Схемы защиты от перенапряжения 220в. Защита от перенапряжения,перенапряжение в доме, реле напряжения,обрыв нуля,защита электроприборов, скачки напряжения

Защита от перенапряжения - это функция источника питания, которая отключает оборудование, когда напряжение превышает заданный параметр. Перенапряжения могут возникать в самом источнике или в распределительных сетях и длиться всего несколько миллисекунд, однако даже столь недолговременное проявление электромагнитных воздействий на бытовые приборы губительно, особенно для электронного оборудования, содержащего полупроводниковые компоненты.

Причины возникновения аварийных ситуаций в бытовой электросети

Основные факторы перегрузок в сети 220 и 380 Вольт:

• грозовые разряды, молнии - самые высокоэнергетические явления на Земле;
• неправильная эксплуатация оборудования и низкий уровень квалификации персонала электросети;
• нарушение правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок, в результате чего у потребителя будет не 220 В, а 380 В или менее 110 В;
• искра статического электричества;
• обрыв нулевого провода;
• импульсное напряжение из-за попадания грозы в линию электропередач;
• перепады тока в сети из-за одновременного включения большого количества приборов и оборудования.

Последствия перенапряжения в сети

Воздействие состояния перенапряжения может полностью вывести из строя электрооборудование, вызывать сбои в работе устройств, привести к пожарам, а порой и к взрывам. По количеству случаев второе место в стране занимают пожары, вызванные перенапряжениями в сети, когда ток мгновенно растет до сотни тысяч ампер, резко выделяется огромное количество тепла в электропроводке или приборах, с последующим воспламенением их изоляции или пластмассовых изделий.

Перепады напряжения губительно влияют на все бытовые электроприборы, защитить их можно только применяя специальное устройство защиты от перенапряжения.

Виды защитных устройств

Для борьбы с сетевыми перепадами напряжения существует много различных устройств, которые легко установить самостоятельно. Изделия помогают максимально эффективно защитить свой дом и близких людей от аварийных ситуаций, вызванных перенапряжением сети.

Существует несколько видов защитных устройств от перенапряжения:

1. Стабилизатор напряжения - контролирует размер сетевого напряжения.
2. Источник бесперебойного питания (ИБП) - устройство аварийного поддержания работоспособности оборудования при отключении основного источника, выполнен по принципу резервного аккумулятора. ИБП все же отличается от автономной системы питания, так как обеспечивает молниеносную защиту, питая прибор от энергии батарей. Время аварийной работы ИБП очень короткое (несколько минут), но этого достаточно для запуска другого источника или правильного отключения приборов от сети.
3. Автоматический выключатель - электрическое устройство с функциями, аналогичными функции плавкого предохранителя. Защита от перенапряжения сети самых простых выключателей обеспечивается соленоидом, который активируется чрезмерным увеличением тока. Малые автоматические выключатели широко используются вместо плавких предохранителей для защиты электрических систем в домах и квартирах.
4. Сетевой фильтр - защитное устройство со встроенной электронной схемой защиты от импульсных, низко- и высокочастотных сетевых помех путем их сглаживания.
5. Ограничитель перенапряжения нелинейный (ОПН) — устройство, защищающее оборудование от коммутационных перенапряжений и молний, является лучшим средством защиты.
6. Трансформаторы (понижающие и повышающие) - изменяют напряжение до рабочего, когда в сети наблюдается регулярная просадка или подъем напряжения, из-за чего приборы не могут функционировать в полную силу.
7. Устройства защитного отключения (УЗО) - наиболее распространенные средства защиты людей от опасности удара электрическим током при касании устройств и оборудования под напряжением, а также для защиты от пожара, вызванного токами утечки. Другие средства защиты эти функции выполнять не могут, так как реагируют только на перегрузку сетей.

Источники возникновения импульсных помех

Импульсная помеха (ИП) создается мгновенным всплеском напряжения в электросети с амплитудой более 4-6 тыс. В. ИП бывают в виде одиночного или множества (пачки) чередующихся импульсов. Это самая распространенная «болезнь» электросетей и наносит непоправимый вред электронным компонентам бытовой техники. Защита от ИП — питание оборудования с помощью сетевых фильтров. Другие системы защиты электрооборудования практически не настроены на защиту от ИП, поэтому не могут ее обеспечить.

Различают источники ИП:

1. Природные источники — удары молний поблизости с электросетями (воздушными или подземными), зона действия до 20 км.
2. Техногенные источники — процессы коммутации в период оперативного управления системами электропередач (включения/выключения) и аварийных ситуаций на трансформаторных подстанциях.

Согласно оперативным данным, наиболее часто встречаются ИП техногенного характера, что объяснимо уровнем изношенности сетей и большой потребительской нагрузкой.

Классы безопасности оборудования по защите от ИП

В зависимости от мощности импульса, оборудование по защите от ИП делится на классы:

• молниезащита - 0 (А);
• вводный щит для сооружения I (B);
• электрощиты для помещений - II (C);
• оборудование по ГОСТ- III (D).

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)

Различают УЗИП - варисторы и разрядники различных конструкций, обычно имеющие индикаторы, подающие сигнал об отключении. Варисторы обладают определенными недостатками: после срабатывания они должны остыть, что снижает уровень готовности грозозащиты при неоднократных ударах молний. Они крепятся на DIN-рейку, поэтому их легко заменить в случае необходимости.

Защита от перенапряжения и надежность применения устройства зависит от эффективности заземления с равными потенциалами TN-S или TN-CS, разделением защитного и 0-провода. УЗИП устанавливают с шагом 10 м по кабелю, чем обеспечивается расчетная последовательность срабатывания УЗИП.

На воздушных линях УЗИП устанавливается из разрядников и плавких вставок, в общем домовом щитке — варисторы кл. I, II, а на этажах — III кл. При необходимости дополнительной защиты розетки оборудуют в виде сетевых удлинителей.

Устройство защиты от скачков напряжения 220 вольт для дома

Защита от перенапряжения 220 В - это та задача, которую придется решать самим: думать головой и собирать защиту собственными руками. Современная бытовая и вычислительная техника безопасно работает от 190 до 240 В. Скачок напряжения создает разрушительные последствия для техники, когда напряжение мгновенно увеличивается в разы и резко падает.

Наиболее распространенные причины перенапряжения:

• одновременное отключение/включение большого количества приборов;
• повреждение 0-провода;
• попадание молнии в ЛЭП;
• обрыв провода внешним объектом;
• нарушения схемы подключения проводов в щите.

Промышленность выпускает большой список приборов, способных достаточно надежно обеспечить защиту от перенапряжения сети 220 В, бытовых приборов - от повреждения и высоких параметров сети:

1. РКН (реле контроля напряжения) устанавливаются, когда перепады напряжения - явление редкое. РКН - прибор, отключающий электрическую цепь при изменении разности потенциалов и включающий, когда параметры сети нормализуются, должен иметь собственную мощность, превышающую общую мощность подключенного оборудования.
2. ДПН (датчик перепадов напряжения) срабатывает при изменении разности потенциалов. ДПН вызывает утечку тока, ее обнаруживает уже другой автомат - УЗО, он же и отключает сеть.

Стабилизаторы напряжения

Для нормальной эксплуатации электрического оборудования напряжение должно поддерживаться в диапазоне от 190 В и до 240 В. Защита от импульсных перенапряжений происходит при превышении допустимых параметров, например вызванных сварочными работами, выполняемыми недалеко от дома, или появлениями тока короткого замыкания в общей домовой электросети. В этом случае стабилизатор мгновенно отключает электричество. После стабилизации сети защитное устройство самостоятельно подает напряжение на приборы потребителя.

Сетевые фильтры

Если фильтр не может справиться с помехами, то он отключает питание встроенным предохранителем. Защита от перенапряжения применяется для бытовых многоуровневых компьютерных сетей. Схема сетевого фильтра обеспечивает один из самых простых, дешевых и эффективных способов защиты от перенапряжения. Обычно это связано с регулируемым выходом и защищенным контуром или нагрузкой. СФ, функционирующие на базе транзистора, управляют выходным током и напряжением. Устройство защиты отключает оборудование, когда напряжение превышает заданное значение.

Защита от перенапряжения с использованием разрядников

Грозовые, квазистационарные и коммутационные перенапряжения воздействуют на работоспособность электрооборудования. Основные защитные устройства — РВ (вентильные разрядники) и ОПН (нелинейные ограничители перенапряжений). Надежность их работы зависит от:

• Выбора числа устройств, их параметров и места расположения.
• Внутренней защиты от перенапряжений самого разрядника, который не защищен от такого вида воздействия.
• Испытаний в нормальных условиях, они не должны пробиваться.

Разрядники для защиты от перенапряжений (варистор) состоят из резистора и искрового просвета, соединенных последовательно. Такая схема подключения меняет характеристики во влажной среде, поэтому их герметично закрывают. Этот вид разрядников срабатывает бесшумно и не дает выбросов газа и пламени.

Явление перенапряжения в наших сетях не редкость, системы электроснабжения устарели, так как не рассчитаны на современный возросший бытовой уровень жизни потребителей. Раздувшиеся нагрузки потребления электричества разрушают изношенные сети, в результате чего перепады напряжения случаются все чаще и чаще.

Подводя итог, следует сказать, что методы защиты от перенапряжения, конечно, рассчитаны на защиту от поражения высоким напряжением оборудования и людей, но не дают гарантии на 100%. Во время грозы и коммутационных явлений в сети лучшая защита всегда — это полное отключение от электросети дорогостоящего оборудования.

На сегодняшний день у каждого из нас в квартирах установлено огромное количество дорогостоящих электроприборов. И безусловно хочется иметь в розетках всегда «стабильные» 220 Вольт, чтобы техника работала исправно и была под защитой от перенапряжения.

Но в реальности у каждого хотя бы раз в жизни случались неприятные моменты, причем виноватыми в них были даже не вы, а не качественное обслуживание электрохозяйства энергосетевыми компаниями.

Только после этого большинство пользователей задумываются, а можно ли себя защитить и обезопасить от этих моментов, при этом понеся минимальные затраты. Каждый выкручивается в меру своих финансовых возможностей. Покупают источники бесперебойного питания на дорогостоящее оборудование, стабилизаторы напряжения или монтируют стационарные в электрощиток. При этом чтобы , нужны определенные знания.

А что делать если места в щитке нет, а приглашать электрика или переделывать проводку нет желания? В этом случае вам помогут реле напряжения в розетку. Вот сравнительная таблица двух наиболее распространенных марок:

Параметры	Реле РН-101М	Реле Zubr R116y
Нижний предел отключения напряжения	160В	120В
Верхний предел отключения напряжения	280В	280В
Время АПВ	5-900 сек	3-600 сек
Минимальное время отключения	0,12 сек	0,05 сек
Рабочая температура	от -25 до +40	от -5 до +45
Защита от перегрузки	есть	нет
Защита от импульсных помех	есть	нет
Калибровка показаний напряжения	нет	есть
Отключение нагрузки кнопкой	нет	есть
Цена	1700 руб	1400 руб

Рассмотрим подробнее каждое из них.

Реле напряжения в розетку РН-101М

Выпускается оно известной российской фирмой Новатек-Электро.

Технические характеристики устройства:

Очень частые перенапряжения в сети 220В происходят именно в моменты включения электроэнергии на подстанции после длительного простоя, вызванные разными причинами (плановый ремонт или устранение повреждения после короткого замыкания). Это крайне пагубно сказывается на работе таких бытовых приборов как холодильник. Подключив его не напрямую, а через реле розеточного типа РН-101М, можно выставить время повторного запуска.

Что это такое? Это время через которое включится само реле, после подачи напряжения в квартиру. Для РН-101М его можно задать от 5 до 900 секунд. Тем самым на ваш прибор будет подано напряжения уже после всех переходных процессов, без риска выхода из строя двигателя или других элементов.

Помимо этого, внутри устройства смонтирован сетевой фильтр. Он защищает электронику от высоковольтных сетевых помех. А еще для защиты от перегрузок имеется внутренний автомат на ток до 15А. В общем это не розетка, а целый комплекс защит в миниатюрном корпусе.

В верхней левой части корпуса расположена кнопка автоматической защиты от перегрузки. Когда автомат выбивает, для включения реле, кнопку нужно нажать вниз, наподобие старых автоматических пробок в щитке счетчика.

Справа находится цифровой индикатор. Под ним светодиод, фиксирующий состояние нагрузки (включена-отключена). И регулировочные кнопки: минимального, максимального напряжения и времени АПВ.

С холодильниками и другим компрессорным оборудованием будьте внимательны. Для них нельзя выставлять порог менее разрешенного заводской инструкцией. Так что если ее у вас нет, попробуйте найти хотя бы в интернете.

Кроме этого, задержка времени автоматического повторного включения для холодильников и кондиционеров должна быть не менее 4-х минут.

Также не забывайте про погрешность прибора. Например вы нашли в документации, что электроника на вашем оборудовании может безопасно работать максимум при 255 Вольт. Долгая работа при 256 Вольт и все — смерть прибору.

Вы выставляете уставку на реле в розетке ровно в 255 В, при этом забыв, что заявленная погрешность у реле до 3 Вольт. Ночью в сети происходит длительное превышение напряжения величиной 258 В, такое не редко случается в часы минимума нагрузок. Реле его не почувствовало из-за погрешности и не сработало, тем самым спалив всю электронику.

Подготовка к работе

Включите реле в розетку. Регулировочными кнопками установите минимальное, максимальное напряжение и время АПВ. При этом на индикаторном экране будет отображаться выставляемое значение. На этом все, реле напряжения готово к работе. Можно через него включать в розетку вилку защищаемого оборудования.

Работа реле РН-101М

Если все нормально, то на табло отображается уровень напряжения в розетке и горит зеленым цветом светодиод.

Когда произошел резкий скачок, реле автоматически отключает напряжение в розетке. Светодиод уже гореть не будет, а на табло выводится повышенное значение напряжения в мигающем режиме. После нормализации параметров на индикаторе начинается обратный отсчет в секундах, который вы выставили до включения нагрузки. И по его завершении реле подает напряжение переходя в нормальный режим.

Если напряжение в норме, но произошла перегрузка по току, срабатывает внутренний автомат. Кнопка отщелкивается, светодиод начинает моргать, на табло по-прежнему горит значение напряжения в сети. Сначала выясните что послужило причиной отключения, вытащите вилку из реле и нажав кнопку, включите автомат. После этого выждите несколько минут, чтобы тепловой элемент зашиты остыл и включите нагрузку заново.

Для того чтобы реле не срабатывало ложно, например каждый раз при включении холодильника происходит кратковременная посадка напряжения на время несколько десятых секунд, в реле предусмотрели фиксированную задержку. Даже когда напряжение падает плавно и равномерно, устройство отключится не сразу, а через 7 секунд. Если же произошла глубокая и резкая просадка (ниже 145В), отключение произойдет через 0,12 секунд.

При превышении заданных параметров такой долгой задержки уже нет, так как здесь уже больше вероятность выхода из строя аппаратуры. И реле отключит питание в розетке через 1 секунду (при плавном подъеме). При скачке — время отключения также 0,12сек.

Устройство абсолютно работоспособно во всех розетках, хоть с заземляющим проводником, хоть без него.

Цена реле напряжения в розетку РН-101М равняется в среднем 1700 рублей. Но за эту цену вы получаете сразу три защитных устройства вместо одного!

Реле напряжения Zubr R116y

Zubr R116y еще одна популярная модель реле выполняющая функцию защиты от перенапряжения сети 220В, но уже другого производителя. Также предназначена для простого включения в розетку.

Важное замечание: устройство нельзя подключать после ИБП (источников бесперебойного питания) это может вывести его из строя.

Характеристики его следующие:

Через розетку реле желательно подключать нагрузку не более 75% от указанной в паспорте (номинальный ток 16А, мощность 3000Ва). Почему это так? Дело в том, что при повышенном напряжении возрастает мощность одного и того же оборудования.

Например вы подключили через реле кондиционер мощностью 3кВт. Но это его мощность при напряжении 220В. А если верхний порог на отключение выставлен в 260В, то мощность того же самого кондиционера в момент отключения уже будет — 4,19кВт. И при отключении такой нагрузки реле может не выдержать и сгореть. Чтобы правильно рассчитать разрешенную для подключения мощность воспользуйтесь формулой:

Главные отличия от РН-101М:

• ⚡ регулировка пределов выполняется кнопками, что субъективно более удобно чем миниатюрные крутящиеся ручки
• ⚡ более быстрое время срабатывания при перенапряжении
• ⚡ более широкий диапазон настроек по минимальному напряжению (от 120В)
• ⚡ есть функция отключения нагрузки без вытаскивания вилки с розетки
• ⚡ есть корректировка показаний напряжения на дисплее

• ⚡ нет защиты от перегрузки
• ⚡ нет защитного фильтра от импульсных помех
• ⚡ более теплолюбивое (минимальная температура для нормальной работы от -5, против -25 у РН-101М)

Настройка реле напряжения Зубр R116у

Первоначальные (заводские) настройки пределов срабатывания таковы:

• ⚡ Umin=198В
• ⚡ Umax=242В

В общем выставлены рекомендуемые пределы + — 10% от считающегося стандарта в 220В. Хотя по новым правилами (ГОСТ 29322-2014) на сегодня стандарт это 230В!

При первом включении и нормальной работе реле — горит зеленый светодиод и на табло отображаются показания напряжения в розетке.

Если вас не устраивают заводские настройки можете выставить свои значения пределов. Нажав на кнопку плюс, устанавливайте верхний порог напряжения, нажав на кнопку минус — нижний.

Быстрое нажатие средней кнопки покажет из-за какого напряжения (повышенного или пониженного) реле отключилось в последний раз.

Чтобы установить время АПВ (повторного включения) 2 раза нажмите на среднюю кнопку. После этого кнопочками + и — увеличивайте или уменьшайте время в секундах от 3 до 600.

Реле контроля напряжения Zubr R116y имеет функцию отключения нагрузки без вынимания вилки прибора из розетки . Для этого длительно нажмите на среднюю кнопку (до 6 секунд) появится надпись OFF и реле вместе с нагрузкой выключится. Чтобы ее включить повторите ту же самую процедуру.

Еще одним плюсом реле можно считать возможность подкорректировать показания напряжения, которые отображаются на дисплее. Если вы уверены что ваш вольтметр или мультиметр показывает правильные значения, а реле на несколько вольт «врет», то можно эти значения подогнать под правильные. Нажимаете на среднюю кнопку 9 секунд (пока не появится надпись ПоП), и далее кнопками + и — подгоняете вольтаж под нужный результат.

Когда на экране неожиданно высветилась надпись ПРГ не пугайтесь — это сработала защита от перегрева. Скорее всего в розетке был плохой контакт. Из-за него реле начало греться, а так как в нем стоит защита от перегрева при температуре контактов более 80С , она и сработала, предотвратив пожар. Для дальнейшей работы реле должно остыть до температуры в 60С, и нажав любую из кнопок, оно запустится вновь.

Стоимость реле напряжения Zubr R116y в интернет магазинах начинается от 1400 рублей.

Подводя итог можно сделать вывод, что если вам необходима защита от перенапряжения для какого-нибудь отдельного устройства, реле напряжения в розетку это лучший вариант. Никаких затрат на вызов электрика, никаких переделок с проводкой.

А вот если одновременно нужна защита для нескольких электроприборов (холодильник, телевизор, компьютер, кондиционер), то тут уже нужно смотреть в сторону стандартного реле устанавливаемого в щитке, так как этот вариант обойдется в несколько раз дешевле.

Содержание:

В современных условиях постоянно растет потребление электрической энергии. Это связано с появлением у населения большого количества компьютеров, кондиционеров, различной электронной аппаратуры и другой бытовой техники. Большинство этих приборов обладает повышенной чувствительностью, поэтому все более актуальной становится защита от перенапряжения сети. Оно представляет серьезную опасность для электрооборудования, находящегося в постоянном подключенном состоянии. Для того, чтобы избежать серьезного материального ущерба, необходимо точно знать причины перепадов напряжения и основные методы борьбы с этим явлением.

Отчего в сети возникает перенапряжение

Чаще всего перепады напряжения в сети возникают в результате аварий или неравномерного потребления электроэнергии. В таких ситуациях возникает повышенное напряжение, при котором вся домашняя аппаратура вынуждена работать в течение определенного времени. Такие условия эксплуатации приводят к ускоренному износу бытовых приборов. Они могут полностью выйти из строя и стать причиной возгорания.

Наиболее распространенные причины перенапряжения сети

• Как правило, к одной сети производится подключение большого количества различных объектов, в том числе и промышленных предприятий. При одновременном включении бытового и производственного оборудования вполне возможны скачки напряжения.
• В жилых домах может произойти нулевого провода. В результате, на линии, питающей розетки, появляется избыточное напряжение. Вместо напряжения фаза-ноль, составляющего 220 вольт, появляется напряжение фаза-фаза, с напряжением уже в 380 вольт.
• Нарушения работы сети часто происходят из-за неграмотных и безответственных действий электрика, а также, так называемых домашних мастеров, не имеющих знаний в электротехнике. При выходе из строя проводов, они неправильно проводят подключение. Таким образом, высокое напряжение может появиться в любой квартире и вывести из строя всю технику.
• Серьезную угрозу представляют грозовые разряды около линий электропередачи. Их действие передается по сети и разрушает все включенные приборы.

Чтобы не допустить последствий от воздействия перенапряжения нужно заранее принять меры и обезопасить свое жилье.

Как защититься от действия перепадов напряжения

Прежде всего, для обслуживания и ремонта электрических сетей должны привлекаться специалисты, хорошо разбирающиеся в электротехнике. Это позволит значительно снизить опасность появления перепадов напряжения, вызванных неправильными действиями.

В быту следует применять стабилизаторы напряжения. Они являются идеальным вариантом для защиты дорогостоящей аппаратуры, выдавая напряжение высокого качества. При работе на компьютерной технике лучше всего использовать источники . Они помогут сохранить ценную информацию в случае проблем с напряжением в сети.

Хороший защитный эффект дает одновременное использование и датчиков превышения напряжения (ДПН). Этот способ считается наиболее простым и доступным для населения. С помощью УЗО производится отключение сети при пробое или утечке тока. Оно устанавливается во всех новых и реконструируемых электрических сетях. В зависимости от типа, УЗО могут быть электромеханическими и электронными.

Датчик ДПН представляет собой устройство, которое применяется, когда необходима защита от перенапряжения сети. Его конструкция позволяет работать вместе с любыми типами устройств защитного отключения. ДПН могут работать при токах утечки от 10 до 300 мА, применяются в трехфазных и однофазных сетях. При появлении в сети перенапряжения датчик подает сигнал на УЗО для своевременного отключения потребителей. В результате, скачки напряжения совершенно не действуют на бытовую технику. В дальнейшем, питание восстанавливается обычным включением УЗО.

• Инженерные системы ,
• Электрика

Как организовать защиту от перенапряжения сети в частном доме

Наличие в доме дорогостоящей электробытовой и электронной технике, природные катаклизмы и низкое качество электроснабжения в городских сетях вынуждают собственников жилья принимать меры, чтобы минимизировать возможный ущерб от вышеуказанных факторов.

В данной статье речь пойдёт о практических мерах по , которые можно реализовать при организации электроснабжения частного дома. Причём эти работы можно выполнить как при новом строительстве, так и при модернизации существующих систем электроснабжения частного дома.

Я выполнял указанные работы при переводе электропитания дома с однофазной на трёхфазную схему. Причём работы были не только выполнены, но и приняты представителями горэлектросетей без замечаний, а правильное функционирование приборов и эффективность защиты от перенапряжения проверена на практике в процессе эксплуатации. Известно, что основным условием подключения к городским электросетям является выполнение технических условий (ТУ), которые выдаются собственнику жилья. Как показал личный опыт, надеяться на то, что в данных ТУ будут отражены все мероприятия по безопасной эксплуатации электрооборудования, можно с определённым скептицизмом. На фото ниже показаны ТУ, выданные мне в горэлектросетях.

Примечание: пункты, помеченные на фото красным цветом, были мной реализованы самостоятельно ещё до получения тех. условий. Пункт, помеченный синим цветом, больше обусловлен интересами самих горсетей (защитить себя от ответственности за ущерб перед собственником дома по причине возможных проблем в зоне их ответственности).

Поэтому при разработке проекта схемы электроснабжения частного дома было решено использовать дополнительные меры по защите электрооборудования, которые не были отражены в ТУ. Ниже на фото показан фрагмент проекта электроснабжения моего жилого дома.

Как видно из фото, в учётно-распределительном шкафу (ЩР1), устанавливаемом внутри дома, предусмотрено устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП-II) согласно требованиям ТУ, выданных городскими электрическими сетями.

Так как ввод в дом осуществляется по воздушной линии, то с учётом требований ПУЭ (правил устройства электроустановок), на вводе в дом должны устанавливаться ограничители перенапряжений, что и было мной учтено в проекте (УЗИП-I на фото), которые установлены в шкафу (ЩВ1) на фасаде здания. Для защиты индивидуальных электроприёмников в доме используются ИБП (источники бесперебойного питания) и стабилизаторы напряжений.

Таким образом, защита электрооборудования дома от перенапряжений реализована в трёх зонах (уровнях):

• на вводе в дом
• внутри дома, в учётно-распределительном шкафу
• индивидуальная защита электроприборов внутри помещений дома

Что важно учесть при выполнении работ

В первую очередь должен отметить специфические особенности, предъявляемые к выполнению электромонтажных работ со стороны представителей городских электросетей. Для примера с точки зрения учёта потребляемой электроэнергии достаточно поверить и опечатать счётчик электроэнергии. Но поскольку в каждом из нас они видят «потенциальных расхитителей электроэнергии», то всё, что касается монтажа оборудования, присоединений на участке от городской опоры и до счётчика включительно, должно быть «недоступным для потребителя», закрытым (в боксы, шкафы) и опломбированным. Причём даже в том случае, если эти «требования» противоречат требованиям технической документации на установленное оборудование, создают риск возникновения отказов в работе оборудования и т. д. Более подробно об этих «специфических требованиях» будет сказано ниже.

Теперь о технической стороне вопроса:

Для защиты электрооборудования, установленного в доме, я использовал следующие приборы и аппараты.

1. В качестве УЗИП (устройства защиты от импульсных перенапряжений) - I уровня мной были использованы ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН), российского производства (Санкт-Петербург), в количестве трёх штук (по одному, на каждый фазный проводник). Заводское обозначение данных приборов - ОПНд-0,38. Установлены они в опечатанном пластиковом боксе в стальном шкафу на фасаде дома.

Что важно отметить по данному оборудованию:

• Данные приборы защищают только от импульсных (кратковременных) перенапряжений, возникающих при грозах, а также от кратковременных коммутационных перенапряжений, причём в обе стороны. При длительных перенапряжениях, вызванных авариями и неполадками в городской электросети, данные приборы защиту дома не обеспечат.
• В техническом плане ОПН представляет собой варистор (нелинейный резистор). Прибор подключается параллельно нагрузке между фазным и нулевым проводом. При появлении бросков (импульсов) напряжения, внутреннее сопротивление прибора моментально снижается, при этом ток через прибор резко и многократно возрастает, уходя в землю. Таким образом, происходит сглаживание (снижение) амплитуды импульсного напряжения. В связи с вышесказанным, при монтаже данных приборов нужно обратить особое внимание на устройство контура заземления и надёжного подключения ОПН к нему.
• В зависимости от схемы электроснабжения дома, количество используемых ОПН может варьироваться. Например, для однофазного воздушного ввода достаточно установить один такой прибор, при питании от городской сети по двухпроводной линии. Для трёхфазного воздушного ввода в большинстве случаев достаточно установить три прибора (по числу фаз). Если ввод в дом осуществляется по трёхфазной, но пяти проводной схеме, или приборы ставится на участке после разделения общего проводника на нулевой рабочий (N) проводник и защитный проводник (PE), то потребуется установка дополнительного прибора между нулевым и защитным проводником.

2. В качестве УЗИП - II уровня я использовал аппараты УЗМ-50 М (устройство защитное многофункциональное) российского производства.

Из особенностей данных аппаратов можно отметить следующее:

• В отличие от ОПН, данные аппараты обеспечивают защиту не только от импульсных перенапряжений, но и защиту от длительных (аварийных) перенапряжений и просадок (недопустимого падения напряжения).
• В конструктивном отношении представляют собой реле контроля напряжения, дополненное мощным реле и варистором, заключенным в один корпус.
• Для однофазной сети необходимо установить один аппарат, для трёхфазной сети потребуется три аппарата, не зависимо от числа проводников питающей линии.

3. Третий немаловажный момент, касающийся правильного монтажа и работы УЗИП при их последовательном включении (показаны на фото красными прямоугольниками УЗИП-1 и УЗИП-2) заключается в том, что расстояние между ними (по длине кабеля) должно быть не менее 10 метров. В моём случае оно равно 20 метрам.

Примечание: приобрести указанное оборудование (ОПН и УЗМ) в моём городе оказалось невозможным, ввиду его отсутствия в продаже, заказывал через интернет. Такой расклад навеял мысль о том, что вопросу защиты электрооборудования, по крайней мере, в нашем городе, внимания практически никто не уделяет.

Практическое выполнение работ

Практическое выполнение работ не представляет собой большой сложности и показано на фото ниже, с небольшими пояснениями.

Монтаж ОПН-0,38 на вводе в дом

На фото показан монтаж ОПН в пластиковом боксе. Из особенностей нужно учесть, что специальных боксов для ОПН не существует, ибо конструктивно они крепятся на опорной конструкции и по типу своего исполнения могут устанавливаться открыто. Установка ОПН в боксе - мера вынужденная. Бокс должен иметь возможность для пломбировки. Для установки ОПН в боксе сделана самодельная конструкция из оцинкованной стали толщиной 1 мм, которая закреплена вместо штатной дин рейки, установленной в боксе на заводе-изготовителе.

При монтаже ОПН и подключении к ним проводов использование граверных шайб - обязательно. По требованиям ТУ, вводной автомат должен устанавливаться в боксе с возможностью пломбировки. Использовался аналогичный бокс, как для ОПН, что и показано на фото ниже (верхний пластиковый бокс в металлическом шкафу).

Такое нагромождение конструкций (пластиковых боксов в металлическом шкафу) на фасаде дома, обусловлено, как я отмечал ранее, именно специфическими требованиями горэлектросетей и вызывает не только заметное удорожание работ, но и дополнительных затрат сил, времени и нервов. На мой взгляд, правильное в техническом плане выполнение работ при воздушном вводе, выполненное проводом СИП, должно бы быть следующим: от опоры горэлектросетей до фасада дома прокладываем провод СИП, крепим на фасаде дома и обрезаем с небольшим напуском. Затем на каждый провод СИП крепим прокалывающий зажим с отводом из медного провода сечением 10 мм2, который заводится в шкаф (или бокс) на клеммы вводного автомата. Срезы проводов СИП закрываем герметичными колпачками. Таким образом, мы правильно «перешли» с алюминия (провод СИП) на медь. При этом у нас не возникло бы проблем с подключением медного провода (сечением 10 мм2) к клеммам модульного вводного автомата. Но такую работу представители горсетей не примут.

Поэтому провод СИП сечением 16 мм2 необходимо завести непосредственно на клеммы вводного автомата, который должен быть установлен в пластиковый бокс. Сделать это на практике очень сложно, так как нужно сохранить степень защиты бокса (для наружной установки не ниже IP 54), при этом провод СИП должен быть зафиксирован по отношению к пластиковому боксу и т. д.

На практике пришлось просто купить ещё один стальной шкаф, в котором установил сами пластиковые боксы, затем провод СИП был заведён в шкаф и закреплён в нём. Ниже на фото показаны завершающие работы по монтажу шкафа и его крепления на фасаде дома. Работы были приняты без замечаний и претензий.

Ещё один важный момент, на который нужно обратить внимание, связан с тем, что ОПН при работе во время грозы отводит ток в землю посредством подключения самого ОПН к контуру заземления. При этом токи могут достигать значительных величин: от 200 - 300 А и до нескольких тысяч ампер. Поэтому важно обеспечить кратчайший путь от самих ОПН до контура заземления медным проводником сечением не менее 10 мм2. Ниже на фото показано, как данное подключение выполнил я. Для надёжности работы ОПН я сделал подключение приборов к контуру заземления двумя медными проводами сечением 10 мм2 каждый. На фото провод в желто-зеленой трубке ТУТ (термоусаживающаяся трубка).

Монтаж аппаратов УЗМ-50М в учётно-распределительном шкафу

Выполнение электромонтажных работ проблем не доставляет, поскольку аппараты имеют штатное крепление на DIN-рейку. Фрагмент выполнения работ по монтажу УЗМ-50М в шкафу показан на фото ниже. Аппараты также должны устанавливаться в пластиковый бокс с возможностью пломбирования. На фото верхняя крышка бокса не показана.

С точки зрения электрической схемы подключения (хотя схема имеется в паспорте на аппарат и на корпусе самого аппарата) у неподготовленного читателя могут возникнуть вопросы. Чтобы пояснить особенности подключения аппарата, ниже на рисунке приводится схема подключения, приведённая в паспорте на УЗМ-50М, с некоторыми моими пояснениями.

Во-первых, как видно из схемы, УЗМ-50М является однофазным коммутирующим аппаратом и для своего функционирования требует обязательного подключения проводников L и N к верхним клеммам. Это показано на схеме подключения в обоих случаях (а и б). Далее, между схемой а и схемой б появляется различие, о котором производитель не даёт ни какого пояснения и приходится потребителю самостоятельно додумывать, как и в каких случаях какую схему использовать.

Различие заключается в том, что по верхней схеме (а) нагрузка подключается к аппарату по двум проводам (L и N). Т. е. в случае аварийного срабатывания аппарата цепь будет разорвана как по фазному проводнику (L), так и по проводнику (N).

В нижней схеме (б) нагрузка к аппарату подключается только по одному фазному проводнику (L), а второй провод (N) подключается к нагрузке напрямую, минуя аппарат. Т. е. в случае аварийного срабатывания аппарата он разомкнёт только фазный проводник, а проводник N остаётся подключенным всегда. Исходя из вышесказанного, а также зная, в каком случае допускается разрывать проводник N, а в каком - не допускается, можно сделать следующий вывод:

В случае подключения дома (квартиры) по двухпроводной линии (система TN-C), необходимо подключать аппарат УЗМ-50М по нижней схеме (б), так как в этом случае провод N выполняет две функции (нулевого рабочего проводника и нулевого защитного проводника), и его разрывать ни в коем случае нельзя.

В случае если подключение дома (квартиры) выполнено по трёхпроводной схеме (TN-S), либо аппарат установлен в системе (TN-C-S), на участке после разделения общего (PEN) проводника (на N и PE), то провод N можно разрывать. В этом случае аппарат УЗМ-50М нужно подключать по верхней схеме (а). Почему аппарат, согласно схеме производителя, нужно подключать после счётчика (на рисунке поставил знак вопроса) - мне малопонятно. Я, например, свои аппараты в шкафу подключал до счётчика, что бы они защищали всё оборудование, установленное в доме, в том числе и оборудование, установленное в самом шкафу. Кроме того, поскольку разделение общего PEN выполнено в шкафу (ЩР1) в доме, то подключал аппараты защиты по схеме а, т. е. с отключением как фазных, так и нулевого проводников. Что и показано на фото ниже.

Ещё один важный момент: поскольку данные аппараты не предназначены для использования в многофазной сети то необходимо знать и учитывать следующее.

В случае трёхфазного подключения дома и использования данных аппаратов, если в доме имеются только однофазные электроприёмники, никаких проблем с использованием и работой данных аппаратов быть не должно. Но если в доме имеются трёхфазные потребители, например, трёхфазный электродвигатель, то в случае аварийного срабатывания аппаратов (одного или двух), трёхфазный электроприёмник (например, электродвигатель) может выйти из строя. Таким образом, в данном случае потребуются дополнительные технические мероприятия по отключению трёхфазных потребителей при аварийном срабатывании аппаратов УЗМ.

Использование индивидуальных защитных приборов

Применение ИБП стабилизаторов напряжения для защиты отдельных электроприёмников в доме (телевизор, компьютер и т. д.) настолько стало привычным и распространённым, что какого-либо особого пояснения не требует, поэтому здесь не приводится.

Выводы

1. Опыт эксплуатации показал, что при сильной грозе защита может работать неоднократно, на относительно небольшом промежутке времени. С учётом этого можно смело утверждать, что при сильных грозах и при отсутствии защиты, электрооборудование, установленное в доме, может быть выведено из строя с достаточно высокой степенью вероятности.
2. В случае невозможности выполнения аналогичных работ в своём доме, в качестве защитной меры при грозовых разрядах необходимо хотя бы отключать электроприборы от сети, что, кстати, делают далеко не все.

Данный вариант защиты электрооборудования является недорогим бюджетным решением, но вполне работоспособным, надёжным и проверенным на практике. В случае применения аналогичного оборудования импортного производства и приглашения для выполнения работ специалистов цена вопроса может увеличиться в разы, что даже для средне обеспеченной семьи может быть накладно.

Несмотря на различные законы и нормативные акты, касающиеся энергоснабжения, если из-за некачественной электроэнергии случится поломка дорогой бытовой техники, то очень трудно будет добиться компенсации.

Стабилизатор напряжения

К сожалению, неполадки на линиях случаются часто, как и различные обстоятельства непреодолимой силы, ведущие к выходу параметров энергоснабжения за предельно допустимый порог.

Чтобы обезопасить свою бытовую технику от некачественной электроэнергии, нужно применить стабилизатор напряжения, или хотя бы защитное реле.

Прежде, чем ознакомиться с принципом работы данных устройств, нужно разобраться, какие негативные процессы происходят в сети, ведущие к неполадкам электроприборов.

Предельно допустимые параметры электропитания

Напряжение в однофазной сети далеко не всегда соответствует номинальному значению, которое указывается на всех электроприборах – 220 вольт, очень часто оно бывает ниже или выше этого значения.

К счастью, бытовые электроприборы рассчитаны на работу в диапазоне 209 - 231В, и могут выдержать предельно допустимые отклонения 198 – 242В, иначе они бы все давно вышли из строя. Отклонения от номинальных значений заставляют работать аппаратуру в режиме перегрузки, что неблагоприятно сказывается на её долговечности.

В этом случае выбор стабилизатора напряжения будет лучшим решением для защиты бытовой техники от таких перегрузок. Но, намного большую опасность для электронной аппаратуры таит резкий скачёк напряжения, называемый перенапряжением .

Виды перенапряжений

Перенапряжения бывают краткосрочные и продолжительные. Краткосрочные подразделяются на импульсные грозовые, коммутационные и электростатические.

Стабилизатор напряжения защищает от всех видов перенапряжения, кроме грозового импульса, в этом случае нужны специальные грозозащитные устройства.

При разряде молнии возникает электромагнитный импульс, который индукционным способом наводит электрические потенциалы на окружающих место удара молнии проводниках, и в них происходит кратковременное (около 100 мс) резкое превышение напряжения, которое может достигать нескольких тысяч вольт, даже, если молния не ударила напрямую в воздушную линию электропередач.

График скачкообразного перенапряжения в сети

Визуально на графике можно увидеть грозовой пик перенапряжения, резко устремляющийся вверх.

Коммутационное перенапряжение

Такой тип перенапряжения возникает при коммутации (включении – выключении) мощной индуктивной нагрузки, (электродвигатели, трансформаторы, блоки питания, мощные электроинструменты).

Данный эффект связан с двумя законами коммутации: ток в индуктивной катушке не может моментально измениться, подобно как и напряжение на конденсаторе. При включении или разрыве цепи с данной индуктивной (реактивной) нагрузкой, в месте контакта возникает электрический потенциал, связанный с самоиндукцией и переходными процессами, происходящими во время коммутации.

В момент переходного процесса идёт выброс напряжения, обратного по полярности к входящему. Из-за того, что проводники электросети имеют незначительную емкость, возникает кратковременный резонанс, при котором генерируются колебания высокой частоты, которые прекращаются в момент окончания переходного процесса.

Длительность и величина перенапряжения, которая может достигать 1000 и больше вольт, в данном случае зависит от индуктивности нагрузки, реактивной мощности, емкости подключающих проводов и моментального значения напряжения во время коммутации.

Негативные эффекты

Благодаря тому, что изоляция предназначена выдерживать превышение напряжения с запасом, во многих случаях пробоя не происходит, а кратковременность импульса не позволяет поднять до критического уровня выходное напряжение блоков питания, у которых имеется свой стабилизатор постоянного напряжения.

Часто при кратковременном перенапряжении спираль лампочки накаливания даже не успевает перегреться, лишь на долю секунды засветив ярче. Но, если при большом перенапряжении случается пробой изоляции, возникает электрическая дуга – ток через микротрещины в изоляции находит себе путь и течёт сквозь газы, заполняющие микроскопические пустоты, расширяя токопроводящий канал из-за большого тепловыделения дуги.

Таким образом, происходит лавинообразный процесс, при котором ток нарастает постепенно, что замедляет срабатывание автомата защиты на несколько мгновений, достаточных для того, чтобы проводка вышла из строя.

Для защиты электроприборов от таких перенапряжений применяются:

• Система молниезащиты;
• реле перенапряжения;
• датчик повышенного напряжения (ДНП) в комбинации с устройством защитного отключения;
• стабилизатор напряжения, имеющий функцию моментальной отсечки при опасном перенапряжении;

Принцип защиты

Для защиты от электростатических перенапряжений, возникающих из-за электризации диэлектриков в процессе трения, необходимо заземление корпусов электроприборов, в которых есть движущиеся детали.

Пройдясь по ковру в резиновых тапочках, можно зарядиться до нескольких тысяч вольт, но разряд длится несколько наносекунд, и опасен только для некоторых радиодеталей, поэтому стоит избегать брать их за контакты и паять только заземлённым паяльником.

Но, чтобы защититься от грозового импульса, нужно выполнить целый комплекс мер по обустройству молниезащиты, и установить специальный разрядник грозозащиты и устройство защиты от импульсных перенапряжений, сокращённо УЗИП:

Для защиты от некачественной электроэнергии, поступающей от системы энергоснабжения, применяют реле напряжения:

и датчики перенапряжения:

Нужно понимать, что реле и датчик не работают как стабилизатор напряжения, их назначение выключить питание, если перенапряжение превышает допустимый порог, который указывается в паспорте защитного прибора или выставлен в регулируемых устройствах.

Реле перенапряжения включается снова, если параметры электросети входят в норму. ДПН будет защищать только в паре с УЗО, при срабатывании он создает ток утечки, который заставляет сработать УЗО.

В этом случае придётся вручную его снова включить. Этого недостатка лишён стабилизатор напряжения, который имеет регулируемую задержку времени возобновления энергоснабжения при срабатывании от перенапряжения. Это нужно для питания холодильников и кондиционеров – при повторном включении нужно дождаться, чтобы фреон стёк вниз, к компрессору.

Подключение датчика перенапряжения параллельно с УЗО в однофазную и в трехфазную сеть

Причины продолжительных перенапряжений

На данном этапе нужно выяснить, что собой являют продолжительные перенапряжения, почему происходят, и сможет ли стабилизатор напряжения защитить от них. Даже неспециалисту с одного взгляда на качество монтажа понятны причины аварий на подобной линии.

Обрыв нулевого провода при таких подключениях является очень частым явлением. Неравномерность нагрузки по фазам приводит к тому, что напряжение на разорванном нулевом проводе будет смещено к фазе с наибольшей нагрузкой (перекос фаз).

Иными словами, неравномерный трехфазный ток формирует напряжение на нулевом проводе, который не имеет контакта с землёй. Такое перенапряжение, которое может превышать 300В, будет продолжаться сколько угодно долго, пока не починят или не случится ещё одна авария.

В случае обрыва ноля, напряжение в розетке будет меняться соответственно нагрузке, подключаемой на разные фазы другими пользователями, не подозревающими об аварии. Такой сетью лучше не пользоваться, даже имея надёжный стабилизатор напряжения, так как параметры сети будут часто выходить за пределы стабилизации данного прибора, и он будет очень часто переключаться и выключаться.

Слишком мало вольт

Очень часто бывает, особенно в сельской местности, что напряжение опускается ниже допустимого порога, электрики называют данное перенапряжение провалом, или проседанием.

Провалы опасны тем, что некоторая бытовая техника (стиральные машины, холодильники, котлы отопления) имеет несколько блоков питания, и один из них может на короткое время отключиться, в то время как другие будут работать.

При данных обстоятельствах работа будет остановлена и появится сообщение об ошибке, то есть можно остаться без отопления, если такое случится с котлом отопления. Стабилизатор напряжения в этом случае не допускает провала, повышая напряжение до номинального значения.

Качество энергоснабжения на селе

Нужно также сказать о ещё одном виде перенапряжения для защиты от которого пригодится стабилизатор напряжения.

Превышение параметров случается из-за преднамеренных действий служб, занимающихся электроснабжением – при большой нагрузке на линии возникает большое падение напряжения на трансформаторной подстанции, работающей на пределе возможностей, и чтобы скомпенсировать данный провал, они подкручивают специальные регуляторы, поднимая напряжение на трансформаторе.

Специальный регулятор напряжения на трансформаторе называется ПБВ

Но ночью, кода нагрузки почти нет, включаемая лампочка перегорает из-за перенапряжения, в то время как вечером она еле светила из-за пониженного напряжения питания.

В этом случае единственным спасением будет стабилизатор напряжения для частного дома в сельской местности, где такие проблемы особенно распространены.