устройства после срабатывания защиты или полного отключения электричества. Время работы в таком режиме напрямую зависит от емкости аккумуляторной батареи и мощности нагрузки.

Бесперебойный блок питания APC, модель SC-420

В быту эти устройства в основном используются для подключения стационарных компьютеров, чтобы при проблемах с электросетью не потерять данные. При срабатывании защиты ИБП будет продолжать подачу питания в течение определенного времени, как правило, не более получаса (зависит характеристик устройства). Этого времени вполне достаточно, чтобы сохранить необходимые данные и корректно отключить компьютер.

Современные модели ИБП могут самостоятельно управлять работой компьютера через USB интерфейс, например, закрыть текстовый редактор (предварительно сохранив открытые документы), после чего произвести отключение. Это довольно полезная функция, если пользователь при срабатывании защиты не находился рядом.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Все перечисленные выше приборы обладают общим недостатком, у них не реализована действенная защита от импульса высокого напряжения. Если таковой произойдет, он, практически гарантированно выведет такие устройства из строя. Следовательно, защита должна быть организована таким образом, чтобы после срабатывания можно было оперативно привести ее в рабочее состояние. Этому требованию, как нельзя лучше отвечают УЗИП. На их основе организуется многоуровневая система защиты внутренних линий частного дома.

Одна из принятых классификаций таких устройств показана в таблице.

Таблица 1. Классификация УЗИП

КатегорияПрименение
В (I)Обеспечивают защиту при прямом попадании грозового разряда по системе молниезащиты. Место установки – вводно-распределительное устройство или главный распределительный щит. Основная нормирующая характеристика – величина импульсного тока.
С (II)Защищают токораспределительную сеть от коммутационных импульсов, а также играют роль второго защитного уровня при грозовом разряде. Место установки – распределительный щит.
D (III)Обеспечивают последний уровень защиты, при которой к потребителям не допускаются остаточные броски напряжения и дифференциальные перенапряжения. Помимо этого обеспечивается фильтрация высокочастотных помех. Установка производится перед потребителем. Могут быть выполнены в виде модуля под розетку, удлинителя и т.д.

Пример организации трехуровневой защиты продемонстрирован ниже.

Организация трехуровневой защиты от перенапряжения

Конструктивные особенности УЗИП.

Устройство представляет собой платформу (С на рис. 6) со сменным модулем (В), внутри которого находятся варисторы. При их выходе из строя индикатор (А) изменит цвет (в приведенной на рисунке модели на красный).

УЗИП Finder (категория II)

Внешне устройство напоминает автоматический выключатель, крепление – такое же (под DIN рейку).

Особенностью УЗИП является необходимость замены модулей при выходе варисторов из строя (что довольно просто). Конструкция модулей выполнена таким образом, что установить их на платформу с другим номиналом невозможно. Единственный серьезный недостаток связан с характерными особенностями варисторов. Им необходимо время, чтобы остыть, многократное попадание грозового разряда существенно усложняет этот процесс.

Защитное реле

В завершении рассмотрим реле контроля напряжения (РКН), эти устройства способны обеспечить защиту бытовых приборов от коммутационных импульсов, перекоса фаз, а также пониженного напряжения. С грозовыми импульсами они не справятся, поскольку на это не рассчитаны. Их сфера применения – защита внутренней сети квартиры, то есть там, где обеспечение грозозащиты входит в обязанности электрокомпаний.

Приборы могут устанавливаться во входном щитке, непосредственно, после электросчетчика, для этого предусмотрено крепление под DIN рейку.

РКН можно подключать после счетчика

Помимо этого выпускаются модификации приборов в виде удлинителей питания и модулей под розетку.

Предостережения

Не следует доверять защиту своего дома самодельным конструкциям, в бытовых условиях бывает проблематично настроить собранную схему и протестировать ее работу в критических режимах.

Не имея практического опыта в организации грозозащиты, не стоит пытаться реализовать ее самостоятельно, эту работу лучше доверить профессионалам. Рекомендуем рассматривать эту часть статьи как информационную.

Все манипуляции с электрощитом, приборами и проводкой необходимо проводить только при отключенном электропитании.

Новый способ защиты домашней сети от перенапряжения

Большинство современных защитных аппаратов, имеющих наиболее полный функционал, рассчитаны на установку в щиток электропитания всех потребителей, в квартире или офисе. Такой вариант удобен в плане монтажных работ, особенно в новостройках, однако имеет существенные недостатки:

  • Невозможен во многих старых квартирах, где щит электропитания вынесен наружу и закрывается на замок, а если установлен внутри, то просто не имеет места для установки устройства защиты.
  • В случае обеспечения установки (дополнительным щитком или иными способами) надо предвидеть сложность ситуации когда внезапно обесточивается вся квартира, гаснет свет (ниже, из текста будет понятно, что это может происходить довольно часто, особенно в сельской местности). Хорошо если в устройстве защиты установлена малая задержка на включение. А если 5-10 мин и она неведома домочадцам? А если напряжение устойчиво повысилось чуть выше уставки, что характерно для садоводческих и сельских сетей?
  • В момент включения после обесточивания при большом числе включенных потребителей, — холодильник, стиральная машина, прочие кухонные приборы, телевизор (часто — 2, 3), компьютер и пр. возникает сильный бросок тока, который может привести к срабатыванию автомата. Замена же его на автомат с большей уставкой по току опасна, особенно в домах с алюминиевой проводкой и разветвлениями путем скрутки проводов, поскольку ток возможных замыканий может не привести к срабатыванию автомата и провода могут оплавиться, — для скрытой проводки это катастрофа.

Таким образом, данный вариант более пригоден для стабильных электросетей с очень редкими спадами и превышениями напряжения и для небольших (по энергопотреблению) офисных и производственных помещений.

Для квартир же более предпочтительной можно считать установку стабилизатора. Но опять же, не на всю квартиру, а для отдельных потребителей, которые нужно защитить как от перенапряжения, так и от его снижения, — как правило для холодильников. Что касается современной электронной аппаратуры. размещаемой в комнатах, то многим уже известно, что она имеет внутренние стабилизаторы, которые допускают широкий диапазон напряжения питания, примерно от 130 до 250 В. Поэтому нет смысла защищать её какими-либо внешними стабилизаторами. Здесь требуется особая защита от перенапряжения, начиная уже от 253 В (верхний предел по ГОСТу на качество электроснабжения), с хорошей фильтрацией от микросекундных импульсов. Для решения этой задачи уже многие годы разрабатываются и выпускаются как простейшие (например, «переходники»), так и наиболее качественные фильтры-разветвители, имеющие постоянную (заводскую) или изменяемую (Потребителем) уставку на срабатывание от повышения напряжения. Обзор такого рода устройств можно легко сделать в интернете, поэтому здесь нет смысла перечислять их с какими-либо комментариями. Перейдем лучше к основному вопросу, которому посвящена данная статья, к рассмотрению подходов по решению задачи защиты от повышенного напряжения.

Современное поколение наиболее функциональных защитных аппаратов определилось задачей электрозащиты холодильников, — требовалось две уставки, на повышение и понижение напряжения, и автоматическое включение с определенной задержкой. Поэтому стали использоваться контроллеры и соответствующие элементы индикации и программирования. Появились и устройства, включаемые в розетку, например реле Uniel UBR-16VR-1G35/MDA.

Читайте также:  Схема подключения генератора к сети дома

Что касается основной функции, — защиты от перенапряжения, то хотя они и стали более удобными и качественными по фильтрации и варисторной защите от импульсов, но сохранили главный недостаток — автоматическое отключение потребителей при повышении напряжения более некоторой фиксированной уставки. Как я отмечал выше, по действующему ГОСТу отклонение напряжения в сети не должно превышать 253 вольта. Однако, многие сети, особенно сельские и садоводческие, имеют частые и длительные превышения этой величины. Поэтому Изготовители защитных устройств предусматривают корректировку уставки вплоть до 270 в и даже выше. В то же время Изготовителям электронной аппаратуры невыгодно обеспечивать высокую надёжность вплоть до такого уровня напряжения питания. Таким образом, зона 253 — 260 вольт наиболее вероятного длительного превышения напряжения является, можно сказать, зоной негласного и для многих Потребителей неизвестного, но технически реального конфликта интересов Потребителей и Изготовителей. Являясь представителем первой стороны и имея достаточно длительный опыт разработки так называемых вольт-автоматов, я разрешил этот конфликт следующим образом.

Учитывая всё более низкий уровень мощности, потребляемой бытовой электронной аппаратурой и отмеченную выше нерациональность защиты всей квартиры одним аппаратом, или множеством стабилизаторов, я взял за основу такой алгоритм: начиная с предельного по ГОСТу напряжения устройство должно гасить его избыток посредством активного балласта и лишь при входном значении порядка 265 — 270 В, когда большая длительность его уже маловероятна, а тепловыделение на балласте уже слишком велико, устройство должно мгновенно отключать нагрузку. Отключение должно происходить и при перегреве радиатора балласта.

Для предельного уменьшения тепловыделений гашение должно быть динамическим (амплитудным), то есть только по «макушкам» синусоиды. Данный алгоритм удалось реализовать достаточно простой схемой, с использованием аналоговых и ключевых элементов широкого применения, то есть без существенных затрат. Конструктивно устройство удобно монтировать в типовой соединительной коробке размером порядка 100х100 мм, повсеместно используемой для электропроводок. Ниже приведены фото двух основных вариантов на мощность нагрузки порядка 500 — 1000 вт.

В моей творческой мастерской разработан также очень удобный для рассматриваемых устройств «термо-брейкер» — автомат, мгновенно (неск. мс) отключающий нагрузку (на базе широко используемого в фильтрах брейкера с кнопкой).

К сожалению, современная кризисная ситуация не позволяет Производителям защитных устройств тратиться на новые разработки. Мои попытки на этот счет не увенчались успехом именно по этой причине. Но, если посмотреть на рынок глазами дальнозоркого Производителя, знающего к тому же отмеченные и другие недостатки существующих моделей, то видится скорое стремительное падение спроса. Необходимо обновление моделей, учитывающих состояние существующих электросетей и интересы широкого Потребителя, особенно в сельской и дачной местности. Так что автор ждёт предложений на этот счет именно от дальнозорких менеджеров компаний.

Как защитить квартиру от превышения напряжения

От скачков напряжения перегорают лампочки, выходит из строя бытовая техника и даже может произойти аварийная ситуация в квартирной электропроводке. Повышенное напряжение наблюдается при перекосе фаз и других проблемах на линии. Давайте разбираться, как можно защитить электрооборудование квартиры от превышения напряжения.

Причины

Итак, по каким причинам происходит превышение напряжения в сети?

2. Импульсные перенапряжения или т.н. скачки напряжения.

3. Колебания, вызванные разницей нагрузки в разное время суток или время года.

Стоит отметить что в ГОСТ 29322-2014 сказано: «напряжение питания не должно отличаться от номинального напряжения системы больше чем на ±10%» что для 220В лежит в пределах 198-242В.

Перекос фаз

Происходит в результате полного отгорания нулевого проводника на вводе в дом, квартиру или от ТП, или сильного ухудшения его контакта. При этом все однофазные потребители, которыми в большинстве случаев являются квартиры, оказываются соединёнными последовательно на Uлинейное.

Тогда напряжение между ними распределяется по закону Ома, где в качестве сопротивления R выступает приведенное сопротивления подключенной в квартирах нагрузки. Если сказать простым языком, то там, где подключено мало приборов и они маломощные напряжение будет высоким, а где подключены мощные обогреватели – низким.

Кстати, при отгорании нуля на вводе характерно такое явление как «две фазы в розетках».

Импульсные перенапряжения

Часто возникают в результате включения отключения мощных электроприборов или их группы. К этой же причине относятся и сварочные работы, чаще всего такое случается в частном секторе, когда какой-нибудь домашний мастер в очередной раз решает «подварить» ворота или забор.

Также скачки в питающей сети могут возникать из-за плохого контакта на воздушной линии электропередач (ВЛЭП),

Из-за погодных условий, таких как ветер, метель, ливень, гроза также может «прыгать» напряжение. Это происходит из-за их воздействия на ВЛЭП.

Сезонные или суточные колебания

В разное время суток происходят колебания напряжения из-за того, что изменяется нагрузка, например, вечером, когда люди приходят с работы они включают электроплиты, обогреватели и другие электроприборы, ток возрастает и в результате происходят просадки напряжения, а ночью, когда все спят и нагрузка уменьшается – напряжение может наоборот быть повышенным.

Летом также может повышаться напряжение, потому что отключаются электрокотлы и прочая техника. Хотя в городах летом наблюдаются просадки напряжения в связи с тем, что повсеместно начинают работать кондиционеры.

Если сказать простым языком, то колебания напряжения обусловлены тем, что на подстанции есть возможность регулировки напряжения либо с помощью переключения проводов к отводам обмоток, либо с помощью специальных систем. Так для того, чтобы обеспечить какой-то усредненный уровень напряжения под определенной нагрузкой и устанавливается определенное его значение. В результате, когда нагрузка большая – оно может проседать, а когда нагрузка маленькая – наоборот, повышаться.

Последствия

В результате длительных повышенных напряжений на нагревательных приборах выделяется большая мощность, что сокращает срок службы. При значительных превышения могут выходить из строя полупроводниковые и другие электронные компоненты бытовой техники – диоды, транзисторы и конденсаторы входных фильтров.

Последствия импульсных перенапряжений в сущности такие же, но амплитуда импульсов в этом случае может достигать нескольких киловольт.

Вероятны разные развития событий:

Перегорание предохранителей электроприборов;

Выход из строя компонентов схемы;

Срабатывание автоматических выключателей;

В самых негативных случаях возможны и возгорания.

Способы защиты

Чтобы обезопасить квартиру от превышения напряжения используют либо стабилизаторы, которые нормализируют напряжения до нормального уровня, либо отключают питание при критических параметрах сети.

В связи с этим можно выделить два вида приборов:

Регулирующие (стабилизаторы или ручные ЛАТРы);

Коммутирующие (РКН, РН, УЗМ и пр.).

Рассмотрим их особенности по отдельности.

Реле напряжения

Под названием «реле напряжения» на современном рынке представлено множество устройств, начиная от «безымянного» Китая, заканчивая популярными и общепризнанными моделями, так можно выделить следующие:

Есть встроенное реле для отключения цепи;

Следит за напряжением в сети;

Вы можете установить верхний и нижний предел допустимых напряжений питания;

Когда напряжение в электросети станет больше или меньше установленных пределов – реле отключится и защищаемая цепь обесточится. Это может быть, как отдельный электроприбор, так и вся квартира;

Не спасает от импульсных перенапряжений;

Защищает только от повышенного или пониженного напряжения.

В зависимости от модели, устройство может работать как реле:

Максимального и минимального напряжения.

Такой функционал позволяет обеспечить защиту только от повышенного или пониженного напряжения, что уменьшит число отказов или отключений электроустановки. В некоторых случаях пониженные значения питающей сети являются допустимыми для работы, а в некоторых наоборот (например, электродвигателя не «любят» пониженного напряжения – сильно снижается момент и растёт ток).

По исполнению бывают:

Для установки на DIN-рейку в электрощит;

Для подключения в розетку (розеточные реле).

По числу фаз – однофазные и трёхфазные. При сборе трёхфазного щита также можно использовать три однофазных реле напряжения.

Оба исполнения одинаково хороши – розеточным реле можно обезопасить отдельное устройство, например, установив прибор для защиты холодильника, или группу устройств, например, компьютер подключенный через удлинитель.

Рассмотрим некоторые популярные модели для монтажа на DIN-рейку:

РН-106 или РН-104 – модели отличаются только номинальным током – 63 и 40 А соответственно. Диапазон регулирования срабатывания по Umin (минимальное напряжение) от 160 до 210 В, а по Umах от 230 до 280В. Также настраивается время, через которое произойдет автоматическое повторное включение (также называют АПВ или задержка включения) – от 5 до 900 с. У прибора удобные и интуитивно понятные органы регулировки.

Схема подключения довольно стандартна для аналогичных приборов.

РН-111М и РН-113М – это реле напряжения от того же производителя, но более позволяет применять его в большем диапазоне задач, ограничивать только максимальное или минимальное напряжение, или оба порога срабатывания. Главное 111 и 113-й модели – номинальный ток 16 и 32А соответственно, а также РН-113М занимает на 1 модель в щите больше чем 111М. Остальные характеристики у него, как и остальных устройств этого типа подобны.

Обратите внимание, что у устройства цепь питания отделена от исполнительной цепи, а на выходе стоит реле с нормально-замкнутым контактом, что также позволяет реализовать большее число схем защитной автоматики.

На примере РН-113М схема подключения может быть выполнена в двух вариантах, в зависимости от выполняемой функции (ограничение верхнего, нижнего или обоих уровней напряжения). Для РН-111М – аналогично.

Учтите, что реле напряжения должно быть установлено в цепи защищенной автоматическим выключателем (на схеме QF), поскольку функции защиты от перегрузки в подавляющем большинстве моделей нет.

Для увеличения мощности, которую коммутирует реле – используйте контактный пускатель, подключив его катушку вместо нагрузки, а саму нагрузку к силовым контактам КМ.

УЗИП и ОИН

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) используется для защиты не от повышенного напряжения, а от высоковольтных скачков (импульсов). Представляют собой устройства, которые при возникновении импульсного перенапряжения величиной в несколько киловольт сбрасывают энергию импульса на землю.

Пример такого устройства является ОИН – ограничитель импульсных перенапряжений. Внутри которого установлен варистор.

Как уже было сказано, устройство подключается между фазным и защитным проводником. В случае использования системы TN-C (без заземления) – допускается установка между фазой и нулем после автомата.

Главным недостатком перечисленных устройств является то, что они условно одноразовые. Если энергия высоковольтного импульса была больше той, что может рассеять варистор в ОИН, то он выйдет из строя.

Но учтите, что установка таких приборов как УЗИП должна быть проведена только после консультации с опытным электриком. Поскольку сам по себе прибор может представлять опасность, если установлен, например, до автоматического выключателя, тогда ток КЗ, в случае пробоя УЗИП будет очень высоким, а отключить цепь сможет только ближайший автоматический выключатель, и будет очень плохо, если последний окажется аж в КТП. Также нельзя забывать и о том, что УЗИП может сработать и по причине естественного старения.

Читайте также:  10 лучших двухкамерных холодильников по соотношению цены и качества

УЗМ

Хочется сказать отдельное слово о таких устройствах как УЗМ-50Ц и его аналогах производства ЭКМ «МЕАНДР», это комбинированное устройство, оно обеспечивает и функции реле напряжения, и защиты от высоковольтных импульсов, и вольт-амперметра. При этом производитель рекомендует использовать его совместно с полноценным УЗИП. Это обусловлено малой мощностью варистора. Технические характеристики приведены ниже:

На корпусе прибора кроме органов управления (двух кнопок) расположен трёхразрядный индикатор, на котором выводятся параметры при настройке, состояние и текущее напряжение, ток или потребляемая мощность.

Схема подключения достаточно простая, она приведена ниже.

Стабилизатор

И наконец для обеспечения стабильного напряжения в бытовой сети, а также защиты от скачков напряжения применяются стабилизаторы напряжения. Они бывают:

Самый дешевый вариант – релейные, а самый дорогой – инверторные. Стоит отметить что феррорезонансные приборы в настоящее время используются редко. Они использовались во времена СССР для питания телевизоров. Одним из популярных производителей является отечественная «РЕСАНТА», пример продукции которой вы видите ниже.

Релейные, электронные и электромеханические стабилизаторы построены на базе автотрансформатора, отличается лишь способ переключения отводов от его обмоток. Переключение может осуществляться с помощью:

сервопривода и подвижной щетки (электромеханические);

Подробнее мы рассматривали их принцип работы и виды в статье — Сетевые стабилизаторы напряжения 220В

Если кратко, то стабилизатор сетевого напряжения – это устройство, которое поддерживает одинаковое значение выходного напряжения при изменении входного, в установленных конструкцией пределах. Регулировка происходит плавно (сервоприводные приборы) и с заданным шагом (релейные или электронные).

По мощности эти приборы бывают как маломощные – на 500 Вт, для питания отдельных приборов, так и способные защитить всю квартиру – мощностью больше 10 кВт. По количеству фаз – однофазные и трёхфазные. На фото ниже вы можете наблюдать трёхфазную модель «РЕСАНТА АСН-15000/3-ЭМ», мощностью в 15 кВт.

Заключение

Посетители часто спрашивают «что лучше стабилизатор или реле напряжения?». На этот вопрос нельзя дать однозначный ответ, поскольку это разные приборы. Но если вы установите реле напряжения перед стабилизатором, то обезопасите не только электросеть вашего дома, но и сам дорогостоящий стабилизатор. В то время как для защиты отдельных электроприборов можно использовать как стабилизаторы, так и розеточные реле напряжения, так и эти устройства в паре.

Защита от перенапряжения в частном доме

Довольно часто происходят поломки электрической бытовой техники, ведь любой электротехнический агрегат при создании рассчитывается на работу с определенным уровнем электроэнергии, т.е. на конкретные показатели силы и напряжения тока в сетях подключения. Поэтому при превышении этих норм может случиться аварийная ситуация.

Использование дорогостоящей домашней техники, агрессивные природно- атмосферные явления, не слишком высокий уровень прокладки линий электропередач делает жизненно необходимым для собственников квартир и домов принятие мер по защите от перенапряжения электросетей в частном доме и минимизации возможных последствий.

Откуда возникает перенапряжение

Планировка и строительство многих многоэтажек еще пару десятков лет назад производилась без прицела на сегодняшнее многообразие бытового электрооборудования: микроволновки, многокамерные холодильники, утюги высокой мощности и другие приборы, имеющие электрическое питание. Поэтому максимумы потребления электричества по утрам и вечерам пагубно влияют на работу всей электросети в любом жилище.

Электричество, текущее по кабелю или проводу, неспособному выдерживать такую нагрузку, способствует их ненормальному нагреву в дневные часы и охлаждению в вечерние. В силу законов физики, проводник ослабевает, поскольку он делается то шире, то уже. Контакты в щитке на первых этажах или в едином вводно-распределяющем устройстве в доме заметно ослабевают. Также нулевые контакты могут отгореть, что приводит к перепаду напряжения от 110 до 360 вольт на всех этажах, выше этажа с перегоревшими контактами.

Перенапряжение в электросети может произойти в результате попадания молниевого разряда в линию электропередач, подстанцию или элементы дома, при этом сила тока просто огромная, порядка 200 килоампер. При попадании в молниеприемник и дальнейшем прохождении молнии по контуру заземления в проводниковых материалах возникает электродвижущая сила, измеряемая в киловольтах.

Также вызвать резкий скачок напряжения могут сварочные работы или одновременное включение многими соседями электроприборов или подключение/отключение мощного потребителя. Для защиты дорогостоящей электротехники и всего частного дома необходима защита от перенапряжения в сети.

Особенности защиты домашней электропроводки

Организация защиты от возникающего высокого напряжения – один из ключевых вопросов при прокладке электросети в жилом доме. Осуществляется она с помощью особых трансформаторов и фильтров сети. Во многих домах на этажных щитках устанавливаются автоматические выключатели, которые защищают от электротоков при коротком замыкании и временных перегрузок.

Когда возможна высокая нагрузка, все устройства, защищающие сети от повышенного напряжения, должны иметь приспособления для автоотключения и выключатели, реагирующие на изменения показателей тока. Как правило, самая надежная защита от подобных скачков ставится на входном силовом проводе, поскольку именно он испытывает наибольшее воздействие во время пиков нагрузки.

Схема защиты от перенапряжения домашней электросети бывает простой и многоуровневой. Простая – представлена в основном реле перенапряжения в этажных щитках, а многоступенчатая (комбинированная, защищающая как от бытовых скачков напряжения, так и от импульсных, при грозах) – УЗИП, т.е. устройства защиты от импульсных перенапряжений. Такие устройства наиболее часто встречаются в частных домах.

Обратите внимание! Электронные приборы выходят из строя как из-за повышенного, так и из-за пониженного напряжения в сети (например, холодильники тяжело запускаются, что негативно сказывается на их дальнейшей работе).

Изоляционные слои домашних электросетей рассчитаны, как правило, на стандартные 220в, поэтому, если напряжение возрастает многократно, в диэлектрическом слое проскакивает искра, которая может спровоцировать электродугу и дальнейшее возгорание.

Чтобы не допустить негативных последствий, применяют следующие защиты, функционирующие по таким принципам:

  • при резком внеплановом повышении напряжения происходит отключение электросхемы в доме или в квартире;
  • вывода полученного сверхнормативного электрического потенциала от электроприборов путем перевода его в земляной контур.

Если напряжение поднимается незначительно (например, до 380 вольт), на помощь приходят различные стабилизаторы. Однако их защитные возможности довольно ограничены – они больше рассчитаны на поддержание заданных рабочих значений в электросетях.

При проектировании защиты для частного дома рассматривают различные конструкционные решения и их технические характеристики. Необходимо учитывать принципы формирования базы ограничителей перенапряжения (опн). Например, газонаполненные разрядники после того, как импульс прошел, пропускают через себя т.н. сопровождающий ток, напряжение которого сопоставимо с коротким замыканием. По этой причине они сами могут быть источником возгорания, и их нельзя применять для защиты от электрического пробоя.

Для домашних сетей чаще всего применяют варисторное устройство защиты (полупроводниковые резисторы) – реостаты, скомпанованные из варисторных «таблеток» из смеси оксидов цинка, висмута, кобальта и других. При штатном функционировании электросети такой автомат защиты допускает микроскопические утечки, а при проходе импульса повышенной вольтажности – способен мгновенно перестроиться на режим «туннеля» и «спустить» больше тысячи ампер за очень короткий промежуток времени, поскольку сопротивление на этом приспособлении снижается с возрастанием силы тока, после чего происходит быстрое возвращение к штатной «боевой готовности».

Классы стойкости электропроводки

Все электроприборы в бытовых зданиях разделяется по четырем основным категориям, в зависимости от максимально выдерживаемого перенапряжения:

  • IV категория – до 6 киловольт;
  • III категория – до 4 киловольт;
  • II категория – до 2,5 киловольт;
  • I категория – до 1,5 киловольт.

В соответствии с этими категориями выстраивается система защиты, которая сокращенно называется узо (устройство защитного отключения) с защитой от перенапряжения, в целях маркетинга их чаще всего называют ограничителями, используют и другие наименования. Ограничители монтируются по ходу движения возможного импульса. Так, на участке от вводного щитка идет 6-киловольтный импульс, в первой зоне он снижается ограничителем перенапряжения до 4 киловольт, в следующей зоне он падает до 2,5 киловольт, а в жилой зоне с помощью УЗИП III категории потенциал импульса снижают до 1,5 киловольт. Устройства защиты всех классов функционируют в комплексе, последовательно понижая потенциал до нормальных значений, с которыми легко справляется изоляция домашней электропроводки.

Важно! При неисправности хотя бы одного из звеньев этой защитной цепочки может возникнуть электропробой в изоляции, что приведет к выходу конечного электроприбора из строя. Поэтому необходимо периодически проверять исправность каждого элемента устройств защитного отключения.

Основные устройства системы защиты

Один из лучших способов спасти электросеть от скачков напряжения – монтаж стабилизатора, подходящего по техническим характеристикам. Это недешевые устройства, и не всегда они используются, поскольку напряжение в сетях и так бывает достаточно стабильным.

Также устранить нестабильность в работе сети помогают реле контроля напряжения. При обрыве нулевой жилы и замыкании в провисших кабелях такое реле способно включить защитные функции даже быстрее стабилизатора, нужно лишь 2-3 миллисекунды.

Такие реле очень компактны – для монтажа они требуют меньше места, чем стабилизаторы, легко ставятся на простейшую din-рейку, кабеля подключаются элементарно (в отличие от монтажа стабилизаторов, когда вынужденно вклиниваются в электросеть или устанавливают особый короб для него). Стабилизаторы заметно гудят, поэтому в жилых помещениях их устанавливать нежелательно, а вот реле работают практически бесшумно. Кроме того, аппараты, контролирующие разность электрических потенциалов, потребляют очень мало электричества. Цена на такие реле в несколько раз ниже тех, что сложились на стабилизаторы.

Принцип работы реле контроля состоит в том, что при постоянном поступлении электротока устройство определяет разность потенциалов и сравнивает ее с допустимыми значениями. Если показатели в норме, ключи остаются открытыми, и ток продолжает течь по сети. Если же проходит мощный импульс, происходит моментальное закрытие ключей и отключение подачи электроэнергии потребителям. Такая быстрая и однозначная реакция помогает обезопасить все подключенные бытовые агрегаты.

Дополнительная информация. Возвращение в штатный режим происходит с некоторой задержкой, регулируемой таймером. Это необходимо для того, чтобы крупные электроприборы, такие как холодильники, кондиционеры и другие, включились с соблюдением правил и технической настройкой.

Подключение реле производится по фазному кабелю, при этом нуль-кабель включается во внутреннюю схему для питания энергией.

Имеется два способа: сквозное подключение (по прямой) или с использованием прибора – контрактора для коммуникации. Оптимально подключать релейный механизм до подключения счетчика, чем обеспечится и его защита от перенапряжения. Однако, при наличии на приборе учета пломбы придется монтировать реле за ним.

Импульсные перенапряжения в электросети частных домов возникают из-за грозы с молниями или коммутационных скачков. Для безопасности электропроводки применяются специальные устройства УЗИП. Как правило, это ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН), стабилизаторы и реле контроля потенциалов. Конечно, обустройство такой системы – мероприятие затратное, однако его стоимость гораздо ниже дорогих электробытовых приборов.

Видео

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector