Защита от перенапряжений в электрических сетях. Узип — устройство защиты от импульсных перенапряжений

Предназначено для защиты электрооборудования потребителей от длительных перепадов напряжения, в основном связанных с обрывом нейтрального провода, нарушающих параметры работы электрической сети. Это долговечное, удобное для монтажа и эксплуатации устройство.

Устройство защиты многофункциональное УЗМ-50Ц предназначено для отключения оборудования при выходе сетевого напряжения за допустимые пределы в однофазных сетях, защиты подключённого к нему оборудования (в квартире, офисе и пр.), от разрушающего воздействия импульсных скачков напряжения, вызванных срабатыванием близкорасположенных и подключённых к этой же сети электродвигателей, магнитных пускателей или электромагнитов, тем самым предотвращая выход оборудования из строя и возможное возгорание с последующим пожаром. Устройство обеспечивает контроль напряжения сети и причин срабатывания.
После подачи питания либо после аварийного отключения, включение устройства происходит автоматически после восстановления сетевого напряжения через время задержки устанавливаемое пользователем. Устройство может применяться в сетях любой конфигурации; TN-C, TN-S, TN-C-S, ТТ. Устройство не заменяет другие аппараты защиты (автоматические выключатели, УЗИП, УЗО и пр.).

В бытовых условиях (жилых многоквартирных домах), как и в большинстве распределительных сетей, используется трехфазное питание. Специфика заключается в том, что фазы распределяются по квартирам и имеют общий нулевой проводник. Реже встречается трехфазное питание. Как правило, без него не обойтись в коттеджах или квартирах премиум класса площадью 200 кв.м. где порог потребляемой мощности превышает 14кВт. Квартиры же эконом и среднего класса площадью до 100-150 кв.м как правило запитываются однофазным питанием: это трехфазное питание, при котором каждая фаза заходит в отдельную квартиру с общей нейтралью.

Нейтральный провод играет роль балансира между фазами. Иными словами, если нагрузка между фазами не сбалансирована, то нейтральный провод этот дисбаланс нейтрализует. Нейтральный провод не нужен в том случае, если нагрузка равномерна, но на практике такого не происходит.

Корректная работа бытовых приборов и оборудования, а также их долговечность зависят от напряжения сети, которое является стандартным и регламентируется ГОСТом. Однако по многим причинам оно может отклоняться от заданных параметров, тем самым оказывая негативное влияние на срок эксплуатации электроизделий. Сохранить функциональность техники поможет реле напряжения.
Прибор управляется микроконтроллером, который анализирует напряжение в электросети и отображает его действующее значение на встроенном дисплее. Коммутация нагрузки осуществляется электромагнитным реле. Допустимые пределы отключения и время задержки включения устанавливаются пользователем с помощью кнопок на лицевой панели. Значения сохраняются в энергонезависимой памяти.
Реле напряжения монтируется на DIN-рейку и устанавливается в распределительном шкафу бытового и промышленного применения. Позволяет контролировать напряжение большого количества потребителей.

ВОПРОС:

Добрый день. Приобрел реле контроля напряжения RM17UBE15. Подключаю фазу(L) на А1(+) и контакт №11, ноль(N) подключаю к А2(-). Вижу напряжение на контакте №12, тогда как при нормальной работе реле я должен видеть напряжение на контакте №14. Настройки по напряжению выставлены расширенные 80<260, замер реального напряжения в сети произвел (223V). Так же наблюдаю мигающую индикацию Un и R, тогда как подобной ситуации нет в инструкции к устройству. Прошу помощи.

Добрый день! В квартире на счетчике стоит реле напряжения Digi TOP 40 A. При включении двух приборов например стиралка и фен или кондиционер и фен,реле отключается и пишет перегруз. Включаю вручную. Проводка в квартире новая комнаты разделены автоматами 16А. Контакты на реле обтянуты. В чем может быть проблемма?

ОТВЕТ:
Здравствуйте!
С данным реле дело не имел и инфы в Инете о нем практически нет. Читая инструкцию на их сайте , не смог найти инфы о том, что есть такая команда "Перегруз". Нашел только "Перегрев". Может что путаете. Если высвечивается надпись именно "Перегруз", то скорее всего имеется какой-то брак в самом реле. От приведенной Вами причины срабатывания, реле не должно отключаться. Для большей уверенности надо воспользоваться замерами с помощью токоизмерительных клещей. Изменив устаки по напряжению (верхний и нижний предел) тоже делу не поможешь, т.к. срабатывает именно по току. Напишите производителю, они свое оборудование должны лучше знать (если они являются разработчиками, а не просто продают под своей маркой). Вот еще темка, которая подробно разбирает данный аппарат (ссылка ). Из всего прочитанного, я бы заменил данный дивайс на что-то более надежное, типа УЗМ 51М .
С уважением,

Александр

Реле напряжения РНПП-301 предназначено для защиты трехфазных потребителей от основных видов аварии в электрической сети, таких как:

Выход действующего значения напряжения за пределы допустимых порогов;
. нарушения чередования и слипание фаз;
. нарушения полнофазности и симметричности сетевого напряжения.

Устройство контролирует основные параметры электрической сети и при их отклонении отключает нагрузку.

Реле также следит за состоянием силовых контактов внешнего магнитного пускателя до и после включения нагрузки, контролируя их исправность (подгорание или слипание).

Светодиоды на лицевой панели реле индицируют:

Наличие напряжения в сети;
. состояние нагрузки (включена или отключена);
.вид возникшей аварии.

Реле напряжения РН-102 предназначено для отключения бытовой и промышленной однофазной нагрузки 220 В, 50 Гц при недопустимых колебаниях напряжения в сети с последующим автоматическим включением после восстановления параметров сети.

Нагрузка подключается к сети либо непосредственно через контакты реле, либо через магнитный пускатель, в зависимости от мощности.

Реле может работать в четырех независимых режимах, как:

Реле напряжения;

Реле минимального напряжения;

Реле максимального напряжения;

Реле времени с задержкой на включение.

Текущее действующее значение напряжения;

Точное значение устанавливаемого параметра;

Время оставшееся до момента повторного включения нагрузки;

Аварийное отключение нагрузки (мигание текущего значения напряжения).

Устройство представляет из себя автоматический выключатель V-270 (вольт-автомат, "реле напряжения","барьер"), срабатывающий при продолжительных повышениях напряжения. Таковыми считаются скачки напряжения выше 260 действующих вольт продолжительностью от нескольких миллисекунд и более, возникающие при перехлёсте проводов воздушных линий электропередачи или вследствие отгорания входящего нулевого провода в электрощитах квартир. Данное устройство не обеспечивает защиту от молний. Производство осуществляется в г.Электрогорск Московской области. На этом сайте можно узнать подробности об использовании V-270 и произвести заказ по почте с оплатой по факту получения.

V-270 - устройство с размерами стандартного автоматического выключателя тока, производится в одно- и двухполюсном исполнении - V-270/1P и V-270/2P соответственно. Однополюсный вариант V-270 cодержит встроенный датчик повышенного напряжения (ДПН) и электромагнитный размыкатель. Двухполюсный V-270 состоит из двух выключателей - ведущего и ведомого. Ведущий выключатель (правая половина V-270/2P) аналогичен однополюсному V-270, в нём находится ДПН. Ведомый выключатель (левая половина V-270/2P) механически связан с ведущим, за счёт чего происходит их одновременное срабатывание.

Для проверки работоспособности устройства на лицевой панели расположена кнопка "ТЕСТ" . Особое внимание уделено исключению ложных срабатываний. Устройство из разряда простых и надёжных. V-270 разработано, испытано и производится в соответствии с требованиями действующих электротехнических норм и стандартов.

Реле РНПП-311 предназначено для постоянно контроля электроэнергии, защиты холодильников, компрессоров от ненормальных режимов таких, как скачки напряжения, обрыв фазы, нарушении последовательности фаз, что недопустимо для работы электроустановки, а для асинхронного двигателя не допустим неполнофазный режим.

Общие указания

При аварийных ситуациях в электросети жилых домов, квартир, учреждений вместо 220 вольт может случиться сильно повышенное напряжение от нормы - до 380-400 В.

При таком высоком напряжении горит вся электротехника и резко увеличивается вероятность пожара жилья.

Явление перенапряжения в основном связано с обрывом общих питающих нулевых проводников, когда питающее напряжение делится между потребителями неравномерно.

Обрыв нулевых проводников может произойти: при перегрузке электрической сети (с каждым годом энергоемкость жилья неуклонно возрастает); при неблагоприятных погодных условиях, там, где питание сделано воздушной линией (ветер, упавшее дерево - основная причина обрыва нулевых проводов); при коротких замыканиях в электрической сети; при плохом контакте в местах соединения нулевых проводников; при краже цветного металла (проводов); при старой, ветхой электропроводке внутридомовой сети; из-за ошибок обслуживающего персонала.

Автоматический выключатель АSP предназначен для защиты однофазных нагрузок квартиры, частного дома, офиса и т.д. от:

Превышения и "скачков" сетевого напряжения;

Токов короткого замыкания;

Токов перегрузки.

Автоматическое устройство контроля напряжения HDP - полностью автоматическое устройство, защищающее потребителя от недопустимых скачков напряжения в сети. Универсальное электронное реле максимального и минимального напряжения предназначено для контроля допустимой величины напряжения.
В автоматическом устройстве контроля напряжения HDP установки срабатывания по напряжению и время срабатывания при достижении пороговых значений устанавливаются заводом-изготовителем на уровне минимального напряжения 165-175B; Umax 260-270B; и срабатывания от 1 до 6 сек. При включении в сеть нагрузка включается с задержкой времени, равной времени повторного включения - 2-3 минуты (заводская установка). Реле имеет двухцветную световую индикацию наличия напряжения на входе. Светодиод горит зеленым цветом - допустимое напряжение на входе. При выходе параметров напряжения за допустимые рамки происходит срабатывание реле, отключается нагрузка и светодиод переключается на красный цвет.

Технические характеристики:
- монтаж производится на 35мм DIN-рейку;
- максимальная мощность - 4.4, 6.6, 8.8кВа;
- диапазон максимального отключаемого напряжения - 260-270В;
- диапазон минимального отключаемого напряжения - 165-175В;
- время повторного включения - 2-3мин;

Реле контроля трехфазной сети CM-MPS позволяет контролировать последовательность чередования фаз, обрыв фазы, асимметрию фаз, повышенное и пониженное напряжение.

Характеристики трехфазных реле контроля CM-MPS:

  • Многофункциональное реле
  • Выходные контакты - 2 п.к.
  • Питание от измерительной цепи
  • Регулируемая задержка срабатывания (ВКЛ.) или отпускания (ОТКЛ.) 0.1 - 10 с.
  • Регулируемые пороговые значения асимметрии фаз, повышенного и пониженного напряжения
  • Регулировка пороговых значений и задержек по времени при помощи абсолютных шкал
  • Регулировка и настройка при помощи элементов управления на лицевой панели
  • Светодиоды для индикации состояния
  • Ширина корпуса 22,5 мм
  • Простая маркировка при помощи встроенного маркера
  • Пломбируемая прозрачная крышка - защита от несанкционированного доступа (аксессуар)
  • Адаптер для винтового крепления на монтажную плату (аксессуар)

Реле напряжения РН-101М предназначено для отключения бытовой и промышленной однофазной нагрузки 220 В, 50 Гц при недопустимых колебаниях напряжения в сети с автоматическим повторным включением после восстановления параметров сети.

Кроме того реле:

  • защищает нагрузку от высокочастотных и высоковольтных импульсных помех;
  • ограничивает ток в нагрузке до 15 А (мощность нагрузки до 3,5 кВт);
  • индицирует действующее значение напряжения в сети.

На лицевую панель устройства выведен индикатор состояния нагрузки (включена / отключена) и трехразрядный семисегментный индикатор, который, в зависимости от состояния устройства, индицирует:

  • текущее действующее значение напряжения;
  • точное значение устанавливаемого параметра;
  • время оставшееся до момента повторного включения нагрузки;
  • аварийное отключение нагрузки (мигание текущего значения напряжения).

РЕЛЕ НАПРЯЖЕНИЯ РН-101 предназначено для отключения бытовой и промышленной 1-фазной нагрузки 220 В/ 50 Гц мощностью до 3,5 кВт (до 16 А) при недопустимых колебаниях напряжения в сети.

РЕЛЕ НАПРЯЖЕНИЯ РН-101 включается последовательно с нагрузкой, т.е. непосредственно в сетевую розетку, а нагрузка включается в розеточный разъем реле.

При срабатывании РЕЛЕ НАПРЯЖЕНИЯ РН-101 по факту недопустимого повышения/понижения напряжения, происходит отключение нагрузки встроенным в РЕЛЕ НАПРЯЖЕНИЯ коммутационным аппаратом. После восстановления параметров напряжения происходит автоматическое включение нагрузки. Время, через которое произойдет автоматическое включение нагрузки (Твкл.), задается пользователем.

Для исключения излишнего срабатывания РЕЛЕ НАПРЯЖЕНИЯ при незначительных и/или кратковременных посадках напряжения, предусмотрена фиксированная временная задержка при срабатывании по минимальному напряжению.

В случае глубокого снижения напряжения (более, чем на 30 В от выставленной уставки по минимальному напряжению) отключение происходит за 0,1 сек.

Реле контроля трехфазного напряжения Electric RM35UB3N30 с контролем нуля, измеряет напряжение питания, диапазон измерения 120-277 вольт. Реле контролирует напряжение между фазой и нейтралью, можно использовать при однофазной системе питания (требуется поставить перемычки между клеммами L1-L2-L3). Реле контроля напряжения Шнайдер Электрик RM35UB3N30 имеет два перекидных сухих контакта, один срабатывает при повышенном напряжении, второй при пониженном.

Устройство защиты многофункциональное УЗМ-50М/УЗМ-51М (далее устройство) предназначено для защиты подключенного к нему оборудования (в квартире, офисе и пр.) от разрушающего воздействия мощных импульсных скачков напряжения, вызванных электромагнитными импульсами близких грозовых разрядов или срабатыванием близкорасположенных и подключенных к этой же сети электродвигателей, магнитных пускателей или электромагнитов, а также для отключения оборудования при выходе сетевого напряжения за допустимые пределы (<170 В или >265 В) в однофазных сетях, тем самым предотвращая выход оборудования из строя и возможное возгорание с последующим пожаром. Устройство представляет собой реле контроля напряжения с мощным электромагнитным реле на выходе, дополненное энергоёмкой варисторной защитой.После подачи питания либо после аварийного отключения, включение происходит автоматически при восстановлении сетевого напряжения до нормального через 6 минут. Возможно применение в сетях любой конфигурации; TN-C, TN-S, TN-C-S, ТТ. Не заменяет другие аппараты защиты (автоматические выключатели, УЗО и пр.).

Предназначено для отключения 1-но фазной нагрузки 220 В/50 Гц мощностью до 3,5 кВт при недопустимых колебаниях напряжения в сети с последующим автоматическим включением после восстановления параметров сети

Реле напряжения РН-101М предназначено для:

Контроля допустимого уровня действующего значения напряжения с раздельными регулировками уставок по минимальному/максимальному напряжению;

Отключения нагрузки при возникновении условий для срабатывания с заданным пользователем параметрами срабатывания по напряжению;

Контроля качества сетевого напряжения после отключения нагрузки и автоматического включения ее после восстановления параметров напряжения с заданным пользователем временем автоматического повторного включения (Твкл);

Отключения нагрузки при превышении потребляемого тока (при замыкании в нагрузке).

В состав реле РН-101М входят:

1) реле напряжения;

2) реле тока;

3) фильтр защиты оборудования от помех, приходящих по питающей сети.

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

Что такое перепад напряжения и его природа?

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

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

На рисунке ниже наглядно продемонстрирована величина грозового (U гр) и коммутационного импульса (U к) по отношению к номинальному напряжению сети (U н).

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

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

В чем заключается опасность перепадов?

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

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

Защитные устройства

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

Сетевой фильтр

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


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

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

Стабилизатор

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


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

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

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

Источники бесперебойного питания

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


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

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

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

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

Одна из принятых классификаций таких устройств показана в таблице.

Таблица 1. Классификация УЗИП

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

Пример организации трехуровневой защиты продемонстрирован ниже.


Конструктивные особенности УЗИП.

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


 УЗИП Finder (категория II)

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

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

Защитное реле

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

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


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


Данные устройства могут произвести только защитное отключение сети, при выходе напряжения за указанные пределы (устанавливается кнопками управления), после нормализации электросети производится ее подключение. Стабилизация и фильтрация не производятся.

Предостережения

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

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

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

В конструкцию всех современных бытовых приборов входят чувствительные электронные компоненты. В результате, несмотря на все положительные качества и высокие технические характеристики, данное оборудование крайне отрицательно реагирует на перепады напряжения. Подобные скачки присутствуют во всех электрических сетях и полностью устранить их практически невозможно. Поэтому, чтобы сберечь дорогостоящую технику, требуется устройство защиты от перенапряжения.

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 . 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.

Длительные перенапряжения и провалы из-за недостатка напряжения

Как правило, причиной длительных перенапряжений в сетях становится обрыв нулевого провода. В этом случае нагрузка на фазные жилы распределяется неравномерно, что приводит к , когда разность потенциалов смещается к проводнику с максимальной нагрузкой.

Таким образом, неравномерный трехфазный ток, воздействуя на нулевой кабель, находящийся без заземления, способствует концентрации на нем избыточного напряжения. Этот процесс будет продолжаться до полного устранения неисправности или до тех пор, пока линия окончательно не выйдет из строя.

Другим опасным состоянием сети является провал или недостаток напряжения. Подобные ситуации очень часто возникают в сельской местности. Суть явления заключается в падении напряжения ниже допустимой величины. Такие проседания представляют серьезную опасность и реальную угрозу для оборудования. Многие современные приборы оборудованы несколькими блоками питания и недостаточное напряжение приводит к кратковременному выключению одного из них.

В результате, последует незамедлительная реакция электронной аппаратуры в виде ошибки, выведенной на дисплей, и полной остановки рабочего процесса. Если подобная ситуация сложилась с отопительным котлом в зимнее время года, тогда отопление дома будет прекращено. Устранить проблему возможно с помощью стабилизатора, фиксирующего такие проседания и поднимающего напряжение до номинальной величины.

Виды и принцип действия защитных устройств

Защита электрической сети от скачков напряжения может осуществляться разными способами. Наиболее распространенными и эффективными считаются следующие:

  • Молниезащитные системы.
  • Стабилизаторы напряжения.
  • Датчики повышенного напряжения, используемые совместно с УЗО. В случае неполадок они вызывают токовую утечку, под влиянием которой произойдет срабатывание защитного устройства.
  • Реле перенапряжения.

Похожие функции выполняют , с помощью которых компьютеры подключаются к домашней сети. Данные приборы не защищают от перенапряжений, они действуют как аккумуляторы, позволяя выполнить нормальное выключение компьютера и сохранить нужную информацию в случае внезапного отключения света. Стабилизировать напряжение это устройство не может.

Под действием молнии возникают электрические импульсы. Защита от их негативного воздействия осуществляется путем установки грозозащитного разрядника, используемого совместно с . Он также известен, как автомат для защиты от перенапряжения. Кроме того, необходимо обеспечить дополнительную безопасность от электронного потока с параметрами, отличающимися от рабочих характеристик данной сети. Для этих целей используются специальные датчики, используемые с УЗО, и реле защиты от перенапряжения. Назначение и принцип работы данных устройств не такие, как у стабилизатора.

Основной функцией обоих компонентов является прекращение подачи электрического тока, когда перепад напряжения превысит максимальное значение, определенное паспортными техническими показателями этих устройств. После того как параметры сети нормализуются, реле включается самостоятельно и возобновляет подачу тока.

Молниезащита от перенапряжений

Защитные системы против грозовых разрядов могут быть устроены разными способами, в зависимости от технических условий.

1.

Первый вариант предполагает внешнюю молниезащиту, устанавливаемую дома (рис. 1). В этом случае допускается максимальная сила удара молнии непосредственно в элементы самой системы. Расчетная величина такого тока составит примерно 100 кА. Защититься от мощного импульса при перегрузке возможно с помощью комбинированного УЗИП, который устанавливается внутрь вводного электрического щита и действует как выключатель. Одно такое устройство защитит все оборудование, находящееся в доме.

В другом случае внешняя молниезащита отсутствует, а напряжение подается к дому по воздушной линии (рис. 2). Молния ударяет в опору ЛЭП с расчетным током, проходящим через УЗИП, величиной тоже 100 кА. Защитить электрооборудование от мощного импульса помогут специальные устройства с защитой, размещаемые во вводном щите, на стене здания или на самом столбе, в месте ответвления линии. При использовании распределительного щита, защита организуется по такой же схеме, как и в предыдущем варианте.

2.

Если же УЗИП устанавливается на столбе, то нецелесообразно применять 3 в 1, поскольку на участке от столба до здания возможно появление наведенных, то есть, повторных перенапряжений. Поэтому будет вполне достаточно прибора класса 1+2, а при расстоянии до дома свыше 60 метров, внутри дома в главный щит дополнительно устанавливается УЗИП 2-го класса.

И, наконец, третья ситуация, когда питание дома подается через подземный кабель, в том числе и в сети 380 В, а внешняя молниезащита тоже отсутствует (рис. 3). Максимум, что может случиться - появление наведенных импульсных перенапряжений. Ток молнии не попадет в сеть даже частично. Величина расчетного импульсного тока составляет около 40 кА. Чтобы защитить электрооборудование достаточно УЗИП 2-го класса, установленного во вводный электрический щит.

3.

Ограничители перенапряжений

Рассматривая вопросы защиты от перенапряжения сети, следует отметить, что данную функцию в первую очередь должны выполнять организации, отвечающие за электроснабжение. Именно они устанавливают на ЛЭП необходимые защитные устройства. Однако, как показывает практика, это выполняется далеко не всегда, и проблемы защиты дома от перенапряжений вынуждены решать сами потребители.

Защита от перенапряжения в сети на подстанциях и воздушных ЛЭП осуществляется с помощью ОПН - нелинейных ограничителей перенапряжения. Основной этих устройств является варистор, имеющий нелинейные характеристики. Его нелинейность состоит в изменяющемся сопротивлении элемента в соответствии с величиной приложенного напряжения.

Когда электрическая сеть работает в нормальном режиме, а напряжение имеет свое номинальное значение, ограничитель напряжения в это время обладает большим сопротивлением, препятствующим прохождению тока. Если же при ударе молнии возникает импульс перенапряжения, наступает резкое снижение сопротивления варистора до минимального значения и вся энергия импульса уходит в контур заземления, соединенный с ОПН. Таким образом, обеспечивается безопасный уровень напряжения, и все оборудование оказывается надежно защищенным.

Для электрических сетей дома или квартиры существуют компактный блок модульных ограничителей перенапряжений, не занимающих много места в распределительном щитке. Они работают точно так же, как и в линиях электропередачи. Эти приборы подключены к заземляющему контуру или к рабочему заземлению, по которому уходят опасные импульсы.

Другие виды защитных устройств

Существуют и другие варианты защиты от перенапряжения в сети. Они широко применяются в быту и считаются одними из наиболее эффективных средств.

Сетевые фильтры

Отличаются простой конструкцией и доступной стоимостью. Несмотря на свою малую мощность, это устройство вполне способно защитить оборудование при скачках, достигающих 380 вольт и даже 450 вольт. Более высокие импульсы фильтр не выдерживает. Он просто сгорает, сохраняя в целости дорогостоящую электронику.

Данное устройство защиты от перенапряжения оборудуется варистором, играющим ключевую роль в обеспечении защиты. Именно он сгорает при импульсах свыше 450 В. Кроме того, фильтр надежно защищает от помех высокой частоты, возникающих при работе сварки или электродвигателей. Еще одним компонентом служит плавкий предохранитель, срабатывающий при коротких замыканиях.

Стабилизаторы

В отличие от сетевых фильтров, эти устройства позволяют выполнить нормализацию напряжения дома и привести его в соответствие с номиналом. Путем регулировок устанавливаются граничные пределы от 110 до 250 вольт, и на выходе устройства получаются требуемые 220 В. В случае скачков напряжения и выходе его за допустимые пределы, стабилизатор автоматически отключает питание. Подача напряжения возобновляется лишь после приведения сети к нормальному рабочему режиму.

В определенных условиях, например, за городом или в сельской местности, стабилизаторы являются наиболее эффективной защитой от перенапряжения, выступают в качестве единственного варианта, способного выровнять напряжение до установленных норм.

Все стабилизирующие устройства, используемые в быту, разделяются на два основных типа. Они могут быть линейными, когда к ним подключается один или несколько бытовых приборов, или магистральными, устанавливаемыми на вводе сети в квартире или во всем здании.

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 }

Похожие публикации