Скачет напряжение в электросети: что делать

Параметры выбора разрядников и особенности их монтажа

Высота воздушных линий класса напряжения 6, 10 кВ не превышает 10 метров, поэтому вокруг обычно оказывается достаточно объектов, чтобы отвести прямой удар молнии. Индуктированные перенапряжения спровоцированы ударами молнии в рядом стоящие с линией объекты — деревья, здания, вышки сотовой связи, заводские трубы. На одноцепных ВЛ для защиты от индуктированных перенапряжений и их последствий разрядники устанавливаются по одному на каждую опору с регулярным последовательным чередованием фаз. На двухцепных ВЛ для защиты от индуктированных перенапряжений и их последствий разрядники устанавливаются по 2 шт. на каждую опору, на одну пару одноименных фаз, по одному разряднику на каждую цепь, с тем же принципом чередования защищаемых фаз, что и для одноцепных ВЛ. Для регистрации факта срабатывания разрядника применяется одноразовый индикатор, хорошо наблюдаемый с земли. Сработавший индикатор в случае необходимости может быть заменён на новый. Однако на возвышенностях, в полях, вдоль рек и в местах аномальной грозовой активности — например, в местах залегания железных руд, — ВЛ 6-10 кВ тоже могут быть подвержены прямым ударам молнии. В этом случае рекомендуется установка разрядников мультикамерных экранного типа РМКЭ-10, которые обеспечивают защиту от всех видов грозовых воздействий. Их монтируют по одному разряднику на каждую фазу на опоре.

Классификация электрооборудования по рабочему напряжению

Практическими экспериментами выявлено, что через установленную молниезащиту при ее пробое в электрическую схему здания вероятность проникновения импульсов разрядов более 6 киловольт составляет около 10%. Этот показатель взят за основу расчета и проектирования электроприборов, создания защит от высоковольтного перенапряжения, как наиболее вероятного.

Устройства защиты от импульсного перенапряжения бытовой электрической сети создаются для работы с этими группами напряжений.

Категория электроприборов №1

Изготавливаются с изоляцией, обеспечивающей защиту от импульсов напряжения, не превышающих 1,5 кВ. Устанавливаются внутри электрических приборов, работающих со сложной электронной схемой или полупроводниковыми элементами.

Категория электроприборов №2

Изоляция защищает от импульсов до 2,5 кВ. Применяется для бытовых электрических приборов, электрифицированного инструмента домашнего мастера: дрелей, перфораторов и подобных устройствах.

Категория электроприборов №3

Создаются с защитой изоляции от импульсов до 4 кВ. Она устанавливается на розетках и выключателях, электродвигателях, электрических плитах, электропроводке, внутри распределительных щитов.

Категория электроприборов №4

Изоляция выдерживает проникновение импульсов до 6 кВ. Ею снабжаются автоматические выключатели, разрядники, счетчики электроэнергии.

Поскольку электрические приборы ГРЩ своей изоляцией способны сами выдерживать импульсы напряжения до 6 кВ, то их защиту с помощью УЗИП не выполняют. А вот все остальные бытовые потребители нуждаются в защите — снижении возникающих перенапряжений до 1,5 кВ, как минимум. Эту задачу УЗИП и обеспечивает.

Средняя стоимость РН на российском рынке

Сейчас разберёмся, по какой стоимости можно купить реле напряжения 220В для дома, попутно отметив некоторые характеристики устройств. Средняя стоимость, отмеченная в таблице, указана по состоянию на апрель 2018 года.

Есть и более дорогие модели, но в сегодняшнем обзоре мы их рассматривать не будем. Те же, которые вошли в нашу таблицу, можно смело назвать идеальными по соотношению «цена−качество».

В чем причины перепадов напряжения в сети?

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

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

Один из способов защиты от перенапряжения сети на видео:

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

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

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

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

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

Пример монтажа реле напряжения на видео:

Скачки напряжения в электросети: что делать?

Если в квартире часто происходят скачки напряжения, то сначала узнайте, на чьём балансе находятся ваши сети. Если на балансе МКД, то обращайтесь в Управляющую компанию, если в СНТ — то к председателю садового общества.

Одновременно с этим сообщите о проблеме в энергоснабжающую организацию. Электросети внутри МКД находятся на балансе Управляющей компании, а за внешние сети отвечают энергетики.

Далее соберите подписи тех жильцов, у которых также бывают скачки напряжения. Напишите жалобу и отнесите её в УК, а также в РЭС, в отдел по работе с физлицами. Сейчас во многих городах при ресурсоснабжающих компаниях открыты центры обслуживания потребителей. Если в вашем городе такой центр существует, позвоните туда (телефоны и адреса можно посмотреть на сайтах компаний, например, Ленэнерго, Мосэнерго, Алтайэнерго).

Если вопрос никак не решается, то подайте жалобу на сайт Россетей, указав, что местные компании игнорируют проблему. Чтобы вопрос решался оперативнее, можно написать, что в доме проживают маленькие дети или ветеран войны, труда, инвалид, и такие скачки напряжения угрожают их жизни и здоровью.

А теперь представьте такую ситуацию: после колебания напряжения в сети не включается телевизор, холодильник, микроволновка и пр. Что делать, если сгорела техника от перепада или скачка напряжения? Опять же, в первую очередь обращайтесь в УК: звоните, оставляйте заявку. Не реагируют? Тогда зафиксируйте причинённый ущерб на бумаге и обратитесь в суд.

Действует ли гарантия на технику, испорченную вследствие скачка напряжения? Нет, данный случай не является гарантийным, так как по закону эти поломки являются следствием пользования техникой с нарушением правил пользования (превышение напряжения в 220W).

Однако судебная практика насчитывает тысячи дел, решённых в пользу потребителя, понёсшего убытки. Возмещение взыскивается с поставщика электроэнергии.

А теперь краткий алгоритм действий для тех потребителей, которые понесли убытки и из-за скачков напряжения в сети:

1. Зафиксируйте дату и точное время перепада напряжения.
2. Сдайте в ремонтную мастерскую вышедший из строя прибор; попросите мастера составить акт и указать причину поломки.
3. Оплатите услугу по ремонту, сохраните платёжный документ.
4. Составьте претензию, подробно описав в ней все обстоятельства случившегося. Приложите копию акта из сервисной мастерской. Потребуйте возместить сумму понесённых расходов по ремонту.
5. Направьте претензию поставщику электроэнергии; копию претензии с подписью сотрудника о принятии и печатью организации оставьте у себя.
6. Если по истечении 14 дней не последует никакой реакции, направьте исковое заявление в суд о возмещении ущерба в соответствии с п. 1 ст.13 вышеупомянутого закона.

В подавляющем большинстве случаев суд принимает сторону истца по таких спорам. Если не сможете составить претензию, исковое заявление, являться в суд самостоятельно, наймите юриста. Все расходы будут взысканы с ответчика.

Какие приборы в зоне риска?

Критическим считается 250 В и выше (для однофазной сети).

В электроприборах скачок выше этого показателя приводит к нагреву проводки и элементов устройств, что существенно снижает сроки их эксплуатации.

В имеющих магнитные трансформаторы, индукционные катушки, электромагнитные или микроволновые излучатели приборы (микроволновках, индукционных варочных панелях, индукционных котлах отопления) при повышении напряжения существенно растет мощность магнитного или индукционного потока. Это приводит к поломке приборов. В устройствах с электродвигателями и компрессорами (холодильники, стиральные машины, пылесосы, электрические насосы, кондиционеры, сплит-системы, кухонные миксеры, мясорубки, кофемолки) скачок напряжения резко увеличивает нагрузку на подвижные части этих приборов, на обмотки и контакты электродвигателей. Результат – также поломка. В электронных приборах и схемах управления высокое напряжение уничтожает элементы электронных плат, а скачок выше 300-400 В может привести к взрывам конденсаторов и других емкостных элементов, к перегреву электрических проводников и короткому замыканию. Как результат – не только поломка, но и воспламенение.

Категории УЗИП

По месту установки устройства импульсной защиты от повышенного напряжения делят на 3 класса: I (B), II (C), III (D).

Класс I (B)

Защита предохраняет от проникающих через молниезащиту высоковольтных разрядов при ударах молнии в дом или питающую линию электропередачи. Ее устанавливают на вводном электрическом щите здания.

Работа УЗИП при разряде молнии в молниеприемник

При ударе высоковольтного импульса в молниеприемник он проходит по молниеотводу к контуру заземления, разветвляясь на два потока в месте подключения РЕ шины:

1. примерно 50% тока уходит на потенциал земли;
2. столько же идет на питающую линию, разделяясь на два дополнительных маршрута (при пробое УЗИП) через PEN проводник и фазный провод — 25/25%.

Сила молнии редко превышает 100 кА, поэтому рабочий ток УЗИП на 25 кА считается достаточным.

Работа УЗИП при разряде молнии в ВЛ

На питающей ВЛ и трансформаторной подстанции уже стоят собственные разрядники. Они срабатывают при высоковольтном ударе и срезают часть импульса перенапряжения. На УЗИП вводного щита дома поступит уже пониженная мощность молнии и через него тоже пойдет ток импульса, но только срезанный.

Как и в предыдущем случае, уменьшенный импульс молнии разойдется на контур земли и PEN проводник.

Если ВЛ находится в плохом техническом состоянии, то ее разрядники не сработают, а весь ток молнии поступит на ввод дома и пройдет через УЗИП. В этой ситуации защита здания, рассчитанная напряжение на 6 кВ, не выдержит повышенный потенциал разряда и сгорит.

Чтобы исключить подобную ситуацию необходимо:

• иметь четкое представление о техническом состоянии питающей ВЛ и ее защите;
• при плохом качестве линии добиться от электроснабжающей организации установки надежных разрядников на ближайшей к дому опоре, которые будут выполнять защитную функцию.

Класс II (C)

Осуществляется защита схемы токораспределения системы электропроводки здания при возникновении коммутационных помех. Дополнительное назначение — вторая ступень защиты от ударов молнии.

Монтируется в распределительном щите дома.

Класс III (D)

Выполняется дополнительная защита подключенных потребителей от оставшихся импульсов напряжения с фильтрацией помех высокой частоты.

Устанавливают около потребителей электроэнергии.

Стабилизаторы напряжения

Стабилизатор (нормализатор) напряжения применяется для поддержания стабильного и качественного напряжения в сети. Его назначение — поддерживать выходной сигнал на уровне 220 вольт, независимо от его уровня на входе. Стабилизатор не улучшает форму сигнала, не исправляет синусоиду, а только корректирует величину напряжения. При этом стоит заметить, что к стабилизаторам, вносящим изменение в синусоиду входного сигнала из-за своей конструкции, подключать приборы содержащие электродвигатели нельзя, так как это приводит к их перегреву.

Виды и их параметры

Стабилизаторы выпускаются с точной регулировкой, но с медленным реагированием на изменение входного сигнала (электромеханические) или с высокой скоростью реакции, но с погрешностью при подстройке уровня сигнала. Перед тем как подобрать себе вид оптимального нормализатора, необходимо померить уровень сигнала в сети. Измерения проводятся в разное время суток на протяжении недели.

Таким образом, определяется требуемый диапазон работы, а при возможности нужно исследовать, насколько быстро изменяется величина напряжения, и вид стабилизатора. Если величина изменяется медленно, оптимальным будет электромеханический тип. Если существуют резкие провалы, то ступенчатый. По принципу работы различают:

1. Релейные. Основными радиоэлементами, входящими в состав такого типа устройств, являются многообмоточный трансформатор и мощные реле. При отклонениях сети от номинального напряжения происходит автоматическое переключение обмотки с использованием силового реле. Такой нормализатор характеризуется низкой ценой, но главный его недостаток в ступенчатой подстройке величины напряжения. При этом на выходе получается уже не чистая синусоида.
2. Сервомоторные. Другое название — электромеханические. В работе используется автотрансформатор и двигатель, последним управляет система контроля. Обладает: низкой ценой, плавной регулировкой, компактными размерами и чистой синусоидой на выходе. К недостаткам относят шум и низкую скорость срабатывания.
3. Инверторные. Действуют на основе двойного преобразования, сначала переменный ток в постоянный, а затем снова в переменный. Всё управление происходит с применением микроконтроллера. Работают в большом диапазоне входного сигнала с высокой скоростью реагирования. Обеспечивают защиту и от импульсных помех, но при этом являются самыми дорогими устройствами.
4. Симисторные. Принцип работы такой же, как у релейного типа, но вместо механических узлов используются полупроводники, работающие в режиме ключа. Отличаются быстротой срабатывания и высоким коэффициентом полезного действия. При этом они совершенно бесшумные, но сложны в своих схемотехнических решениях.
5. Феррорезонансные. Для бытового применения не используются, так как имеют большой вес и высокий уровень шума. Работают на эффекте феррорезонанса.

При изготовлении стабилизаторов используются различные методы достижения стабильного сигнала на выходе устройства. Любой нормализатор обязан поддерживать напряжение в допустимом диапазоне при его отклонении. Если отклонение составит большее значение, стабилизатор отключится и прервёт подачу электричества к подключённой нему нагрузке. Нормализаторы характеризуются такими параметрами:

1. Максимальное входное напряжение. Это максимальный уровень сигнала, понижающийся стабилизатором до 220 вольт.
2. Минимальное входное напряжение. Это минимальный уровень сигнала, повышающийся стабилизатором до 220 вольт.
3. Выходное напряжение. Величина максимального выходного напряжения, подающегося со стабилизатора на нагрузку.
4. Полная мощность. Пиковая мощность, которую может выдержать устройство, измеряется в ВА.
5. Вид индикации. Может использоваться цифровой экран или аналоговые приборы.
6. Тип. Принцип работы.
7. Количество фаз. В зависимости от типа электропроводки бывают двух видов: однофазные и трёхфазные.

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.

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.

Заметим, что блоки питания большинства современных электронных приборов уже имеют аналогичные схемы в своем составе. Иными словами, подобные сетевые фильтры можно рассматривать как удлинители с дополнительной фильтрацией и сервисными возможностями.

3-х фазная схема в нормальном режиме

Однако остается главный вопрос, как же это все взаимосвязано с обрывом нуля и перенапряжением в розетках? Дело в том, что напряжение изначально из трансформаторных будок ТП и КТП, выходит и приходит в щитовую дома по 3-х фазной схеме, а не по однофазной, как мы рисовали выше.

Что она из себя представляет? В общем случае это четыре проводника:

ноль

и три фазы А-В-С

От каждой фазы подключается отдельный потребитель (квартира, дом) или группа потребителей (несколько квартир в подъезде). При этом ноль у всех общий.

Между фазой и нолем будут привычные нам 220V, а между двух фаз — те самые 380V. При нормальных условиях все лампочки и токоприемники работают исправно.

Можно подключать разную нагрузку, разного номинала, это никак не будет вызывать перенапряжение. Ток в данной схеме течет по каждой фазе, проходит через своего потребителя и уходит через ноль.

Причины возникновения и опасность скачков напряжения

В момент перепада напряжения в электрических сетях его амплитуда изменяется на короткий промежуток времени. После этого она быстро восстанавливается с параметрами, приближенными к начальному уровню.
Подобный импульс электрическим током продолжается буквально в течение нескольких миллисекунд, а его возникновение обусловлено следующими причинами:

• Грозовые разряды. Вызывают скачки напряжения до нескольких киловольт, которые не сможет выдержать ни один прибор. Подобные перепады нередко становятся причиной отключения сети и пожара.
• Перенапряжение, вызываемое процессами коммутации, когда подключаются или отключаются потребители с высокой мощностью.
• Явление электростатической индукции при подключении электросварки, коллекторного электродвигателя и другого аналогичного оборудования.

Опасность последствий от перенапряжений наглядно отражается на рисунке, где грозовой и коммутационный импульсы существенно отличаются от номинального сетевого напряжения. Изоляционный слой в большинстве проводов рассчитан на значительные перепады и пробоев обычно не случается. Часто импульс действует очень недолго и напряжение, проходя через блок питания и стабилизатор, просто не успевает подняться до критического уровня.

Иногда слой изоляции сети 220 В может не выдержать возрастающего напряжения. В результате случается пробой, сопровождающийся появлением электрической дуги. Для потока электронов образуется свободный путь в виде микротрещин, а проводником служат газы, наполняющие микроскопические пустоты. Этот процесс сопровождается выделением большого количества тепла, под действием которого токопроводящий канал расширяется еще больше. Из-за постепенного нарастания тока, срабатывание защитной автоматики немного запаздывает, и этих нескольких мгновений вполне хватает, чтобы вывести из строя в частном доме всю электропроводку.

Особую опасность представляют повышенное и пониженное напряжение, находящееся в таком состоянии долгое время. В основном это происходит по причине аварийных ситуаций, которые требуется устранить, чтобы ток пришел в норму. Других способов нормализации и каких-либо специальных приборов, защищающих от этого явления, не существует.

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.

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.

Реле напряжения

Что касается реле напряжения, а также устройств, имеющих соответствующую функцию (стабилизатор, источник бесперебойного питания и др.), то следует учитывать, что данные устройства могут работать в заданных пределах рабочего напряжения, тока и мощности, их изоляция не способна выдерживать высокие напряжения.

   Защита от перенапряжения с помощью реле напряжения

Поэтому в случае попадания молнии грозовой импульс повредит реле напряжения. И другие устройства не только выйдут из строя, но также повредятся электроприборы, включенные в сеть, так как опасный импульс пойдет дальше по электропроводке и включенным в сеть бытовым электроприборам.

То есть реле напряжения не может выполнять функцию защиты от грозовых импульсов. Но все же данное защитное устройство должно быть установлено в домашнем распределительном щитке. Реле напряжения осуществляет отключение электропроводки в случае выхода напряжения за границы допустимых пределов, так как чрезмерное снижение или увеличение напряжения бытовой электрической сети может привести к выходу из строя бытовых электроприборов.

Классификация электрооборудования по рабочему напряжению

Практическими экспериментами выявлено, что через установленную молниезащиту при ее пробое в электрическую схему здания вероятность проникновения импульсов разрядов более 6 киловольт составляет около 10%. Этот показатель взят за основу расчета и проектирования электроприборов, создания защит от высоковольтного перенапряжения, как наиболее вероятного.

Устройства защиты от импульсного перенапряжения бытовой электрической сети создаются для работы с этими группами напряжений.

Категория электроприборов №1

Изготавливаются с изоляцией, обеспечивающей защиту от импульсов напряжения, не превышающих 1,5 кВ. Устанавливаются внутри электрических приборов, работающих со сложной электронной схемой или полупроводниковыми элементами.

Категория электроприборов №2

Изоляция защищает от импульсов до 2,5 кВ. Применяется для бытовых электрических приборов, электрифицированного инструмента домашнего мастера: дрелей, перфораторов и подобных устройствах.

Категория электроприборов №3

Создаются с защитой изоляции от импульсов до 4 кВ. Она устанавливается на розетках и выключателях, электродвигателях, электрических плитах, электропроводке, внутри распределительных щитов.

Категория электроприборов №4

Изоляция выдерживает проникновение импульсов до 6 кВ. Ею снабжаются автоматические выключатели, разрядники, счетчики электроэнергии.

Поскольку электрические приборы ГРЩ своей изоляцией способны сами выдерживать импульсы напряжения до 6 кВ, то их защиту с помощью УЗИП не выполняют. А вот все остальные бытовые потребители нуждаются в защите — снижении возникающих перенапряжений до 1,5 кВ, как минимум. Эту задачу УЗИП и обеспечивает.