Почему возникают скачки напряжения в сети и как с ними бороться?
Скачки сетевого напряжения — как с этим бороться
Перенапряжение в сети
- Начнем с того, что к электросети переменного тока подключены не только вы один (ваша квартира/дом), а множество таких же как вы потребителей и, что немаловажно, еще и многие промышленные потребители. Казалось бы, какое влияние может один дом оказать на электросеть? Безусловно незначительное влияние.
Тут сделаем отступление на тему “А как вообще я влияю на сеть?”:
Представьте, что вся сеть — это огромный накопитель/распределитель энергии(Мега LC фильтр).
Итак Вы сидите дома, у Вас все приборы(вся бытовая техника) работает, в этот момент наш Мега LC-фильтр(с бесконечной, возможной подводимой мощностью) потребляет некий установившийся ток и распределяет его на множество потребителей. Все замечательно напряжение в сети 220В, и тут Вы выключаете всю свою технику — Вы мгновенно перестаете потреблять нужный Вам ток(нужную мощность), а Мега фильтр всё еще подпитывается установившейся мощностью, что происходит когда на конденсатор приходит больше энергии чем от него отбирается? — правильно на нем подскакивает напряжение.
Итак, как мы уже убедились выше, каждый маломальский потребитель вносит в момент вкл/выкл оборудования (динамические переходные процессы) свой вклад в дисбаланс сетевого напряжения.
А если одновременно с вами 1000 человек включат всю свою технику — тогда мы получаем некое перенапряжение, — но не стоит пугаться — оно все равно будет меньше допустимого ГОСТ-ом и все ваше оборудование продолжит работу в нормальном режиме.Другое дело, что если одновременно включит/выключит своё оборудование целый завод. Представляете какой скачок будет. Данный вариант возможен в районах, где вся инфраструктура завязана на один большой завод. Тогда возможно, что ваша техника сгорит.
Не спешите это еще не все. описанное выше всего лишь одна из возможных причин перенапряжения.
Кто ответит за потерянную аппаратуру?
Как бороться с перенапряжениями в сети.
- Использование стабилизаторов напряжения – это идеальный вариант для тех, кто использует очень дорогостоящую аппаратуру. Вы подключаете сетевые провода к стабилизатору и уже с него снимаете качественное напряжение. Вариант очень хороший – имеется только один минус – это цена. Цену на хороший(качественный) стабилизатор можно рассчитать из соотношения 1 у.е. за 1 Вт … Конечно, если у вас большое количество аппаратуры, придется затратить круглую сумму, но зато уж после этого(при правильном выборе стабилизатора) можете быть спокойны — ваша техника надежно защищена.
- Если вы работаете с ценной информацией на компьютере или если отключения напряжения непозволительны(из-за сферы деятельности – например больница), тогда выбирайте источник бесперебойного питания (ИБП) – защитите оборудование от скачка напряжения, да еще и будете работать в тот момент, когда везде отключился свет.
Минус всё тот же – еще дороже чем стабилизаторы. - Реле ограничивающие напряжение – выпускаются на данный момент лишь на западе – пока нет ни одного сертифицированного в России – стоят не менее 100-200 у.е. Вариант пока мало применимый и все же достаточно дорогой для рядового пользователя.
- Использование параллельно УЗО и ДПН.
УЗО – устройство защитного отключения, обеспечивает отключение помещения в сети в случае утечки тока (если человек взялся за оголенные провода 10-30мА или если произошло обгорание изоляции – 300мА). Данное устройство рекомендовано в г.Москва для установки во всех новостройках. Существуют 2 вида УЗО – так называемые электра — механические производятся только брэндами (например АВВ), основаны на точной механике – гарантируют спасение жизни человека при любом напряжении, отсюда их второе название — независящие от напряжения сети.
Другой сильно распространенный в России тип УЗО – электронные. Делают такие устройства многие фирмы, но не стоит забывать, выбирая такое УЗО, что вы не гарантируете спасение жизни человека, если скажем напряжение в вашей сети значительно ниже номинального, отсюда второе название этих УЗО – зависящие от напряжения сети.
Датчик превышения напряжения – устройство созданное специально для защиты от перенапряжения, сконструировано для совместной работы с любыми типами УЗО(на токи утечки 10-300 мА), как для однофазных, так и для трехфазных сетей. Принцип заключается в следующем: В случае, если в сети перенапряжение, ДПН дает команду УЗО на отключение электропитания от квартиры. Таким образом Ваша квартира обесточивается и сачок напряжения не вредит Вашей бытовой технике. Для восстановления электропитания просто сбросьте УЗО.
12 причин появления скачков в сети
Анализ различных причин возникновения скачков напряжения в сети. Рассматриваются аварийные и технологические причины, приводящие к резким скачкам напряжения
Скачки напряжения. Определения и понятия
Скачки напряжения
Скачками напряжения в повседневной речи принято называть резкое (быстрое) значительное изменение значения напряжения. Как правило, под скачком напряжения понимается быстрое значительное увеличение напряжения. Юридически точного определения понятия «скачок напряжения» у нас не существует. Обычно юристы понимают под «скачком напряжения» отклонения качества поставляемой электроэнергии от требований нормативной документации.
Как правило, в судебной практике речь идет о таких скачках напряжения, которые стали причиной нанесения ущерба.
Четкого определения «скачка напряжения» в нормативной документации тоже не найти. Отраслевая нормативная документация различает следующие отклонения параметров электроснабжения от нормы: отклонения и колебания напряжения, перенапряжение.
Отклонение напряжения
«Отклонение напряжения» — это изменение амплитуды длительностью более 1 минуты. Различают нормально допустимое отклонение напряжения и предельно допустимое отклонение напряжения. При этом предельно допустимым является отклонение в 10% от номинального.
Колебание напряжения
«Колебание напряжения» — это изменение амплитуды длительностью менее 1 минуты. Различают нормально допустимое колебание напряжения и предельно допустимое колебание напряжения. При этом предельно допустимым является отклонение в 10% от номинального.
Перенапряжение
«Перенапряжение» — это значительное по амплитуде увеличение параметров тока. Перенапряжением считается повышение напряжения свыше 242 Вольт. Перенапряжение может проходить с длительностью и менее 1 секунды.
Таким образом, объединяя нормативные определения скачка электрического напряжения и юридическое понимание этого понятия, можно сказать, что скачками могут называться как не очень большие, но длительные изменения значения напряжения, так и кратковременные, но значительные превышения этого параметра. Последние ещё могут называться «импульсными скачками».
С точки зрения физики, важным является общая излишняя энергия, воздействующая на приборы — потребители тока. Именно эта энергия, вызванная скачком в сети, и приводит к нанесению ущерба подключенным электрическим приборам.
Причины появления скачков напряжения
Существует достаточное количество объективных и субъективных причин природного, аварийного и техногенного характера для появления скачков напряжения в электрических сетях. Ниже постараемся перечислить основные.
1 причина появления «скачка напряжения» — одновременное отключение мощных бытовых приборов
Причина появления скачка параметров тока кроется у нас дома. Сегодня современный дом очень насыщен мощными электрическими приборами. В домах со старой проводкой это очень опасно. Но и в новых домах часто бывает, что нагрузка не может быть рассчитана на использование очень мощных приборов по причине подключения всего нового дома к «старым электрическим сетям». На практике часто происходит следующее. В доме включаются несколько мощных электрических приборов, это приводит к падению параметров тока в сети. При резком отключении мощного прибора или нескольких мощных электрических приборов происходит резкий скачок.
2 причина появления «скачка напряжения» — нестабильность в работе трансформаторной подстанции
Большинство трансформаторных подстанций, осуществляющих электроснабжение в распределительных и транспортирующих сетях, было построено достаточно давно. Оборудование, установленное на этих подстанциях, имеет сегодня значительный износ. Кроме того, многие подстанции работают с большой перегрузкой ввиду увеличения потребления электроэнергии. В результате на подстанциях случаются сбои в работе оборудования, приводящие к возникновению скачков.
3 причина появления «скачков напряжения» — аварии в передающих электрических сетях
Сотни тысяч километров линий электропередач окутывают все города и поселки нашей страны. К каждому дому, к каждому участку подходит линия электроснабжения. Перефразировав известную фразу из популярного фильма, можно сказать, что без электричества сегодня и «не туда», «и не сюда». Линии электропередач построенные десятки лет назад, не молодеют и сегодня. А значит, вероятность обрывов и замыкания на линиях передач существует. Такие аварии могут спровоцировать большие скачки электрического напряжения.
4 причина появления «скачков напряжения» — обрыв «нуля»
Это, пожалуй, самый частый и опасный вид аварии, вызывающий очень большое перенапряжение. Ежегодно тысячи человек несут ущерб по причине примитивного «обрыва нуля». В случае обрыва «нуля» может произойти появление напряжения на контакте «ноль» во всех розетках дома. Это приводит к тому, что все электрические приборы, включенные в розетку, сгорают. При этом сгорают даже «выключенные» с помощью дистанционного пульта приборы. Причина банальная — ослабление контакта «ноль» в общем коммутационном щитке дома. При этом, если контакт не постоянный, то появляется, то пропадает, то возникают очень сильные скачки.
5 причина появления «скачков напряжения» — ослабление заземления
Заземление электрических приборов играет важную роль в обеспечении безопасности использования устройств. В случае нарушения изоляции электрических приборов, напряжение часто передается на корпус прибора. В этом случае «заземление» играет роль отвода этого аварийного тока. В случае ухудшения качества заземления вероятность появления скачков параметров тока существенно вырастает.
6 причина появления «скачков напряжения» — значительная перегрузка сети
Электрооборудование, смонтированное на электрических подстанциях, рассчитано на конкретное максимальное значение мощности подключаемой нагрузки. В настоящее время идет очень большой рост потребления электроэнергии в наших домах. Первая причина здесь — это строительство новых больших зданий на месте старых маленьких домиков. Вместо 10 квартир получается сразу 100 квартир в одном большом доме. Вторая причина — рост числа используемых мощных электрических приборов. Посмотрите на фасад современно многоквартирного дома, на нем 200 сплит-систем. А это дополнительно 400 кВт мощности. Плюс 100 микроволновых печей, плюс 100 электрических калориферов, плюс 100 стиральных машин, плюс 100 электрических нагревателей воды, набегает очень большая суммарная мощность дома. При этом подстанции испытывают значительные перегрузки, и скачки в таком районе города неизбежны.
7 причина появления «скачков напряжения» — плохое качество монтажа и материалов электрической домовой разводки
Если что-то не работает в электрической цепи, то нужно искать плохой контакт. Это первое правило электриков. Плохой контакт в розетке или в электрическом патроне может возникнуть из-за плохого монтажа этих устройств или по причине использования дешевых сплавов для контактных пластин этих приборов. Плохой контакт вызывает искрение. А искрение — это эпицентр появления скачков электрического напряжения и сильных импульсных помех. Было бы хорошо для исключения появления скачков напряжения не использовать розетки вовсе, но так не бывает. А значит, каждое включение или выключение мощного электрического прибора — это новый скачок напряжения в сети.
8 причина появления «скачков напряжения» — включение промышленного оборудования в смежной сети электропередач
Большие и систематические скачки напряжения в сети наблюдаются вблизи крупных промышленных объектов. Включение мощного электродвигателя порождает большие пусковые токи. Эти токи могут «вернуться» в электрическую сеть в виде большой реактивной нагрузки. И хотя на таком оборудовании должны устанавливаться специальные пускатели и дополнительные сетевые фильтры, порождения электрических скачков избежать нельзя. И вовсе не обязательно жить рядом с большим металлургическим заводом, чтобы получить неприятные электрические сюрпризы. Для порождения хорошего скачка напряжения будет достаточно соседства с насосной станцией, с мощным вентиляционным оборудованием, с автомобильной мастерской или с большим супермаркетом.
9 причина появления «скачков напряжения» — «мерцающий эффект»
Скачки напряжения могут иметь систематический характер. Возможной причиной таких скачков может быть некорректная работа регулирующего оборудования в электрических приборах. Регуляторы электрических приборов должны осуществлять включение и выключение прибора или его части для контроля определенных параметров. Пример самого простого регулятора — это регулятор температуры отопительного прибора или электрического утюга. При достижении нужной температуры элемента прибор должен отключится. Часто бывает, что регулятор срабатывает очень часто, это приводит к износу контактов коммутирующего устройства. Изношенные контакты начинают порождать скачки тока. В этом случае можно видеть на графике напряжения скачки периодического характера.
10 причина появления «скачков напряжения» — попадание молнии в линии передач
Самая эффектная и самая мощная причина, порождающая гигантские перенапряжения и скачки — это попадание молнии в линии электропередач. Я думаю, каждый человек видел, как молния попадает в линии электропередач и в металлические опоры линий передач. Нужно сказать, что история создания электрических приборов тесно связана с молнией. Первые опыты по использованию электричества проводились с энергией молнии. Современные системы электропередач имеют защиту от молнии, однако, полностью избежать появления больших импульсов в сети не удается. Мощные разряды молний порождают большое перенапряжение, которое распространяется вдоль линии передач и может дойти до конечного потребителя. И хотя импульс от удара молнии длиться сотые или тысячные доли секунды, но этой бешеной энергии в тысячи вольт достаточно для нанесения большого ущерба электрооборудованию.
11 причина появления «скачков напряжения» — попадание высокого напряжения с линий трамвайных и троллейбусных контактных линий
Ситуация, когда происходит обрыв контактной трамвайной или троллейбусной линии электропередач, случается в городе несколько раз в месяц. Причиной может быть сильный порыв ветра или выполнение строительных работ, падение дерева на линию передач. При этом один из проводов контактной линии может зацепить или полностью упасть на линии обычных электропередач. В этом случае в сети можно наблюдать скачки напряжения в сотни вольт. Бывают случаи, когда такая авария приводит к сгоранию всех электрических приборов в нескольких домах рядом с аварией. При этом, если не происходит защитного отключения, то перенапряжение может вызвать даже возгорание приборов.
12 причина появления «скачков напряжения» — проведение сварочных работ
Проведение сварочных работ с помощью электрической сварки всегда приводит к появлению больших скачков напряжения во всей сети. И если в городе такое явление редко, то в деревнях и поселках встречается с завидной постоянностью. Кто-то варит забор, кто-то выбрасывает холодильник, сгоревший от большого скачка напряжения. При этом часто сварочные аппараты подключают прямо на вход проводов в дом, то есть минуя все защиты. Каждая дуга сварки в этом случае порождает большой скачок параметров тока в сети.
Таким образом, можно выделить несколько групп причин порождения скачков напряжения:
- скачки напряжения порождаются по причине плохого качества оборудования и монтажа электрооборудования и электрической разводки;
- скачки напряжения появляются по причине включения или выключения мощного оборудования или мощных электрических приборов;
- скачок напряжения обусловлен природными факторами, ударами молнии, сильным ветром, наводнением;
- скачки напряжения порождены нарушениями правил эксплуатации приборов и оборудования или недостаточного объема проведенных профилактических работ;
- скачок электрического напряжения обусловлен нарушениями при проведении строительных и сварочных работ;
- скачок напряжения появился из-за аварий техногенного характера.
Как бороться со скачками напряжения в сети
Важность защиты электрической сети и приборов в электрической сети от воздействия больших скачков напряжения трудно переоценить. Защита от скачков напряжения в электрической сети может строиться на применении специальных устройств для защиты от скачков напряжения, сетевых фильтров. Для защиты сети и потребителей от скачков могут использоваться и стабилизаторы напряжения со встроенной защитой от скачков напряжения. Устройства защиты от скачков напряжения могут монтироваться в коммутационные электрические шкафы или включаться непосредственно в розетку. Отдельным способом защиты от скачков является использование устройства защиты от скачков, монтируемых внутри электрического прибора.
Как защитить свой дом от скачков напряжения, смотрите в разделах Защита от скачков напряжения и Стабилизаторы напряжения.
Негативные явления в электросети — их влияние на нагрузку и способы борьбы
В данной статье будут рассмотрены общие принципы функционирования электросети, негативные процессы, происходящие на линиях электроснабжения и различные методы защиты оконечного оборудования.
Единая энергосистема
Почти все электростанции России объединены в единую федеральную энергосистему, которая является источником электрической энергии для большинства потребителей. Важнейшим и обязательным компонентом любой электростанции является трехфазный турбогенератор переменного тока. Три силовые обмотки генератора индуцируют линейное напряжение. Обмотки симметрично расположены по окружности генератора. Ротор генератора вращается со скоростью 3000 оборотов в минуту, а линейные напряжения сдвинуты относительно друг друга по фазе. Фазовый сдвиг постоянен и равен 120 градусам. Частота переменного тока на выходе генератора зависит скорости вращения ротора, и в номинале составляет 50 Гц.
Напряжение между линейными проводами трехфазной системы переменного тока называется линейным. Напряжение между нейтралью и любым из линейных проводов называется фазным. Оно в корень из трех раз меньше линейного. Именно такое напряжение (фазное 220 В) подается в жилой сектор. Линейное напряжение 380 В используется для питания мощного промышленного оборудования. Генератор выдает напряжение в несколько десятков киловольт. Для передачи электроэнергии, с целью уменьшения потерь, напряжение повышают на трансформаторных подстанциях и подают в Линии Электропередачи (далее ЛЭП). Напряжение в ЛЭП составляет от 35 кВ для линий малой протяженности, до 1200 кВ на линиях протяженностью свыше 1000 км. Напряжение повышают с целью уменьшения потерь, которые напрямую зависят от силы тока. С другой стороны, напряжение ограничивается возможностью изоляции воздуха для ЛЭП и диэлектрика кабеля для кабельных линий. Достигнув крупного потребителя (завод, населенный пункт) электроэнергия опять попадает на трансформаторную подстанцию, где трансформируется в 6–10 кВ, которые уже пригодны для передачи по подземным кабелям. У каждого многоквартирного жилого дома, или административного здания стоит трансформаторная подстанция, которая выдает на выходе предназначенные для потребителя 380 В линейного напряжения и, соответственно, 220 В фазного. В подстанцию типично заводят два или три высоковольтных кабеля, что позволяет оперативно восстановить электроснабжение, в случае повреждений на высоковольтном участке трассы. В зависимости от вида подстанции, это может происходить автоматически, полуавтоматически — по команде диспетчера с центрального пульта, и вручную — приезжает аварийка и электрик переключает рубильник. Подстанция также может выполнять функцию регулятора напряжения, переключая обмотки трансформатора, в зависимости от нагрузки. В России на подстанциях применяют схему с заземленной нейтралью, то есть нейтральный (часто называемый нулевым) провод заземлен. По зданию разводка кабеля происходит пофазно, как с целью распараллеливания нагрузки, так и с целью удешевления оборудования (счетчиков, автоматов защиты). Подстанция в сельской местности и для небольших домов представляет собой обычно трансформаторную будку или просто трансформатор внешнего исполнения. Именно поэтому, на исправление аварии в таком месте отводятся сутки. Автоматической регулировки напряжения такие подстанции не имеют, и выдают номинал обычно в часы минимальных нагрузок, в остальное время занижая напряжение.
Нормы качества для электросетей
Документом, устанавливающим нормы качества электроэнергии в России, является ГОСТ 13109-97 принятый 1 Января 1999г. В частности, в нем установлены следующие «нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения«.
| Параметр | Номинал | Предельно |
| Напряжение, V | 220V ±5% | 220V ±10% |
| Частота, Hz | 50 ±0,2 | 50 ±0,4 |
| Искажения, % | 8 | 12 |
| Провалы, сек | 3 | 30 |
| Перенапряжения, V | 280 | 380 |
Таким образом, даже при нормальном функционировании электросети использование устройств ИБП для компьютерной техники является обязательным, как для защиты целостности данных, так и для обеспечения исправности оборудования. С точки зрения электроснабжения, все потребители делятся на три категории. Для наиболее массовой категории наших читателей, проживающих в домах с числом квартир более восьми или работающих в офисных зданиях с числом сотрудников более 50 актуальна вторая категория. Это означает максимальное время устранения аварии один час и надежность 0,9999. Третья категория характеризуется временем устранения аварии 24 часа и надежностью 0,9973. Первая категория требует надежности 1 и временем устранения аварии 0.
Виды негативных воздействий в электросети
Все негативные воздействия в электросети делятся на провалы и перенапряжения.
Импульсные провалы обычно вызываются перегрузкой оконечных линий. Включение мощного потребителя, такого как кондиционер, холодильник, сварочный аппарат, вызывает кратковременную (до 1-2 с) просадку питающего напряжения на 10–20%. Короткое замыкание в соседнем офисе или квартире может вызвать импульсный провал, в случае, если вы подключены к одной фазе. Импульсные провалы не компенсируются подстанцией и могут вызывать сбои и перезагрузки компьютерной и другой насыщенной электроникой техники.
Постоянный провал, то есть постоянно или циклично низкое напряжение обычно вызвано перегрузкой линии от подстанции до потребителя, плохим состоянием трансформатора подстанции или соединительных кабелей. Низкое напряжение негативно отражается на работе такого оборудования как кондиционеры, лазерные принтеры и копиры, микроволновые печи.
Полный провал (блекаут), это пропадание напряжения в сети. Пропадание до одного полупериода (10 мс) должно по стандарту выдерживать любое оборудование без нарушения работоспособности. На подстанциях старого образца переключения регулятора напряжения или резерва могут достигать нескольких секунд. Подобный провал выглядит как «свет мигнул». В подобной ситуации все незащищенное компьютерное оборудование «перезагрузится» или «зависнет».
Перенапряжения постоянные — завышенное или циклично завышенное напряжение. Обычно является следствием так называемого «перекоса фаз» — неравномерной нагрузки на разные фазы трансформатора подстанции. В этом случае на нагруженной фазе происходит постоянный провал, а на двух других постоянное перенапряжение. Перенапряжение сильно сокращает срок службы самого разного оборудования, начиная от лампочек накаливания… Вероятность выхода из строя сложного оборудования при включении значительно увеличивается. Самое неприятное постоянное перенапряжение — отгорание нейтрального провода, нуля. В этом случае напряжение на оборудовании может достигать 380 В, и это практически гарантирует выход его из строя.
Временное перенапряжение бывает импульсным и высокочастотным.
Импульсное перенапряжение может происходить при замыкании фазовых жил силового кабеля друг на друга и на нейтраль, при обрыве нейтрали, при пробое высоковольтной части трансформатора подстанции на низковольтную (до 10 кВ), при попадании молнии в кабель, подстанцию или рядом с ними. Наиболее опасны импульсные перенапряжения для электронной аппаратуры.
Высокочастотное перенапряжение характеризуется наличием в силовом кабеле паразитных колебаний высокой частоты. Может нарушить работу высокочувствительной измерительной и звукозаписывающей аппаратуры.
Способы противодействия негативным воздействиям
В нижеприведенную таблицу сведены все виды негативных воздействий в электросети и технические методы борьбы с ними.
| Вид негативного воздействия | Следствие негативного воздействия | Рекомендуемые меры защиты |
| Импульсный провал напряжения | Нарушение в работе оборудования содержащего микропроцессоры. Потеря данных в компьютерных системах. | Качественные блоки питания. Онлайн ИБП |
| Постоянный провал (занижение) напряжения | Перегрузка оборудования содержащего электромоторы. Неэффективность электрического отопления и освещения. | Автотрансформаторные регуляторы напряжения. Импульсные блоки питания. |
| Пропадание напряжения | Выключение оборудования. Потеря данных в компьютерных системах. | Батарейные ИБП любого типа, для предотвращения потерь данных. Автономные генераторы, при необходимости обеспечения бесперебойности работы оборудования. |
| Завышенное напряжение | Перегрузка оборудования. Увеличение вероятности выхода из строя. | Автотрансформаторные регуляторы напряжения. Сетевые фильтры с автоматом защиты от перенапряжения. |
| Импульсные перенапряжения | Нарушение в работе оборудования содержащего микропроцессоры. Потеря данных в компьютерных системах. Выход оборудования из строя. | Сетевые фильтры с автоматом защиты от перенапряжения. |
| Высокочастотные перенапряжения. | Нарушения в работе высокочувствительной измерительной и звукозаписывающей аппаратуры. | Сетевые фильтры с ФНЧ. Развязывающие трансформаторы. |
| Перекос фаз (разница фазного напряжения) | Перегрузка трехфазного оборудования. | Выравнивания нагрузки по фазам. Содержание в исправности силовой кабельной сети. |
| Отклонение частоты сети | Нарушение работы оборудования с синхронными двигателями и изделий зависящих от частоты сети. | Онлайн ИБП. Замена устаревшего оборудования. |
Следует отметить, что современные качественные ИБП имеют в своем составе сетевой фильтр и ограничитель напряжения. Время реакции и переключения на батарею достаточно мало для обеспечения надежной бесперебойной работы любых электронных устройств. Использование отдельных стабилизаторов может быть оправданно при большом количестве оборудования, так как цена стабилизатора на 10 КВт примерно равна цене ИБП на 1КВт. Использование отдельного сетевого фильтра гораздо менее оправданно. ИБП не предназначены для систем, требующих непрерывного функционирования. Если мощность такого оборудования превышает 1 КВт, оптимальным решением будет использование автономного дизельного генератора.
Скачки напряжения – не беда, если в щиток вмонтирована надежная защита
Конструктивное несовершенство электрических сетей является основной причиной резких скачков напряжения. Предугадать время очередного перепада невозможно. Единственное, что мы можем сделать для предотвращения неприятных последствий – это заранее обезопасить электрических потребителей в своем доме. В этой статье мы расскажем, как и чем защитить сеть квартиры и дома.
Что спасет от скачка напряжения
Защита от перепадов напряжения возможна при помощи разных типов защитных устройств. Мы поговорим о самых распространенных. Это реле контроля напряжения (РН) и бытовые стабилизаторы.
Реле защиты от скачков напряжения
Защита дома от скачков напряжения с помощью РН рекомендуется в тех случаях, когда напряжение в сети устойчиво, а его заметные скачки редки. РН представляет собой устройство, способное считывать параметры электрического тока и разрывать электрическую цепь в тот момент, когда показатели выйдут за пределы заданного диапазона. После того, как показетели в общей сети нормализуются, устройство автоматически замкнет цепь и возобновит питание потребителей. Функция возобновления питания через заданный промежуток времени (с задержкой), встроенная в реле напряжения 220в для дома, помогает продлить срок службы некоторых бытовых устройств, холодильников и т.п.
РН обладают небольшими габаритами, сравнительно низкой стоимостью и хорошим быстродействием. К недостаткам РН можно отнести их неспособность сглаживать колебания электрической энергии. Для максимальной защиты всех потребителей потребуется установить сразу несколько устройств.
Современные модели РН бывают трех типов:
1. Стационарное реле, встраиваемое в электрический щиток дома или квартиры.
2. Реле для индивидуальной защиты одного потребителя.
3. Реле индивидуальной защиты нескольких потребителей.
Если с эксплуатацией реле второго и третьего типа все практически ясно, то РН первого типа имеет более сложную конструкцию, а его установка требует определенных знаний. Подобные устройства монтируются на входе в помещение, так выполняется защита от скачков напряжения в сети всего домашнего электрооборудования.
Выбор РН
Выбирая реле, чтобы защитить домашнюю сеть, достаточно знать номинал электрического тока, который способен пропускать через себя вводной автоматический выключатель. Если, к примеру, пропускная способность выключателя равна 25А (что соответствует потребляемой мощности – 5,5 кВт), то рабочие характеристики РН должны быть на ступень выше – 32А (7 кВт). Если выключатель рассчитан на 32А, то реле должно выдерживать ток в 40 – 50А.
Некоторые люди выбирают марку РН, опираясь на суммарную потребляемую мощность. Это не совсем правильно. Ведь реле, способное выдерживать ток в 32А, может спокойно работать как при нагрузке в 7 кВт, так и при гораздо большей мощности потребления. Только во втором случае в рабочую схему РН необходимо встраивать специальный магнитный контактор. Но об этом в следующем разделе.
Установка РН
Стандартная схема установки РН в распределительный щиток показана на рисунке. Это наиболее простая защита от скачка напряжения.
Как видим, все просто: реле контроля устанавливается сразу после электрического счетчика и подключается к фазному проводу, через который осуществляется электроснабжение всего дома. При скачке за пределы выставленного (регулируемого) диапазона реле отсоединяет внешнюю питающую сеть от внутренней электропроводки, и выполняется защита от скачков напряжения в квартире и в доме.
РН, вмонтированное в панель щитка, занимает минимум пространства на DIN-рейке.
Если мощность потребителей домашней сети даст в сумме 7 кВт и более, производители настоятельно рекомендуют встраивать в рабочую схему РН дополнительный электромагнитный контактор. Хотя, надежный контактор в общей схеме никогда не станет лишней деталью, смотрим следующий комментарий:
Это устройство помогает разгрузить контакты РН, самостоятельно разъединяя силовую линию от общей сети бытовых потребителей. Реле контроля, в момент недопустимого перенапряжения, лишь подает команду на отключение. После этого электромагнитная катушка контактора разъединяет силовые контакты, соединяющие внешнюю и внутреннюю сети. Схема подключения в этом случае будет следующей:
Защита от скачков напряжения 220в
Для того чтобы РН смогло принести пользу своему владельцу, его рабочие параметры (пределы допустимых напряжений и время задержки возобновления питания) необходимо правильно отрегулировать. Если в рабочей схеме используется одно РН, то устанавливать пределы допустимых значений следует, ориентируясь на характеристики бытовой техники, чувствительной к перепадам. Наиболее чувствительным и дорогостоящим оборудованием является аудио- и видеотехника. Диапазон допустимых значений напряжения для нее составляет 200 – 230В.
Для того чтобы обеспечить максимально надежную защиту всех потребителей, следует использовать электрическую схему с несколькими реле. Рабочая схема защиты, включающая несколько РН, позволяет разбить потребителей по группам – в соответствии с их чувствительностью к перенапряжению:
- К первой группе относится аудио- и видеотехника (допускаемые значения напряжения – 200 – 230В);
- Ко второй можно отнести бытовую технику, оснащенную электрическим двигателем: холодильники, кондиционеры, стиральные машины и т. д. (допускаемые значения – 190 – 235В);
- Третья группа – это простые нагревательные приборы и освещение (допускаемые значения – 170 – 250В).
Каждая группа потребителей подключается к своему РН. В такой схеме рабочие параметры каждого реле настраиваются индивидуально.
Время задержки возобновления питания должно соответствовать эксплуатационным требованиям, предъявляемым к бытовой технике. Для некоторых холодильников, к примеру, рекомендуемая задержка равняется 10 минутам.
Защита трехфазной сети с помощью РН
Если электроснабжение вашего дома осуществляется через трехфазную систему, то на каждую фазу целесообразно устанавливать отдельное реле контроля.
Стабилизаторы напряжения
Если в вашем доме наблюдаются постоянные скачки напряжения, то РН будет срабатывать несколько раз в сутки, обесточивая весь дом. Поэтому в таких случаях рекомендуется менее простой, более дорогой, но и более практичный способ защиты домашней электроники. Состоит он в применении стабилизаторов – устройств, сглаживающих скачки напряжения во внешней сети, выдавая на выходе постоянный показатель 220В.
По типу подключения различают два вида стабилизаторов: локальные (которые подключаются к розетке, защищая от одного до нескольких потребителей) и стационарные (подключаемые к вводному силовому кабелю и осуществляющие защиту всех потребителей домашней сети). Локальные стабилизаторы следует использовать для защиты наиболее чувствительной бытовой техники. Их можно эксплуатировать в комплекте со стационарным РН.
Стационарные стабилизаторы представляют собой сложные устройства, которые не только сглаживают перепады напряжения во всей бытовой сети, но и способны спасти дорогую технику, автоматически отключая питание потребителей при перегрузке и достижении критических значений.
Устанавливать стационарные стабилизаторы крайне рекомендуется, если значение напряжения несколько раз в сутки выходит за пределы 205…235В (это можно определить с помощью обыкновенного тестера).
Как выбирать стабилизатор
Выбирать стабилизатор следует, исходя из суммарной мощности домашних потребителей. Устройство обязательно должно обладать приличным запасом мощности.
Стабилизатор напряжения в щиток: установка
Устанавливать стабилизатор рекомендуется вблизи силового щитка в соответствии со следующей схемой.
Защита трехфазных сетей с помощью стабилизатора
Сразу скажем, что трехфазные стабилизаторы призваны защитить исключительно трехфазные потребители. Если же к вашему дому подходит трехфазное питание, то для создания устойчивого напряжения во внутренней сети целесообразно устанавливать на каждую фазу отдельный однофазный стабилизатор.
Подобный подход позволит существенно снизить ваши затраты (3 стабилизатора мощностью 5, 7 и 10 кВт всегда дешевле одного устройства, рассчитанного на 30 кВт). К тому же, при просадке напряжения на одной из фаз, трехфазное устройство обесточит весь дом. Это конструктивная особенность стабилизатора, ориентированного на защиту трехфазных электродвигателей.
Обсудить особенности выбора и эксплуатации стационарных стабилизаторов вы можете, посетив соответствующий раздел нашего форума. Если вам интересно поделиться личным опытом установки реле контроля напряжения в паре с контактором, то на этот случай у нас тоже найдется подходящая тема. А видео, подробно описывающее монтаж щитка и распределительной коробки, поможет вам подключить квартиру к системе электроснабжения в соответствии с общепринятыми правилами электромонтажных работ.
Перепад напряжения: причины и способы решения
Многим уже привелось ощутить на себе, а остальные слышали, что перепад напряжения – очень страшная вещь. Современная бытовая техника, напичканная электроникой «по самые уши», требует постоянного уровня питающего напряжения. В противном случае электроника беспощадно (к нашему кошельку :)) выходит из строя.
В реальности напряжение в квартирах редко бывает стабильным на уровне 220 вольт. Чаще оно отклоняется туда-сюда (вверх-вниз) на какое-то неизвестное нам количество вольт. Благо законодательство разрешает это (ГОСТ позволяет отклонения по 10% вверх и вниз), т.е. напряжение от 200 до 240 вольт не считается не нормативным.
Конечно, такие перепады напряжения в сети не приведут к массовому выходу из строя всей техники, НО! При пониженном напряжении привычные лампы накаливания потускнеют, электрочайник будет греться дольше (и это при нашей суматошной жизни, когда с утра ничего не успеваешь), а если вам не повезло и в доме есть телевизор-плазма, то он может попросту сгореть от снизившегося напряжения.
С одной стороны государство разрешило энергетикам снабжать нас не очень качественной электрической энергией, а с другой стороны снимает с производителей бытовой техники ответственность за то, что выход техники из строя произошёл из-за повышенного (пониженного) напряжения питания.
Вам будет отказано в гарантийном ремонте на законных основаниях, при диагностике нарушения уровня питания. Гарантия распространяется только на случаи эксплуатации при нормированном напряжении.
Вывод: защита от перепадов напряжения только наша с вами головная боль. Государство не собирается нести ответственность за подачу электроэнергии через изношенные подстанции и старые алюминиевые провода.
Причины перепадов напряжения
Как же возникает перепад напряжения? Откуда эта напасть на нашу бытовую технику? В каждый многоквартирный жилой дом входит от подстанции 3 фазы. В квартиру, как правило, подаётся одна из них и общий нулевой провод.
При пиковых нагрузках, когда все жильцы одновременно включают мощные электроприборы (утром или вечером после работы), единственный нулевой провод перегружается. И так как профилактика в большинстве электрощитов не проводится, перегруженность сети рано или поздно приводит к перегоранию нулевого проводника.
После пропадания «нуля» квартиры оказываются подключены и к своей фазе, и к соседской. То есть вместо 220 вольт в квартирную проводку поступает 380!
Как защититься от перепадов?
А что же защита от перепадов напряжения? Что-то же стоит там, в лестничном щитке, – спросите вы. А ничего там для этого не стоит, – отвечу я. Там предусмотрены либо морально устаревшие «пробки» (если дом уже ветхий), либо автоматические выключатели, которые защищают квартирную проводку от перегрузок по току.
Заметьте, что ключевые слова тут: «квартирную проводку». Знаете почему? Потому что забота об электроприборах – дело их хозяев. То есть наше с вами. Автоматический выключатель бережет проводку от токовой перегрузки, квартиру от пожара, а вот от повышенного или пониженного напряжения оберегать бытовую и дорогостоящую мультимедийную технику никто не обещал.
Значит устройство защиты бытовой электрики от перепадов напряжения целиком наша забота, поэтому будем этим заниматься. А для этого необходимы знания. Разберёмся, какие в нашем распоряжении есть средства.
Сетевые фильтры
Самым доступным способом уберечь технику от скачков напряжения является подключение её к сети не через розетки, а с помощью специальных сетевых фильтров, которые внешне очень похожи на удлинители, но стоят существенно дороже…
Дело во внутренней начинке фильтра. Настоящий сетевой фильтр содержит варистор, предохраняющий нагрузку от импульсных перенапряжений, которые, в свою очередь, возникают в сети от самых разных причин: от включения или выключения мощных потребителей электроэнергии до разряда молнии.
В качественном фильтре есть и режектор, снижающий влияние высокочастотных помех, и электронный блок, защищающий от повышения напряжения, и обычная плавкая вставка от перегрузки по току (короткого замыкания).
Стабилизаторы напряжения
Защита от перепадов напряжения – основное занятие и для стабилизатора напряжения.
Стоят стабилизаторы напряжения в разы дороже сетевых фильтров, но и функционал у них шире.
Фильтр не может повысить или понизить напряжение. Только стабилизатор справится с такой задачей.
Для подбора стабилизатора напряжения лучше всего позвонить в несколько специализированных интернет-магазинов и пообщаться со специалистами. Также рекомендуем заранее прочесть несколько статей по выбору стабилизаторов, а также отзывы потребителей на форумах.
Источники бесперебойного питания
Теперь перейдём к ещё одному способу защиты от отключения электроэнергии. Речь пойдет об источниках бесперебойного питания или сокращенно ИБП.
Конечно, у них есть свои недостатки, но сейчас обратим своё внимание на то, что один из самых дорогих электронных приборов в каждом (где есть) доме – компьютер не может нормально работать без ИБП (за рубежом UPS). Как мне думается, это говорит о многом.
Обеспечивая, как аккумулятор, бесперебойное снабжение потребителей высококачественной электроэнергией, отдельные ИБП могут выполнять и другие, весьма полезные, функции. Так, UPS может с успехом заменить стабилизатор, выравнивая и стабилизируя сетевое напряжение.
Чаще всего, их используют как устройство защиты от перепадов напряжения при электроснабжении автоматики отопительных котлов. Имея небольшое электропотребление, котлы нуждаются в постоянном электропитании, для своей безопасной работы. Высокая надёжность, долгое время работы в отключенном от сети состоянии, бесшумность и лёгкость подключения – снискали ИБП большую популярность в этом сегменте.
Почему происходят скачки напряжения и как от них защититься
Скачки напряжения — одна из наиболее распространенных проблем, с которой сталкиваются жители квартир или частных домов в процессе эксплуатации электроприборов. Под понятием скачков напряжения подразумевают, как правило, кратковременные или импульсные изменения значения напряжения, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. В зависимости от причины перепады напряжения могут иметь различную частоту, амплитуду и общую продолжительность.
В любом случае данное явление является ненормальным и стает вопрос о том, насколько это опасно для бытовых электроприборов и домашней электропроводки и как устранить возможные последствия данного явления. В данной статье рассмотрим подробно вопрос о том, почему происходят скачки напряжения и как от них защититься.
Прежде всего, следует отметить, что каждый бытовой электроприбор рассчитан на нормальную работу при условии питания его от сети при напряжении, не выше и не ниже заданных производителем пределов.
В случае возникновения скачков напряжения в электрической сети могут проявляться видимые признаки нарушения работы электроприборов, значительно снижается срок их службы, а если скачки напряжения сильные, то они могут сразу вывести из строя электроприборы, в особенности наиболее уязвимые к перепадам напряжения.
Причины возникновения скачков напряжения и соответствующие способы решения данных проблем
Если в быту возникла проблема перепадов напряжения, то в первую очередь необходимо определить причину данного явления и, по возможности, устранить ее.
Для начала рассмотрим наиболее распространенную причину возникновения скачков напряжения — некачественное электроснабжение. Очень много электрических сетей в наше время находится в неудовлетворительном техническом состоянии, и требуют проведения модернизации или полной замены.
Изношенность электрического оборудования, ухудшение эксплуатационных характеристик различных электротехнических материалов, как правило, приводят к нестабильной работе электрической сети, в частности возникновению скачков напряжения.
Не исключены и ситуации, когда оборудование находится в нормальном техническом состоянии, но оно эксплуатируется в ненормальном режиме либо банально допускаются ошибки в процессе монтажа или обслуживания того или иного элемента оборудования электрической сети. Все это также может послужить причиной возникновения перепадов напряжения.
Если скачки напряжения происходят постоянно, то для решения данной проблемы необходимо обратиться с соответствующим заявлением в организацию, с которой заключен договор об электроснабжении, так как некачественное электроснабжение – это одно из нарушений условий договора со стороны поставщика электроэнергии.
Если проблема в электросетях, то соответственно проблема перепадов напряжения затрагивает всех жителей, питающихся от данного участка электрической сети. В таком случае коллективное заявление способствует более быстрому решению проблемы, нежели одиночное заявление.
Отдельно следует упомянуть о скачках напряжения по причине нарушения целостности нулевого провода на линии электропередач. Если нулевой провод на каком-то участке линии электропередач имеет слабый пропадающий контакт, то у потребителей будут наблюдаться перепады напряжения, величина которых зависит от разницы нагрузку по фазам.
В данном случае необходимо обратиться в организацию, осуществляющую эксплуатацию данных электрических сетей для поиска и устранения неисправности.
При отсутствии должной защиты проводки электроприборы лучше отключить от сети, так как в любой момент может произойти обрыв нулевого провода и в сети будет или чрезмерно высокое либо слишком низкое напряжение, в зависимости от загруженности той или иной фазы.
Для жителей частного сектора и домов, расположенных вблизи гаражных кооперативов актуальна проблема перепадов напряжения по причине эксплуатации другими потребителями электроприборов, которые оказывают существенное влияние на электрическую сеть. Как правило, это мощные сварочные аппараты, различные электродвигатели, характеризующиеся большими пусковыми токами.
В процессе эксплуатации данных электроприборов в сети могут наблюдаться большие скачки напряжения. Для решения данной проблемы необходимо также обратиться в снабжающую организацию.
Помимо внешних факторов, причиной появления перепадов напряжения может быть неудовлетворительное состояние домашней электропроводки. Скачки напряжения в данном случае могут возникнуть по разным причинам.
Наиболее распространенная неисправность домашней электропроводки заключается в ослаблении контактного соединения проводников в распределительном щитке, распределительной коробке или непосредственно в месте подключения к розетке, выключателю или осветительному устройству. Также причина может быть во внутренней неисправности защитных аппаратов, установленных в домашнем распределительном щитке.
В том случае, если причиной скачков напряжения является неисправность домашней проводки, необходимо произвести ревизию всей электропроводки — проверку контактных соединений по всей электропроводке, состояние защитных аппаратов и других элементов.
Если не удается найти видимые дефекты, то не исключено, что причиной перепадов напряжения может быть излом жилы. Данная проблема актуальна, как правило, для электропроводок, проложенных проводом (кабелем) с алюминиевыми жилами.
Очень часто происходит излом жил после замены различных элементов электропроводки, то есть непосредственно в местах подключения различных элементов. Обрыв провода может быть в любом месте участка электропроводки, поэтому удобнее и быстрее найти обрыв при помощи специальных приборов для поиска скрытой проводки, имеющие соответствующую функцию, например, дятел.
Если есть подозрение, что есть неисправность в щитке учета, то в данном случае необходимо обратиться в энергосбытовую организацию, так как несанкционированное вскрытие щита учета влечет за собой большой штраф. В данном случае необходимо официально производить снятие пломбы и после устранения неисправности повторную опломбировку прибора учета.
В том случае если перепады напряжения фиксируются не по всему дому, а лишь по характерным признакам ненормальной работы одного из бытовых электроприборов или осветительного устройства, то это свидетельствует о неисправности данных элементов.
В данном случае необходимо удостовериться в том, что причина нестабильной работы электроприбора или светильника действительно не связана с неисправностью электропроводки или некачественного электроснабжения и отключить неисправный электроприбор от сети.
Защита от скачков напряжения
Перепады напряжения в быту могут быть незначительными и кратковременными, также возможно, что в данный момент одна из рассмотренных выше причин возникновения скачков напряжения была успешно устранена, но это не дает гарантии, что перепады не появятся вновь.
Скачки напряжения могут быть в любую минуту – это не предсказуемое явление, причем один раз они могут быть незначительными, а другой раз они могут вывести из строя домашние электроприборы. Во избежание негативных последствий необходимо предусмотреть защиту электропроводки от скачков напряжения.
Для защиты домашней электропроводки от перепадов напряжения используются специальные реле напряжения модульного типа, то есть которые устанавливаются в домашний распределительный щиток с другими защитными аппаратами. На реле напряжения устанавливаются границы минимального и максимального напряжений, а также время срабатывания реле.
Данное защитное устройство устанавливают на вводе распределительного щитка, и в случае возникновения нежелательных скачков напряжения реле полностью обесточивает электропроводку, защитив тем самым электроприборы от повреждения.
Если скачки напряжения в сети происходят достаточно часто, то постоянное срабатывание реле напряжения и соответственно полное обесточивание домашней электропроводки доставляет значительные неудобства. Если данную проблему не удалось решить обращением в снабжающую организацию, то решением данной проблемы будет установка стабилизатора напряжения.
Стабилизатор напряжения осуществляет фильтрацию входного напряжения и на выходе для питания бытовых электроприборов выдает стабильное напряжение заданного значения. Но не стоит полагать, что стабилизатор способен справиться с любыми перепадами напряжения.
Стабилизатор напряжения, как и любое электротехническое устройство, может нормально работать только в заданных пределах напряжения. Поэтому помимо данного устройства необходимо дополнительно установить реле напряжения или же выбирать такой тип стабилизатора, в котором данная функция предусмотрена.
Стабилизатор напряжения может устанавливаться как на всю нагрузку на вводе электропроводки, так конкретно на каждый электроприбор или группу электроприборов. Например, для защиты компьютерной техники можно использовать небольшой стабилизатор напряжения соответствующей мощности или источник бесперебойного питания с функцией стабилизации напряжения.
Грозовые перенапряжения и защита от них
Отдельно следует выделить такое явление как грозовые перенапряжения. Если для защиты от внутренних перенапряжений, которые возникают в электрических сетях, достаточно установить реле напряжения, то в случае внешних, грозовых перенапряжений, данное защитное устройство не защитит домашнюю электропроводку. В случае попадания молнии в провод линии электропередач повредится не только само реле напряжения, но и домашняя электропроводка, а также эксплуатируемые в тот момент бытовые электроприборы.
Для защиты от грозовых перенапряжений на воздушных линиях электропередач должны устанавливаться разрядники или ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН). Но фактически на большинстве линий электропередач или вовсе отсутствуют данные защитные устройства или же их установлено недостаточное количество, что свидетельствует о том, что защита от грозовых перенапряжений отсутствует. Поэтому необходимо самостоятельно позаботиться о защите домашней электропроводки от данного негативного явления.
Для этого в главный распределительный щиток на ввод домашней электропроводки необходимо установить модульный ограничитель перенапряжения. Данное защитное устройство имеет тот же принцип работы, что и полноразмерный ОНП, устанавливаемый на воздушных линиях электропередач, только он имеет компактные размеры, позволяющие установить его на DIN-рейку вместе с другими модульными защитными аппаратами.
При установке модульного ограничителя перенапряжения необходимо учитывать, что он будет работать только лишь в том случае, если в домашней электропроводке есть рабочее заземление.
Источник: