Устройство защиты от перенапряжения в квартире: стабилизатор

Для того, чтобы обеспечить равномерную подачу напряжения к определенному прибору или линии в квартире или доме, используют специальные устройства (стабилизаторы напряжения). В настоящее время, существует несколько видов стабилизаторов.

Виды стабилизаторов:

• Магниторезонансные;
• Ступенчатые или дискретные;
• Электромеханические.

Стабилизаторы напряжения, удобно применять в нескольких случаях: дом находится в частном секторе, а электричество подается от подстанции старого образца. По каким – либо причинам, нет необходимости выполнять электромонтажные работы.

Магниторезонансные стабилизаторы, являются самыми старыми образцами. Работа данных трансформаторов основывается на электромагнитном насыщении сердечника или дросселя. Стоит отметить, что достойным вариантом их назвать трудно, так как эти приборы зачастую маломощные, сильно искажается синусоидальная кривая напряжения на выходе. По сравнению с другими образцами, данный вид очень шумен при работе и при частом превышении напряжения быстро выходит из строя.

Ступенчаты стабилизаторы, по своей сути гораздо надежнее магниторезонансных. Работа данных приборов происходит следующим образом: при помощи ключей, происходит переключение обмоток трансформатора, а выравнивание напряжения происходит ступенчато. Из – за того, что при работе данного трансформатора, напряжение выравнивается очень быстро, его удобно использовать для подключения холодильников, стиральных машин и других устройств и агрегатов оснащенными электродвигателями.

Регулировка напряжения в электромеханических трансформаторах происходит при перемещении щетки по обмотке устройства. Данный прибор, является самым практичным из всех представленных, так как напряжение выравнивается очень плавно, при работе отсутствуют помехи, и намного ровнее выходное напряжение.

Классы УЗИП

Существует всего три класса устройств по степени защиты:

• Устройство I класса (категория перенапряжения IV) — защищает систему от прямых ударов молнии, и устанавливается в главном распределительном щите или в вводно-распределительном устройстве (ВРУ). Обязательно нужно использовать данное устройство, если здание находится на открытой местности и окружено множеством высоких деревьев, что увеличивает риск грозового воздействия.
• Устройство II класса (категория перенапряжения III) — используется как дополнение к устройству I класса для защиты сети от коммутационного воздействия, т.е. от внутреннего перенапряжения сети. Устанавливается в распределительном щите.
• Устройство III класса (категория перенапряжения II) — применяется для защиты от остаточных атмосферных и коммутационных перенапряжений, а также для устранения высокочастотных помех прошедших через устройство II класса. Проводится монтаж как в обычные розетки или разветвительные коробки, так и в сами электроприборы, которые необходимо обезопасить.

Классификация по степени разряда тока:

• Класс В — разрядки воздушные или же газовые с током разряда от 45 до 60 кА. Устанавливаются на вводе в здание в главном щите или в вводно-распределительном устройстве.
• Класс С — варисторные модули с токами разряда порядка 40 кА. Устанавливаются в дополнительных щитах.
• Классы С и D применяются в тандеме в случае, если необходим подземный кабельный ввод.

Что такое перепады напряжения

Приборы для защиты от импульсных напряжений

В соответствии с определением, которое приведено в ГОСТе, перепады напряжения или перенапряжение – это внезапное кратковременное понижение или повышение амплитуды напряжения с последующим восстановлением до номинальных параметров.

Объясняется природа происхождения данного явления тем, что несколько десятков лет назад проектировщики и строители даже представить не могли, что в современности в каждой квартире будет сосредоточено такое количество электрического оборудования. Максимальное потребление электричества утром и вечером отрицательно сказывается на работе всей электросети.

Электричество, которое течет по кабелю, попросту неспособно выдерживать такие нагрузки, что способствует аномальному их перегреву. С течением времени это приводит к ослабеванию контактов в распределительном щитке. Также нулевые провода часто отгорают, что может стать причиной скачка напряжения, например, от 110 до 360 вольт.

Коммутационное перенапряжение

Когда наблюдается момент перепада напряжения в электрических магистралях, за короткий промежуток времени их амплитуда изменяется. После этого они быстро возвращаются к параметрам, которые были вначале.

Продолжительность подобного импульса не превышает нескольких миллисекунд, его образование может быть обусловлено одной или несколькими причинами:

• При подключении мощного электрического оборудования, например, электрической сварки, коллекторного электродвигателя, наблюдается явление электростатической индукции.
• Перенапряжение, которое было вызвано коммутируемыми процессами. Они, в свою очередь, наблюдаются в момент отключения или включения электрических приборов с высокой мощностью.
• Грозовые разряды. Это природное явление способно стать причиной скачков напряжения до нескольких киловольт. Такие изменения в сети неспособен выдержать ни один прибор, также грозы становятся часто причинами пожара и отключения сети.

В роли проводников выступают газы, которые заполняют все образованные пустоты. С течением времени, если не устранить поломку, ток постепенно нарастает, а защитная автоматика своевременно не определит аварийную ситуацию. Это приводит к выведению из строя почти всей проводки в помещении.

Принцип работы трехфазного реле VP-380V и сфера применения

Как указывалось выше, в разделе «Назначение», трехфазное реле напряжения изначально предназначено преимущественно для защиты именно трехфазных потребителей с питанием 380 В, чаще всего на производстве (целый ряд промышленных нагрузок 380В), реже в быту (одно, либо – несколько устройств). Допускается, также, применение и для бытовых и промышленных объектов с комбинированными нагрузками 380 и 220В, но с некоторыми оговорками.

Важно также знать, что данная модель трехфазного реле напряжения VP-380V DigiTOP – не имеет собственного трех или четырех полюсного размыкающего устройства, которое позволит одновременно отключить все три фазы и используется для управления внешним контактором. Отключение и включение происходит подачей или прекращением питания внешнего контактора через собственное электромагнитное реле, расположенное внутри

Преимуществом использования данной схемы является то, что внешнее коммутирующее устройство Вы можете выбрать непосредственно подходящей Вам мощности будь то 10 или 200А на фазу. И самое главное – использовать модульный контактор с четырьмя полюсами, который отключит не только фазы А, В и С, но и нулевой провод («ноль», «0»).

Если Вы не хотите приобретать дополнительно внешний контактор нужного номинала, а хотите получить целиком сборное устройство в одном корпусе, можете рассмотреть трехфазное реле напряжения с собственным встроенным контактором – DigiTOP VP-3F63A.

Работа в сетях 220 В

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

В устройстве имеется три контакта:

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

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

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

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

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

От чего защищает ИПБ

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

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

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

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

Параметры контроля и индикация

Трехфазное реле напряжения Vp-380V контролирует и отображает следующие характеристики в сети 380В:

• значения напряжения на каждой из фаз – раздельно на трех цифровых индикаторах
• мигающие значения U-ния на всех индикаторах одновременно – реле разомкнуто – нагрузка отключена
• на верхнем индикаторе значение мигает, а но втором и третьем попеременно высвечивается «L2» и «L3» – нарушен порядок чередования (последовательности) фаз
• на любом из индикаторов попеременно отображается значение U-ния и номер этой фазы («L1», «L2» или «L3») – высокое или низкое напряжение на этой фазе (смотри значение)
• вышеуказанная ситуация происходит на двух или трех табло – значит сработала защита по асимметрии фаз между ними

При любой из последних трех вышеописанных аварийных ситуаций – управляющее реле Vp-380V – отключит нашу нагрузку от сети 380V до возвращения параметров в норму.

Если все параметры в норме, соблюдена правильность подключения фаз, уровни всех напряжений в допустимых пределах, не асимметрии фаз – через время задержки, заданное пользователем, происходит подключение питания и индикаторы не мигая – показывают напряжение на всех индикаторах.

Виды и принципы устройств защиты

Защита от перенапряжения может осуществляться разными способами. Самыми востребованными, простыми в реализации и надежными считаются следующие устройства:

• молниезащитная система;
• ограничители (стабилизаторы) напряжения;
• датчики повышенного напряжения, которые используются в комплексе с УЗО, при нештатных или аварийных ситуациях вызывают утечку тока;
• реле перенапряжения.

Также были разработаны блоки бесперебойного питания, выполняющие аналогичные функции. Специфика их работы заключается в том, чтобы продолжить работу и отключить прибор по всем правилам.

Молниезащита

В зависимости от проекта сооружения и технических условий системы молниезащиты могут быть устроены разными способами.

• Распространенный способ – организация внешней молниезащиты. Сила удара молнии будет приходиться непосредственно на элементы самой системы. Приблизительная величина силы тока составляет 100 кА. От мощного импульса удается уберечься с помощью комбинированного УЗИП, который действует как выключатель и монтируется в водный электрический распределительный щиток. Одна такая система защиты предупредит выход из строя всего оборудования в доме.
• Внешняя молниезащита отсутствует, напряжение к дому подается по воздушной линии. Во время грозы молния ударяет в опору ЛЭП с расчетным током, который проходит через УЗИП, величина приблизительно такая же, как и в предыдущем варианте – 100 кА. Уберечь бытовую технику от мощного скачка напряжения помогут специальные защитные устройства, которые устанавливают на вводном щите, месте ответвления линии, на столбе или стене здания. При эксплуатации распределительного щитка защита происходит по аналогичной предыдущему способу схеме.

Ограничители перенапряжений

Вопросы защиты от перенапряжения должны регулировать организации, поставляющие услуги. Они должны установить на ЛЭП требуемые защитные конструкции. Однако на практике проблема защиты дома от скачков напряжения – это проблема его жителей.

Защита от скачков напряжения в сети на воздушных ЛЭП и подстанциях осуществляется при помощи ОПН – ограничителей перенапряжения нелинейных. В состав конструкции входит варистор. Нелинейность заключается в изменении величины сопротивления в соответствии с величиной приложенного напряжения.

Когда сеть электроэнергии работает в штатном режиме, а напряжение соответствует номинальному, ограничитель обладает большим сопротивлением, который не позволяет протекать току. Если же, например, при ударе током образуется импульс, наблюдается резкое снижение сопротивления, что приводит к скачку напряжения.

Существуют компактные блоки модульных ограничений перенапряжений, которые занимают немного места в распределительном щитке дома. Эти устройства подсоединены к заземляющему контуру или рабочему заземлению, по которым проходят опасные импульсы.

Стабилизаторы напряжения

Стабилизаторы нормализуют напряжение и приводят его в соответствие с номиналом. С помощью встроенной панели инструментов допустимые пределы можно регулировать от 110 до 250 вольт.

Если в сети величина напряжения начинает скакать, устройство это улавливает и отключает питание в автоматическом режиме. Возобновляется подача питания лишь после того, как показатели сети возвращаются к рабочему режиму.

Сетевые фильтры

Сетевой фильтр

Электротехнические конструкции имеют весомые преимущества в сравнении с аналогами – доступная стоимость и простая конструкция. Невзирая на малую мощность, фильтр способен защитить бытовую технику при скачках напряжения до 450 вольт. Как показывает практика, даже если производитель заявляет большие показатели, выше 450 вольт сетевой фильтр не выдерживает – сгорает, но при этом оставляет в целостности дорогостоящую бытовую технику.

Ключевую роль в защите от перенапряжения играет варистор. При достижении показателей выше 450 вольт сгорает именно он. Деталь надежно защищает электротехнические конструкции от помех высокой частоты, которые могут возникнуть при включении или отключении электрических двигателей или сварочных аппаратов. Еще одна важная деталь конструкции – плавкий предохранитель, который срабатывает при коротких замыканиях.

Прежде чем приступить к установке защиты от скачков напряжения 380 и 220 вольт, нужно убедиться в том, что сеть полностью обесточена. Автоматическим выключателем отключают подачу электричества и на выходе проверяют напряжение с помощью индикаторной отвертки. Также большое значение имеет качество используемых материалов. От легковоспламеняемых нужно отказаться, поскольку рано или поздно они неизбежно приведут к аварии.

Причины возникновения

Причины возникновения перенапряжений в сети:

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

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.

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.