Защита электронных устройств от перенапряжения. Защита от перенапряжений Перенапряжения в электрических сетях защита от перенапряжений

Современная жизнь приводит к появлению все большего количества сложной бытовой техники, оборудования и электроники в наших домах и квартирах. При этом качество электроснабжения желает быть лучшим по различным причинам. С другой стороны, промышленность предлагает целый ряд электротехнических приборов, позволяющих решать обозначенные проблемы своими руками в собственном жилье. Давайте познакомимся с ними и сделаем свой выбор.

Контроль уровня напряжения в сети

Виды скачков напряжения в сети электроснабжения

Трудно выбрать правильную систему защиты от перепадов напряжения, не зная их природу и характер. При этом все они имеют природный или техногенный характер:

1. Зачастую напряжение в сети становится стабильно низким. Причина – перегрузка устаревшей линии электропередачи (ЛЭП), например, в результате массового подключения электронагревателей или кондиционеров в соответствующий сезон.
2. В этих же условиях напряжение может оказаться завышенным длительное время при недостаточной нагрузке.
3. Возможна ситуация, когда при стабильном общем уровне питания в линии электроснабжения появляются импульсы и скачки высокого напряжения. Причиной бывает работа сварочного аппарата, мощного электроинструмента, технологического оборудования или некачественного контакта в ЛЭП.
4. Довольно неприятной неожиданностью является обрыв нулевого провода в сети 380 В питающей подстанции. В результате различной нагрузки по трем фазам возникает перекос напряжения, то есть на Вашей линии оно окажется слишком низким или завышенным.
5. Удар молнии в ЛЭП вызывает огромный скачок перенапряжения, что приводит к выходу из строя и бытовой техники, и внутренней проводки зданий, что приводит к пожару.

Как защищают бытовую технику пробки и автоматы

Долгое время в наших домах и квартирах универсальным средством обороны от перечисленных выше неприятностей оставались плавкие предохранители под названием пробки. На смену им пришли современные автоматические выключатели (автоматы), и бесшабашный народ перестал ставить «жучки», восстанавливая сгоревшие пробки. Сегодня во многих квартирах автоматические выключатели остаются практически единственным средством защиты от проблем в домашней электросети.

Автоматические выключатели приходят на смену плавким предохранителям

Во время работы автоматический выключатель срабатывает, когда протекающий через него ток превышает значение, указанное на его корпусе. Это позволяет защитить электропроводку от перегрева, короткого замыкания и возгорания в случае перегрузки. При этом перенапряжение успевает вывести из строя электронику, а при коротком скачке автомат даже не сработает.

Таким образом, мощный импульс, вызванный ударом молнии, проходит через автоматический выключатель и может пробить проводку с перечисленными последствиями.

Иными словами, от повышенного напряжения и его скачков или перепадов автомат не спасает.

Зачем в домашней сети подключают УЗИП

Специально для организации системы защиты от ударов молнии и возникающих при этом импульсов перенапряжения разработаны УЗИП – устройства защиты от импульсных помех. Отметим, что ЛЭП имеют определенные средства компенсации ударов молнии. Также в блоках питания современных электронных устройств имеются УЗИП класса III.

Модульные УЗИП для монтажа в электрощите

Однако этого недостаточно, если Вы живете в частном доме, запитанном от воздушной линии электропередачи. Методика выбора и подключения УЗИП приводится в статье В любом случае для защиты от молнии поможет громоотвод, о котором рассказано в статье «

Функции УЗО в схеме электроснабжения дома

В схеме электроснабжения современного дома обязательно присутствует УЗО – устройство защитного отключения. Его основное предназначение – защита людей от удара электрическим током, а также защита электропроводки от пробоя и утечки, что может привести к пожару. Методика выбора и подключения УЗО приводится в специальной статье.

Однофазное и трехфазное УЗО

Несомненно, если в Вашем доме еще не установлено УЗО, это нужно обязательно сделать. При этом от перепадов напряжения устройство защитного отключения спасает лишь в некоторой степени и косвенным образом.

Защита электроприборов с помощью стабилизатора напряжения

Электрический стабилизатор - это прибор, который поддерживает на выходе стабильное напряжение при его изменении на входе в допустимых пределах. Прибор может иметь различную мощность и обеспечивать стабильное электропитание всего дома, либо отдельных потребителей.

Стабилизаторы напряжения различной мощности

Стабилизатор прекрасно справляется с коррекцией медленно меняющегося пониженного или повышенного напряжения. В зависимости от принципа работы он компенсирует резкие скачки или импульсы перенапряжения в разной степени.

В современных агрегатах имеется функция отключения подачи питания, когда его уровень в сети принимает предельные значения. После возвращения входного напряжения к допустимой величине электроснабжение восстанавливается.

При этом прибор не защищает от грозового перенапряжения.

Из рассмотренных нами устройств стабилизатор является наиболее дорогим. Читайте статью

Альтернативный вариант - реле контроля напряжения в сети

Бюджетной альтернативой стабилизатору является реле контроля напряжения, которое выполняет оговоренную нами функцию отключения электропитания при выходе напряжения в сети за допустимые пределы. В зависимости от исполнения, устройство срабатывает при перенапряжении, либо контролирует и его нижний уровень.

Варианты модульных реле напряжения

Существуют модификации реле, которые восстанавливают питание автоматически при его возвращении к допустимым пределам, или это нужно делать вручную. Наиболее совершенные устройства предоставляют возможность установки уровней напряжения, при которых наступает отключение потребителей и времени задержки при возвращении питания. Например, холодильник нельзя включать в сеть повторно в течение пяти минут, чтобы не повредить компрессор. Именно такое значение можно задать на реле.

Реле напряжения ASV-3M после срабатывания необходимо включить вручную

При этом реле не обеспечивает стабильное напряжение, не компенсирует импульсные скачки и не защищает от грозового перенапряжения. Иными словами, такой способ защиты подходит в ситуации, когда напряжение в сети нормальное, но возможны его редкие и значительные отклонения, в том числе, в результате аварии в сети электроснабжения.

Реле напряжения для маломощных потребителей

Существуют варианты исполнения для защиты отдельных потребителей в виде удлинителя или моноблока с вилкой и розеткой. Эти устройства рассчитаны на ток нагрузки 6-16А. Аналогичные приборы в модульном исполнении монтируются на электрощите.

Реле модульного типа может иметь на выходе переключающую группу контактов, нормально разомкнутые контакты, а также две отдельные группы нормально разомкнутых или нормально замкнутых контактов. Это позволяет реализовать разные варианты управления питанием потребителей.

Монтажная схема подключения реле напряжения в сети 220В

Электромонтаж реле напряжения модульного типа можно выполнить по вышеприведенной иллюстрации. В любом случае устройство подключается после входного автомата. Нулевой провод подсоединяется к клемме N, а провода фазы - к нормально разомкнутым контактам реле.

Для защиты более дорогого устройства его номинальный рабочий ток выбирается на ступень выше, чем значение, указанное на корпусе входного автомата. Например, если перед реле установлен автомат на 40А, выбирают прибор с номинальным значением 50А.

Если устройство с необходимым значением рабочего тока отсутствует, либо стоит слишком дорого, его можно заменить реле напряжения с минимальным параметром нагрузки. При этом к его выходу подключается контактор необходимой мощности или пускатель, который подает напряжение на потребители.

Схема подключения реле напряжения с применением контактора

Электромонтаж реле напряжения в паре с контактором приведен на схеме. В данном примере собственно реле напряжения подключается также после входного автомата, счетчика и УЗО. Провод фазы с выходного контакта реле подключается к клемме управляющей обмотки контактора, а к ее второй клемме подсоединяется нулевой провод (выступающая часть корпуса). На выходные клеммы контактора (дальняя часть корпуса) сверху подаются фаза питания и ноль, а снизу подключаются провода фазы и нуля потребителей.

При наличии нормального уровня напряжения в сети реле контроля замыкает выходные контакты и подает питание на обмотку контактора. Он, в свою очередь, замыкает выходные контакты и подает питание потребителям. При отсутствии напряжения в сети или выходе его за допустимые пределы цепи последовательно разрываются и питание нагрузки отключается.

Схема подключения нескольких реле напряжения в однофазной сети

В ряде случаев удобно использовать несколько реле напряжения для разных типов потребителей. При этом для наиболее дорогих электронных потребителей, как, например, компьютеры, можно задать с помощью соответствующего реле допустимый диапазон входного питания в пределах 200-230В.

Бытовым электроприборам с электродвигателями, как, например, холодильник или стиральная машина, можно установить диапазон напряжения 185-235В. Потребители типа утюга, обогревателя или водонагревателя могут питаться напряжением 175-245В. Внутренние таймеры реле можно настроить на разное время задержки возобновления питания.

Как работает реле контроля фаз в сети 380В

В сети 380В может быть установлено трехфазное реле напряжения. Это имеет смысл, если в доме имеется оборудование с трехфазным питанием.

Подключение реле напряжения в сети 380В

В этом случае реле срабатывает при отклонении напряжения на любой фазе и отключает нагрузку по всем трем линиям. При отсутствии потребителей с питанием 380В удобнее и дешевле подключить три отдельных реле напряжения. В этом случае мы получаем три группы потребителей 220В, для которых могут быть установлены различные предельные значения напряжения и время задержки.

Схема подключения реле напряжения на каждой фазе в сети 380В

От чего защищает ИПБ

Основная задача источника бесперебойного питания (ИПБ) – обеспечение потребителей электроэнергией при отсутствии напряжения в сети. Наиболее часто этот прибор используют для питания компьютеров. Хотя ИПБ обеспечивает напряжение 220 вольт непродолжительное время, имеется возможность сохранить информацию и выключить компьютер. Актуально применение источника бесперебойного питания при использовании малогабаритной электростанции для беспрерывной подачи энергии в момент ее запуска.

Распространенный источник бесперебойного питания

Очевидно, что применение ИПБ функционально, если в сети электроснабжения дома установлено реле напряжения. При использовании аккумулятора достаточной емкости к источнику бесперебойного питания может быть подключен газовый котел. Аккумулятора на 60 АЧ хватит для обеспечения напряжением котла мощностью 160Вт примерно в течение суток.

ИПБ с двойным преобразованием работает при изменении напряжения на входе в широких пределах, однако стоит очень дорого.

Вероятно, в большинстве случаев, в бытовых целях практичнее использовать одновременно недорогой источник бесперебойного питания и стабилизатор или реле напряжения.

Чем поможет сетевой фильтр

Чаще всего бытовые сетевые фильтры выполнены в виде удлинителя. Таким образом, к нему может быть подключено сразу несколько единиц бытовой техники. Фильтры отличаются количеством розеток и длиной кабеля. Обычно устройство снабжается собственным выключателем с индикацией подачи питания. Фильтр может иметь индивидуальные выключатели питания для каждой розетки.

Популярные сетевые фильтры

Ряд моделей имеют защиту от короткого замыкания и перегрузки. Общий ток нагрузки устройств такого рода не превышает 6-16А. Собственно фильтр таких устройств состоит из нескольких конденсаторов и катушек индуктивности. Таким образом, обеспечивается защита электроники от маломощных и коротких импульсов помех. Последние могут создаваться, в том числе, бытовой техникой, подключенной в домашней сети.

Rating 0.00 (0 Votes)

Обычно в любых электрических сетях напряжение находится в пределах, определяемых техническими нормативами, но иногда оно отклоняется от допустимых значений. Предельно допустимое напряжение находится в пределах ±10 % от номинального значения напряжения, т. е. для однофазной сети в диапазоне 198-242 В, а для трехфазной - 342-418 В. Отклонения от указанных значений называются перенапряжениями. Перенапряжения имеют различную природу и в зависимости от этого отличаются длительностью и величиной. Длительные перенапряжения (свыше 0,01 с) обычно возникают из-за неисправности понижающего трансформатора на подстанции или обрыва нулевого провода в питающей сети.

Такие перенапряжения имеют сравнительно небольшие значения (от 230 В до величины междуфазного напряжения - 380 В), но действуют длительное время и представляют вполне реальную угрозу и для человека, и для оборудования. Длительное повышение напряжения может произойти и в случае неравномерного распределения нагрузок по фазам во внешней сети. Тогда возникает перекос фаз, при котором на самой загруженной фазе напряжение становится ниже, а на незагруженной - выше номинального. Кратковременные всплески напряжения могут произойти и в результате переключений в энергосети или во время включения мощных реактивных нагрузок.

Для надежной защиты домашней электропроводки от перенапряжений рекомендуется создание многоуровневой (по крайней мере, трехступенчатой) системы защиты из УЗИП разных классов. УЗИП класса В (тип 1) рассчитано на номинальный разрядный ток 30- 60 кА, УЗИП класса С (тип 2) - на ток 20-40 кА. УЗИП класса D (тип 3) на ток 5-10 кА. При создании многоступенчатой системы защиты от перенапряжений следует обеспечить соответствие мощности каждой ступени, т. е. максимальный ток, протекающий через них, не должен превышать их номинальных характеристик. Но в первую очередь необходимо создать эффективную систему заземления.

Мощные импульсные перенапряжения (с токами до 100 кА) могут возникать при воздействии грозовых разрядов. При этом напряжение может достигать десятков киловольт. Такие импульсы длятся в течение максимум сотни микросекунд, и защитные автоматы не успевают на них среагировать, так как самые современные типы автоматов имеют время срабатывания единицы миллисекунд, что может стать причиной пробоя и повреждения изоляции между фазой и нейтралью или между фазой и землей. Как правило, это не приводит к короткому замыканию и не нарушает работу сети, но в месте повреждения изоляции возникает небольшой ток утечки. И если он проходит между фазой и нейтралью, то не фиксируется УЗО и автоматами защиты, но зато приводит к повышенному нагреву изоляции и ускорению процесса ее старения. С течением времени сопротивление изоляции на этом участке уменьшается, а ток утечки возрастает.

Последствия воздействия этих негативных факторов на электронное оборудование и электропроводку могут быть фатальными, поэтому домашняя сеть требует комплексной защиты от перенапряжений с использованием различных типов устройств (УЗИП, ОП, PH и т. д.).

Возможность использования различных УЗИП для выполнения конкретных защитных функций определяется по техническим характеристикам, отраженным в маркировке прибора.

Уровень напряжения защиты U является важнейшим параметром, характеризующим УЗИП. Он определяет значение остаточного напряжения, появляющегося на выводах УЗИП вследствие прохождения разрядного тока. Для УЗИП 1-го класса U p не должен превышать 4 кВ, для устройств 2-го класса - 2,5 кВ, для 3-го класса УЗИП устанавливается U p не более 1,5 кВ - тот уровень микросекундных импульсных перенапряжений, который должна выдерживать бытовая техника.

Максимальный разрядный ток I max - величина импульса тока, которую должно выдержать УЗИП однократно, сохранив при этом работоспособность.

Номинальный разрядный ток 1 n - величина импульса тока, которую УЗИП должно выдержать многократно при условии его остывания до комнатной температуры в промежутке между импульсами.

Максимальное длительное рабочее напряжение U c - действующее значение напряжения переменного или постоянного тока, которое длительно подается на выводы УЗИП. Оно равно номинальному напряжению с учетом возможного завышения напряжения при различных нештатных режимах работы сети. Номинальный ток нагрузки I i (- максимальный длительный переменный (действующее значение) или постоянный ток, который может подаваться к нагрузке, защищаемой УЗИП. Данный параметр важен для УЗИП, подключаемых в сеть последовательно с защищаемым оборудованием. Так как большинство УЗИП подключаются параллельно цепи, то данный параметр у них не указывается.

При необходимости дополнительной защиты конкретных приборов используются устройства, выполненные в виде вставок и удлинителей, - сетевые фильтры. В их конструкцию включены варисторы, подавляющие импульсные скачки напряжения.

Это полупроводниковые резисторы, в работе которых используется эффект уменьшения сопротивления полупроводникового материала при увеличении приложенного напряжения, за счет чего они являются наиболее эффективным (и дешевым) средством защиты от импульсных напряжений любого вида. Варистор включается параллельно защищаемому оборудованию и при нормальной эксплуатации находится под действием рабочего напряжения защищаемого устройства. В рабочем режиме ток через варистор пренебрежимо мал, и он в этих условиях представляет собой изолятор. При возникновении импульса напряжения сопротивление варистора резко уменьшается до долей ома. В этом случае через него кратковременно может протекать ток, достигающий нескольких тысяч ампер. После гашения импульса напряжения он вновь приобретает очень большое сопротивление.

Выбор УЗИП производится в соответствии с принятой системой защиты. При этом обязательно учитываются технические характеристики устройств, которые должны быть приведены в каталоге и нанесены на лицевой части корпуса прибора.

При установке УЗИП необходимо, чтобы расстояние между соседними ступенями защиты было не менее 10 м по кабелю электропитания. Выполнение этого требования очень важно для правильной последовательности срабатывания защитных устройств. Первая ступень защиты класса В монтируется за пределами дома во входном щите.

УЗ-6/220, УЗ-18/380 предназначены для защиты сети от кратковременных (до 12 кВ) и длительных перенапряжений, вызванных коммутационными, индуктивными и грозовыми процессами. Устройства относятся к УЗИП 2-го и 3-го классов и выполнены на варисторах. Для надежной защиты от длительных перенапряжений, вызванных авариями в сети, прибор нужно подключать после УЗО и заземлять. Только при таком подключении создается ток утечки и обеспечивается срабатывание УЗО.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) предназначено для предотвращения возможных повреждений бытовой техники от мощных импульсных перенапряжений, вызванных авариями в питающей сети или грозовыми разрядами. Устройства такого типа могут называться ограничителями перенапряжений (ОП). Они, как правило, изготовлены на базе разрядников или варисторов и часто имеют индикаторные устройства, сигнализирующие о выходе их из строя. Обычно УЗИП на базе варисторов изготавливаются с креплением на DIN-рейку. Сгоревший варистор можно заменить простым извлечением модуля из корпуса УЗИП и установкой нового.

В зависимости от защищаемой зоны ограничители перенапряжений подразделяются на классы или типы. Приборы класса В (тип 1) защищают объекты от атмосферных и коммутационных перенапряжений, прошедших через разрядники класса А внешних сетей. Они устанавливаются на вводном устройстве дома и ограничивают величину перенапряжений до 4,0 кВ, защищая вводные счетчики и электрическое оборудование распределительного щита.

Ограничители класса С (тип 2) защищают электрооборудование от перенапряжений, прошедших через ограничители класса В, и ограничивают величину перенапряжения до 2,5 кВ. Они устанавливаются в распределительных щитках внутри дома или квартиры и осуществляют защиту автоматических и дифференциальных выключателей, внутренней проводки, контакторов, выключателей, розеток и др. Ограничители класса D (тип 3) являются защитой от перенапряжений, прошедших через приборы класса С, и ограничивают их величину до 13 кВ. Такие ограничители устанавливаются в распределительные коробки, розетки и могут встраиваться в само оборудование. Ограничители этого класса осуществляют защиту электрического оборудования с электронными приборами, а также переносных электрических устройств.

Ограничитель перенапряжений серии 0П-101 на основе варистора предназначен для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений, вызванных ударами молнии или коммутационными перенапряжениями. При возникновении скачка перенапряжения варисторы прибора переходят в проводящее состояние, ток возрастает на несколько порядков, достигая сотен и тысяч ампер и ограничивая при этом дальнейшее нарастание напряжения на выводах. После прохождения волны перенапряжения ограничитель возвращается в непроводящее состояние. Время срабатывания прибора составляет около 25 нс.

Ограничители перенапряжений серии 0П-101 бывают однофазными или трехфазными. Трехфазные устройства класса В устанавливаются на трехфазном вводе. Однофазные (класса D) используются для защиты отдельных потребителей или групп.

В распределительном щите внутри дома устанавливаются варисторные УЗИП класса С или D (тип 2 и 3). Недостатком УЗИП на базе варисторов является то, что после срабатывания оно нуждается в охлаждении, чтобы снова прийти в рабочее состояние. Это ухудшает защиту при многократных разрядах. Безусловно, использование УЗИП снижает вероятность выхода из строя оборудования или поражения людей, но лучше всего во время грозы отключать наиболее важные приборы.

Предназначено для защиты оборудования (в доме, квартире или офисе и пр.) от разрушающего воздействия мощных импульсных скачков напряжения, а также для отключения оборудования при выходе сетевого напряжения за допустимые пределы (170-270 В) в однофазных сетях. Включение напряжения происходит автоматически при восстановлении его до нормального по истечении задержки повторного включения. Устройство представляет собой реле контроля напряжения с мощным электромагнитным реле на выходе, дополненное защитой на варисторах.

Это прибор, сочетающий в себе электронное устройство контроля напряжения и электромагнитный расцепитель, собранные в одном корпусе. Реле напряжения серии PH - весьма эффективное устройство для защиты оборудования при возникновении длительных перенапряжений. Оно предназначено для отключения бытовой и промышленной однофазной нагрузки 220 В, 50 ГЦ при недопустимых колебаниях напряжения в сети с последующим автоматическим включением после восстановления ее параметров. Реле может быть изготовлено на базе микропроцессора или простого компаратора и оснащено устройством регулировки верхнего и нижнего порога срабатывания.

Реле напряжения могут быть как однофазными, так и трехфазными. Трехфазные реле напряжения используются на трехфазном вводе для защиты трехфазного оборудования. Они, как правит, отключают сеть не напрямую, а через электромагнитный контактор. При отсутствии трехфазных потребителей лучше всего будет поставить на каждую фазу по однофазному реле напряжения.

В зависимости от способа подключения реле напряжения могут быть выполнены в виде переносного устройства типа «вилка-розетка» или для установки в распределительном шкафу на DIN-рейку. Обычно такие реле имеют широкий диапазон регулировок и могут работать в нескольких независимых режимах: как реле напряжения, как реле минимального напряжения, как реле максимального напряжения или как реле времени с задержкой на включение.

Реле напряжения работают в диапазоне 100-400 В и делятся на устройства, имеющие свою контактную группу и управляющие нагрузкой самостоятельно, а также реле, которые управляют нагрузкой через более мощные контакторы.

Некоторые типы реле напряжения могут использоваться для самостоятельного отключения электрической сети при возникновении аварийного напряжения. Они обладают большей коммутационной способностью и управляют сетью с нагрузкой до 13 кВт, что вполне достаточно для квартиры или частного дома. Приборы устанавливаются на вводе после электросчетчика и УЗО на DIN-рейку.

Реле напряжения не имеет встроенной защиты от высоких токов, поэтому его нужно устанавливать после автоматического выключателя. При этом номинальный ток реле должен быть на 20-30 % выше номинального тока автомата. Реле напряжения также не защищают от высокого напряжения остаточных токов грозовых разрядов.

Датчик превышения напряжения ДПН 260 предназначен для ограничения максимально допустимого напряжения на нагрузке. Он работает совместно с УЗО или дифференциальным автоматом с током утечки 30-300 мА Напряжение срабатывания ДПН 260 устанавливается в пределах 255-260 В, время срабатывания - 0,01 с. Он выполнен в стандартном модуле на базе обычного варистора и предназначен для установки на DlN-рейку 35 мм. Следует отметить, что датчик создает ток утечки и вызывает срабатывание УЗО, которое не может включиться самостоятельно, что является его основным недостатком.

Это коммутационный аппарат дистанционного действия, коммутирующий нагрузки переменного или постоянного тока, который предназначен для частых включений и отключений. Они могут управлять осветительными, обогревательными и другими устройствами в силовых цепях постоянного и переменного тока с напряжением до 380 В и частотой 50 Гц.

Контакторы не обладают защитными функциями, но эффективно работают совместно с реле напряжения, обеспечивая своевременное отключение сети. Достоинством этих устройств является надежная контактная группа, способная выдержать большое число включений и отключений при значительной мощности управляемой нагрузки.

Контакторы могут использоваться, например, для управления режимом работы системы обогрева полов, когда мощность нагревательных кабелей превышает допустимую мощность терморегулятора.

Контактор, управляемый выключателем, импульсным реле, таймером или другим датчиком, позволяет включить (выключить) необходимую нагрузку, с которой электронные реле, рассчитанные на сравнительно небольшие токи, самостоятельно справиться не могут. Контакторы являются незаменимым элементом многофункциональной системы типа «Умный дам».

Контакторы могут быть как однофазными, так и трехфазными. Основными параметрами, по которым осуществляют выбор контакторов, являются следующие:

• Номинальное рабочее напряжение сети
• Номинальный рабочий ток
• Напряжение катушки управления
• Каличество/вид дополнительных контактов

Скачки напряжения распространены в бытовых электросетях. Регулярные сбои параметров сети приводят к быстрому выходу из строя домашней техники. А это уже является прямой угрозой для организма человека.

Перенапряжение – состояние электросети, при котором напряжение выходит за лимиты рабочего. Допустимый диапазон для электросетей 0, 38 кВ: 0,198..0,242 для однофазных, 0,342..0,418 для трехфазных. Т.е. отклонение колеблется в пределах 5-10% на вводах к потребителям.

Причины возникновения

Причины возникновения перенапряжений в сети:

1. Удары молнии. При этом по проводам течек ток, с импульсными напряжениями в несколько десятков тысяч вольт.
2. Ошибки операторов при обслуживании оборудования на питающих подстанциях. Случается из-за несогласованности регулирования напряжения на ПС.
3. Неправильное соединение проводов в щитовой. Происходит, когда на ноль, подключают фазу.
4. Нарушение в нейтрали. Возникает при обрывах или обгорании проводника. Является самой распространённой причиной возникновения перенапряжений в бытовых сетях. При разрыве, не происходит перекос фаз, чем и вызываются скачки напряжений.

Опасность для электроприборов

Бытовая техника рассчитывается на присутствие скачков электроэнергии, превышающих рабочие значения в три раза (до 1000 В). Если происходит аварийная ситуация, то значение скачков может превышать предельно допустимые нормы. При этом происходит перегрев кабелей, пробой изоляционной оболочки, и как следствие искрение и возникновение пожаров. КЗ могут возникать даже на участках электросети без нагрузки.

Защита от импульсных перенапряжений

Мерами безопасности являются УЗИП (устройства защиты от импульсных перенапряжений).

Различают два вида:

1. Полная. Предусматривает устройство приборов на вводе в квартиры, а также перед каждым бытовым электроприбором.
2. Частичная. В этом случае аппараты устанавливаются только в электрощитовой.

Современные меры безопасности УЗИП

Виды защит от перенапряжения:

• Реле. Производит аварийное отключение бытовых приборов при достижении электросетью критических параметров и автоматическое включение после нормализации напряжения.

Используются для защиты всей сети, так и для каждого электроаппарата в отдельности.

• Стабилизаторы напряжения – .
• Современные модели устроены на микропроцессорной базе, имеют дисплей и многофункциональный интерфейс. Совместное использование УЗО и ДПН (датчика повышенного напряжения). Последний прибор осуществляет мониторинг параметров сети, а УЗО производит аварийное отключение.

Устройства, предназначенные для:

• мониторинга симметрии напряжения в бытовых электросетях;
• предотвращения асимметрии нагрузки;
• правильность последовательности фаз в трехфазных сетях.

Применяются в системах с автоматическим управлением.

Импортное оборудование очень требовательно к качеству электросетей. Отсутствие надлежащих мер контроля электричества приводит к быстрому износу и полному выходу из строя электроаппаратов. Реле контроля фаз также предназначено для стабилизации параметров питающей сети.

Преимущества:

1. работа на микропроцессорной базе;
2. высокая точность показаний и надёжность;
3. простота конструкции.

Принцип работы основан на явлении самовозврата параметров. При подаче напряжения устройство осуществляет контроль. Происходит аварийное отключение, когда возникают сбои.

Места установки :

• для защиты отдельно стоящего оборудования или группы электроустановок непосредственно перед розеткой;
• для общедомовой защиты на DIN-рейку вводно-распределительного устройства.

При одновременном пропадании нескольких фаз, устройство срабатывает без задержки во времени.

Устройство автоматического ввода резервного питания

Причины срабатывания реле:

1. перекос фаз;
2. несоответствие подключение фазных проводов;
3. обрыв фазного кабеля.

Типы стабилизаторов

Различают феррорезонансные, симисторные, релейные стабилизаторные электроприборы и сервоприводные стабилизаторы.

Феррорезонансные

В системе трансформатор-конденсатор использует эффект феррорезонанса. Выполняют стабилизацию параметров в выбранном диапазоне нагрузок. Малораспространенный тип из-за сложностей внедрения в бытовые системы электоснабжения и высокой стоимости.

Преимущества:

• точность срабатывания;
• длительный срок эксплуатации;
• быстродействие;
• надёжность работы.

Недостатки:

• громоздкость;
• искажение синусоидальности;
• малый диапазон нагрузок;
• невозможность работы в режиме ХХ и перегрузе.

Симисторные

Принцип действия – срабатывание сигнала по релейному типу. Разъединение цепи осуществляется симисторами.

Преимущества:

• при получении сигнала стабилизаторы способны к быстрому коммутированию;
• отсутствие шума;
• плавность регулировки.

Недостатки :

• завышенная стоимость;
• ступенчатая регулировка.

Релейные

Используются для предохранения электроаппаратов малой мощности. Прибор включает в себя силовое реле и автотрансформатор. При изменении параметров внешней сети происходит срабатывание релейного элемента и переключение обмоток автотрансформатора.

Преимущества :

• быстродействие.

Недостатки :

• ступенчатость регулировки;
• невысокая точность срабатывания;
• искажение синусоидальности.

Сервоприводные

Устроены по схеме реостата. Электропривод при изменениях параметров электросети перемещает подвижные контакты на обмотке автотрансформатора до необходимого положения.

Преимущества:

• высокая чувствительность электроприбора к нарушению параметров сети;
• отсутствие синусоидальных искажений;
• плавность управления.

Недостатки :

• низкая надёжность;
• медленное срабатывание электроники.

Автоматический стабилизатор напряжения

Работа в сетях 220 В

Монтаж выполняется в соответствии с требованиями электробезопасности – без нагрузки. Присоединение в цепь выполняют непосредственно после счётчика. Соединение фазного провода – с разрывом.

В устройстве имеется три контакта:

• Ноль. Нейтраль подключается без разрыва.
• «Вход». На этот контакт присоединяется провод, идущий от вводного автомата.
• «Выход». Присоединяется к отходящему на потребителей проводнику.

В случае четырёхконтактного подключения схема аналогична. Фазные жилы и нейтраль, идущие от главного автомата, присоединяются путём разрыва на стабилизатор.

• Не реже 1 раза в год необходимо проводить осмотр.
• При работе приборы не производят звуков. Посторонние шумы говорят о нестабильности работы.

После установки производится пробное включение – без нагрузки. Если происходит отключение сети, то монтаж выполнен с ошибками.

Существуют переносные стабилизирующие устройства. Представляют собой короб с вилкой и несколькими розетками для подключения электроприборов. Являются переходниками между питающей сетью и нагрузкой.

Работа в сетях 380 В

Эксплуатация стабилизаторов в сетях 380 В:

• Стабилизаторы должны следить за равномерностью распределения тока по фазам.
• Применение трехфазных устройств необходимо в тех случаях, когда в сети 380 Вольт будут использоваться электродвигатели.
• Как правило, все потребители 220В, поэтому целесообразно применять комплект из 3 однофазных стабилизаторов. При выходе из строя одного из трёх устройств, подача электричества не прекратится, в отличие от случая с трехфазным. Замена вышедшей из строя фазы обойдётся в 3 раза дешевле.

При выборе стабилизирующего аппарата необходимо учитывать: стоимость оборудования, срок эксплуатации, быстродействие, удобство интерфейса, устройство регулировки, характеристику нагрузки бытовой сети.

Место установки защитных устройств

Приборы устанавливают в специально оборудованных помещениях – электрощитовых. Если такого нет, то местом установки могут стать тамбуры, кладовые, подсобки. Главное условие для комнаты – обеспечение качественной вентиляции.

При установке стабилизаторов в утопленные полки и ниши, необходимо отступить от стен на 10 см для исключения перегрева соседних поверхностей. Также рядом не должно быть легковоспламеняющихся материалов – пластиковых панелей, синтетических штор и т. д.

Выбор стабилизирующих устройств

Подбор стабилизаторов:

• По типу сети. На жилые дома с трехфазной электросетью устанавливается минимум один комплект для трехфазной нагрузки.

Однофазный устанавливают для потребителей, запитанных от сети

• По мощности. Характеристика прибора должна быть на ступень выше, отпущенной потребителю нагрузки. Для таких случаев следует учесть нагрузку всех защищаемых электроустановок.

В расчётах используют полную мощность, учитывающую (актив и реактив).

• Значение пускового тока. Учитывается при выборе защитных устройств как холодильники, насосы и другие, т. е. те, схема которых содержит асинхронные двигатели. Для этих аппаратов стабилизаторы выбирают с запасом до 25%.

Для защиты устройств электроосвещения используются стабилизаторы с точностью не менее 3%. Именно с этого значения можно зафиксировать мерцание ламп.

Стоит ответить на вопрос, что лучше один стабилизатор на дом или несколько для каждого электроприбора?

Для маломощных систем подходит схема установки одного комплекта на вводе. Такой способ защиты экономически оправдан.

Если предполагается использование большого количества электроустановок, то целесообразно ставить защиту на каждый прибор или на группу с учётом важности и экономической целесообразности.

ИБП используют для подключения дорогостояще техники: телевизоры, холодильники, компьютеры и т. д.

Установка реле напряжения. Видео

Каким образом осуществляется установка реле от защиты от перенапряжения, рассказывает это видео.

При проектировании электроснабжения жилого дома следует особое внимание уделить защите сети от перенапряжений. Применение комплексных мероприятий позволяет снизить риск аварийной ситуации до минимума. Также следует не забывать об элементарных правилах использования и содержания электроприборов. Это не только защищает жизнь людей, но и экономит средства на последующие ремонт и замену испорченного электрооборудования.

Молния - это мощный электрический разряд (рис. 5.32), образующийся при сильной электризации туч или земли. Разряды молнии могут возникать внутри облака, между соседними наэлектризованными облаками или между наэлектризованным облаком и землей. Электрическое поле облака имеет огромную напряженность - миллионы В/м. Когда большие противоположно заряженные области подходят достаточно близко друг к другу, некоторые электроны и ионы, пробегая между ними, создают светящийся ионизированный канал, по которому за ними устремляются остальные заряженные частицы. По мере продвижения ионизированного канала (лидера) к земле напряженность поля на его конце усиливается, и под его действием из выступающих на поверхности земли предметов выбрасывается ответный стример, соединяющийся с лидером. Так происходит молниевый разряд. Эта особенность молнии используется для создания молниеотвода.

Все производственные объекты должны быть оборудованы системой молниезащиты. Молниезащита промышленных зданий является обязательным элементом безопасности, способным предотвратить серьезный материальный ущерб и человеческие жертвы.

Первичное действие молнии - прямой удар - опасен термическим и механическим разрушением здания. При прямом попадании молнии в провода, в линии возникает перенапряжение, вызывающее разрушение изоляции электрооборудования, а большие токи обуславливают термические повреждения проводников.

Вторичное действие молнии характеризуется образованием электрических токов в замкнутых токопроводящих системах здания (электропроводке, трубопроводе и пр.). Процесс переноса электрических потенциалов, возникших при ударе молнии, по внешним металлоконструкциям (трубопроводам) в защищаемое здание может привести к пожару, взрыву, выходу из строя электрического и электронного оборудования (табл. 5.11).

Возможные последствия молнии

Проявления опасности	Поражающие факторы	Последствия
Прямой удар молнии в здание	Разряд до 200 кА, напряжением 1000 кВ, температура 30 000°С	Поражение людей, разрушение частей здания, пожары
Удаленный разряд при ударе молнии в коммуникации (до 5 км и больше)	Занесенный потенциал молнии через провода электроснабжения и металлические трубопроводы (возможный импульс перенапряжения - сотни кВ)	Поражения человека, нарушение изоляции электропроводки, выход из строя оборудования, потери баз данных, сбои в работе компьютерных систем
Близкий (до 500 м от здания) разряд молнии	Наведенный потенциал молнии в токопроводящих частях здания и электроустановках (возможный импульс перенапряжения - десятки кВ)	Поражение человека, нарушение изоляции электропроводки, возгорания, выход из строя оборудования, потери баз данных, сбои в работе компьютерных систем
Коммутации и короткие замыкания в цепи низкого напряжения	Импульс перенапряжения (до 4 кВ)	Выход из строя оборудования, потери баз данных, сбои в работе компьютерных систем

Еще одним из опасных проявлений молнии является ударная волна. Разряд молнии является электрическим взрывом и в некоторых аспектах похож на детонацию взрывчатого вещества. Он вызывает появление ударной волны, опасной в непосредственной близости.

Например, при скорости нарастания тока 30 000 ампер за 0,1 миллисекунду и диаметре ионизированного канала 10 см могут наблюдаться следующие давления ударной волны:

• - на расстоянии от центра 5 см (граница светящегося канала молнии) - 0,93 МПа (разрушение конструкций, тяжелые контузии человека);
• - на расстоянии 0,5 м - 0,025 МПа (разрушение непрочных строительных конструкций и травмы человека);
• - на расстоянии 5м - 0,002 МПа (выбивание стекол и временное оглушение человека).

Опасное действие молнии в отношении человека может проявляться в следующем: контактное поражение (от наведенных потенциалов на металлические части оборудования), офтальмологическое поражение (вспышка молнии), шаговое напряжение (при растекании тока молнии в земле), тупая травма (вследствие действия ударной волны), прямой удар (прямое попадание молнии в человека).

При проектировании системы молниезащиты учитывается назначение объекта, особенности его конструкции и географическое местоположения региона, напрямую связанное с интенсивностью грозовой деятельности.

Молниезащита промышленных зданий разрабатывается исходя из типа опасного воздействия, возникающего при электрическом разряде молнии. Все промышленные объекты нуждаются в индивидуально подобранных мерах защиты от воздействия атмосферных перенапряжений. Наибольшей опасности подвергаются высотные объекты, поэтому в первую очередь в защите нуждаются высотные здания, мачты, трубы, опоры ЛЭП.

Первичным источником повреждений является ток молнии. В зависимости от точки поражения различают следующие источники повреждений (табл. 5.12) :

• - S - удар молнии в здание (сооружение);
• - S2 - удар молнии вблизи здания (сооружения);
• - S3 - удар молнии в линии коммуникаций;
• - S4 - удар молнии вблизи линий коммуникаций.

В зависимости от характеристик защищаемого здания (сооружения) удар молнии может нанести различные повреждения. На практике при оценке риска различают три основных типа повреждений, которые могут появиться в результате удара молнии:

• - D - вред живым существам;
• - D1 - физическое повреждение здания (сооружения) и (или) линий коммуникаций;
• - D3 - отказ электрических и электронных систем.

Повреждение здания (сооружения) вследствие поражения молнией может быть ограничено частью сооружения или может простираться на несколько сооружений. Повреждения могут воздействовать на прилегающие к сооружению территории или окружающую среду (например химическое или радиоактивное заражение местности).

Каждый тип повреждения, один или в сочетании с другими, может привести к различным прямым и косвенным потерям в защищаемом сооружении. Тип возникающих потерь зависит от характеристик сооружения и его частей. Следует рассматривать следующие типы потерь:

• - L - связанные с гибелью и травмированием людей;
• - L2 - с полным или частичным разрушением общественных коммуникаций;
• - L3 - с нанесением вреда объектам культурного назначения;
• - L4 - экономические (связанные с разрушением здания (сооружения), его части и (или) нарушением или прекращением деятельности).

Установленные комбинации возможных повреждений и потерь в зависимости от типа источника }