Устройство защиты от перенапряжения

5 главных причин перепадов напряжения в сети 220в

Сетевое напряжение — среднеквадратичное, т.е. реально действующее, значение разницы потенциалов в электрической сети переменного тока, доступной потребителям. Основные параметры сети переменного тока —  разница потенциалов и частота, в России стандарт: частота 50 Гц и 230 В.

Из-за несовершенства, система электроснабжения не всегда способна обеспечить стабильность 220 Вольт. При резком, кратковременном скачке электроприборы готовы выйти из строя, несмотря на встроенные предохранители и реле напряжения, вмонтированные в схему прибора.

Разница потенциалов в сети способна заметно меняться не только из-за проблем вне квартиры или дома. Отклонения от 220 Вольт случаются из-за повышенной нагрузки на сеть со стороны включенных приборов.

Воздействие устройств на напряжение сети

Причиной перепадов служит устаревшие элементы систем электроснабжения. Современные системы энергопотребления оказывают чрезмерную нагрузку на проводку, она не была рассчитана на такую мощность во времена, когда проектировалась.

Причины перепадов следующие:

• Одновременно включено (а потом  выключено) несколько электроприборов;
• Оборван нулевой проводник;
• Удар молнии во время грозы;
• Повреждение проводов на линиях электропередач;
• Некорректная разводка проводов в электрощите.

Скачки не зависят от нас, поэтому вам заранее потребуется защитить свою домашнюю сеть от этой проблемы.

Самым разумным решением проблем перепадов — полностью реконструировать систему энергоснабжения. Если вы живете в частном доме, то полностью заменить проводку — реально и вполне доступно, но, в действительности — это лишь уменьшит вероятность скачков; новая проводка не гарантирует отсутствие перебоев на ЛЭП.

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.

Какое устройство лучше использовать для защиты от скачков напряжения?

Подытожив, можно сказать, что сетевой фильтр и РКН обеспечивают лишь частичную защиту и не справляются со всем спектром сетевых проблем. Стабилизатор напряжения и ИБП универсальнее – подключенное к ним оборудование менее досягаемо для негативных сетевых воздействий (если перед стабилизатором или ИБП дополнительно установить УЗИП, то уровень защиты возрастет ещё больше).

Однако далеко не все стабилизаторы и ИБП качественны и по-настоящему надежны, поэтому следует максимально внимательно подходить к выбору устройства и при возникновении любых вопросов консультироваться с профессионалами.

Стоит отметить, что средняя стоимость качественного ИБП превышает стоимость схожего по мощности и качеству стабилизатора (при примерно одинаковом функционале по борьбе с сетевыми скачками).

Виды изменений в сети

График допустимых показаний отклонения в сети

Выделяют несколько типов скачков напряжения:

• Отклонения. Здесь подразумевается изменение амплитуды, длительность каждой из которых составляет больше 60 сек. Причем есть нормально допустимое и предельно дозволенное отклонения. Во втором случае нормой считается показатель не больше 10% от нормального.
• Колебания (падение напряжения). Здесь амплитуда меняется в меньшую сторону и составляет до 60 сек. Также нормальным считается показатель до 10% от оптимального.
• Перенапряжение. Это резкое увеличение тока выше отметки 242 Вольт. Длительность таких скачков до 1 сек.

Средняя стоимость РН на российском рынке

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

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

Как подключить УЗИП в частном доме?

Защитные устройства могут включаться в бытовые электрические сети (с одной фазой и рабочим напряжением 220В) и в токоведущие линии промышленных объектов (три фазы, 380В). Исходя из этого, полная схема подключения УЗИП предусматривает воздействие соответствующего показателя напряжения.

Если роль заземления и нулевого проводника играет общий кабель, то в такой схеме устанавливается простейшее одноблоковое УЗИП. Подключается он следующим образом: фазная жила, подключенная ко входу защитного устройства – выходной кабель, соединенный с общим защитным проводником – защищаемые электроприборы и оборудование.

В соответствии с требованиями современной электротехнической документации нулевой и заземляющий проводники объединяться не должны. Исходя из этого, в новых домах для защиты цепи от скачков напряжения применяется двухмодульный аппарат, имеющий три отдельных клеммы: фаза, нейтраль и заземление.

В таком случае включение устройства в схему производится по другому принципу: фаза и нулевой кабель идут на соответствующие клеммы УЗИП, а затем шлейфом на подсоединенное к линии оборудование. Заземляющий проводник также подключается к своей клемме защитного прибора.

В каждом из описанных случаев чрезмерный ток, возникающий при перенапряжении, уходит в землю по кабелю заземления или общему защитному проводу, не оказывая воздействия на линию и подсоединенное к ней оборудование.

Ответы на вопросы про УЗИП на видео:

Принцип действия и устройство

Принцип работы УЗИП заключается в применении варисторов — нелинейный элемент в виде полупроводникового резистора сопротивления от приложенного напряжения.

УЗИП имеет два вида защиты:

• Несимметричный (синфазный) — при перенапряжении устройство направляет импульсы на землю (фаза — земля и нейтраль – земля);
• Симметричный (дифференциальный) — при перенапряжении энергия направляется на другой активный проводник (фаза — фаза или фаза – нейтраль).

Чтобы лучше понять принцип работы УЗИП приведем небольшой пример.

Нормальное напряжение цепи 220 В, а при возникновении импульса в этой самой цепи напряжение резко поднимается, например, при ударе молнии. При резком скачке напряжения, в УЗИП уменьшается сопротивление, что приводит к короткому замыканию, которое в свою очередь приводит к срабатыванию автоматического выключателя и в последствии к отключению самой цепи. Таким образом обеспечивается защита электрооборудования от резких перепадов напряжения, не допуская протекания через него импульса высокого напряжения.

Автомат или предохранитель перед УЗИП

Обязательным условием установки УЗИП является наличие аппарата защиты перед ним – автомата или предохранителя.

Причем специалисты рекомендуют ставить именно предохранитель.

В любом автоматическом выключателе есть катушка, обладающая индуктивностью. А вы эту самую катушку, состоящую из множества витков, устанавливаете последовательно в цепь с УЗИП. Помните, что мы ранее говорили про максимальные расстояния проводников для подключения устройства?

Так вот, выставив перед УЗИП автомат, у вас получится ситуация, когда ток молнии, помимо самого ОПС, вынужден будет пройти через всю катушку, образуя на ней дополнительное напряжение. Иногда эта величина может доходить до 100кВ!

Поэтому и ставят перед УЗИП предохранители с плавкой вставкой, длина которой всего пару сантиметров.

Кстати, есть модели УЗИП, в которых плавкая вставка встроена в корпус устройства.

Только не путайте назначение всех этих предохранителей или автоматов. Они не нужны для защиты самого ОПС. Их обязанность — отсоединить после срабатывания поврежденный элемент цепи.

УЗИП выполнив свою главную задачу, остается фактически “закороченным”, и подать напряжение на все остальное оборудование с короткозамкнутым элементом внутри цепи вы не сможете.

При этом у данной защиты, когда она стоит непосредственно перед самим аппаратом, а не на главном вводе, есть один существенный недостаток. Дело в том, что большинство молний многокомпонентные и их разряд вызывает не один импульс, а несколько.

Причем импульсы эти достигают устройства одномоментно. Представьте себе такую картину – пришла первая волна максимальной величины и заставила не просто сработать УЗИП, но и вывела из работы сменный модуль (выпал красный индикатор) с аппаратом защиты до него.

И тут же за первым импульсом накатывает второй (всего через 60-80мс), а защиты то уже нет! Поэтому иногда лучше защиту в виде автоматов или предохранителей размещать на главном вводе. Она после первого срабатывания будет гасить всю сеть 220В.

УЗИП чаще всего выходят из строя (срабатывают без возможности восстановления параметров варистора) по двум причинам:

слишком большое напряжение или разряд, который превышает рабочий диапазон (неправильно выбрали или установили не там, где надо)

длительное перенапряжение (не кратковременный импульс)

Например, при обрыве нейтрали или при длительном однофазном КЗ.

Откуда возникает перенапряжение

Планировка и строительство многих многоэтажек еще пару десятков лет назад производилась без прицела на сегодняшнее многообразие бытового электрооборудования: микроволновки, многокамерные холодильники, утюги высокой мощности и другие приборы, имеющие электрическое питание. Поэтому максимумы потребления электричества по утрам и вечерам пагубно влияют на работу всей электросети в любом жилище.

Электричество, текущее по кабелю или проводу, неспособному выдерживать такую нагрузку, способствует их ненормальному нагреву в дневные часы и охлаждению в вечерние. В силу законов физики, проводник ослабевает, поскольку он делается то шире, то уже. Контакты в щитке на первых этажах или в едином вводно-распределяющем устройстве в доме заметно ослабевают. Также нулевые контакты могут отгореть, что приводит к перепаду напряжения от 110 до 360 вольт на всех этажах, выше этажа с перегоревшими контактами.

Перенапряжение в электросети может произойти в результате попадания молниевого разряда в линию электропередач, подстанцию или элементы дома, при этом сила тока просто огромная, порядка 200 килоампер. При попадании в молниеприемник и дальнейшем прохождении молнии по контуру заземления в проводниковых материалах возникает электродвижущая сила, измеряемая в киловольтах.

Также вызвать резкий скачок напряжения могут сварочные работы или одновременное включение многими соседями электроприборов или подключение/отключение мощного потребителя. Для защиты дорогостоящей электротехники и всего частного дома необходима защита от перенапряжения в сети.

Это интересно: Замена наружной розетки на внутреннюю — выкладываем по полочкам

Выбор стабилизатора

Примерная схема мощности различных электроприборов

Выбирая точечные стабилизаторы, следует учитывать ряд следующих факторов, исходя из которых выстраиваются приоритеты:

• Количество потребителей электричества, которым требуется защита от его перепадов. Если они будут стоять в каждой комнате, целесообразно поставить один мощный входной автомат.
• Сила и напряжение тока, который поступает в недвижимость. Существуют аппараты, работающие на 220 В и 380 В.
• Вид тока. Изделия могут быть рассчитанными на одну или три фазы. Это определяет конфигурацию, количество разъемов и штекеров.
• Наличие заземления. Этот показатель определяет модель изделия — будет это встроенная розетка стабилизатор или внешний инверторный прибор.

Принцип работы электронного стабилизатора

Поскольку в многоквартирные дома поступает однофазный ток и нет заземления, приобретать следует приборы, соответствующие этому параметру. При этом следует учитывать, что в большинстве случаев возможность поставить отдельный вводный автомат отсутствует. Целесообразно приобретать точечные реле напряжения в розетку, установленные там, где подключаются устройства, нуждающиеся в защите.

Так как практически все дачи оснащены заземлением, приборы следует приобретать соответствующие. Отвод электричества при пробое на корпус сохранит жизнь человеку и продлит работоспособность подключенной техники. При этом можно брать маломощные стабилизаторы, рассчитанные на нагрузку до 500 Вт для подключения видеотехники, холодильных установок и кухонных приборов. Изделия с более высокими показателями приемной нагрузки следует приобретать для кондиционеров, бойлеров, стиральных и посудомоечных машин.

Выбор РН

Выбирая реле, чтобы защитить домашнюю сеть, достаточно знать номинал электрического тока, который способен пропускать через себя вводной автоматический выключатель. Если, к примеру, пропускная способность выключателя равна 25А (что соответствует потребляемой мощности – 5,5 кВт), то рабочие характеристики РН должны быть на ступень выше – 32А (7 кВт). Если выключатель рассчитан на 32А, то реле должно выдерживать ток в 40 – 50А.

Я для такого случая взял реле на 40 А, при вводном автомате 25/32 (стоит первый, но уставка увеличится).

Некоторые люди выбирают марку РН, опираясь на суммарную потребляемую мощность. Это не совсем правильно. Ведь реле, способное выдерживать ток в 32А, может спокойно работать как при нагрузке в 7 кВт, так и при гораздо большей мощности потребления. Только во втором случае в рабочую схему РН необходимо встраивать специальный магнитный контактор. Но об этом в следующем разделе.

Обзор цен

Купить защитное устройство можно в любом магазине электрических товаров

Обращаем Ваше внимание, что цена может варьироваться в зависимости от нужного типа защиты от перенапряжений и конкретной марки устройства (Зубр, Альбатрос и прочие)

Рассмотрим приблизительную стоимость автоматики:

В большинстве случаев, при покупке комплектов защиты от перенапряжения предоставляются скидки.

Как часто в вашей квартире горела техника? Задавались ли вы вопросом о том, почему это произошло? Возможно более правильным было бы изначально позаботиться о том, что бы защитить свою технику от подобных ситуаций, ведь в нашей жизни они далеко не редкость. Во вторичном фонде электрика находится в плачевном состоянии и рассчитывать на то, что вас минует скачек напряжения не приходится. При том состоянии, в котором находятся наши городские электросети, скачки напряжения обыденная вещь. Просто сегодня он был незначительным и вы его не заметили, а завтра сгорела техника и крайнего вы вряд ли найдете.

Нас достаточно часто нанимают обслуживающие организации для проведения замены подъездной электрики и вводных распределительных устройств. Насмотрелись мы в домах таких ужасов, что рассказывать слишком долго, да и смысла в этом нет. В обще домовой электрике не предусмотрено никаких средств защиты, только в ТП стоят жуткие вставки, которые срабатывают уже тогда, когда в общем — то поздно. Спасают они разве что сам кабель, идущий от дома к ТП.

Как же обезопасить себя и технику в вашей квартире от подобной ситуации. Техника зачастую дорогостоящая, а ее внутренняя защита не предназначена для условий эксплуатации в России. Ведь в цивилизованных странах сам поставщик электроэнергии не пропустит к потребителю завышенное или заниженное значение напряжения, отключив питание до выяснения причин неисправности. У нас же в первую очередь страдают потребители и страдают без шансов на восстановление справедливости. За время работы в подобных домах я не слышал ни одного случая, когда жилец добивался компенсаций, а с жильцами в первую очередь приходится общаться именно нам. Впоследствии многие из них становились нашими клиентами и мы помогали организовать защиту от подобных ситуаций.

Только испытав на себе дорогостоящий ремонт техники люди понимают, что намного дешевле сразу приобрести и установить защиту, нежели потом разводить руками и искать виноватых.

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.

Выбор РН

Выбирая реле, чтобы защитить домашнюю сеть, достаточно знать номинал электрического тока, который способен пропускать через себя вводной автоматический выключатель. Если, к примеру, пропускная способность выключателя равна 25А (что соответствует потребляемой мощности – 5,5 кВт), то рабочие характеристики РН должны быть на ступень выше – 32А (7 кВт). Если выключатель рассчитан на 32А, то реле должно выдерживать ток в 40 – 50А.

Я для такого случая взял реле на 40 А, при вводном автомате 25/32 (стоит первый, но уставка увеличится).

Некоторые люди выбирают марку РН, опираясь на суммарную потребляемую мощность. Это не совсем правильно. Ведь реле, способное выдерживать ток в 32А, может спокойно работать как при нагрузке в 7 кВт, так и при гораздо большей мощности потребления. Только во втором случае в рабочую схему РН необходимо встраивать специальный магнитный контактор. Но об этом в следующем разделе.

Причины перенапряжения

всем известные 220 Вв переделах 10%

Откуда же возникают скачки напряжения в сети? Причин несколько:

• попадание в подстанцию, линию электропередач или элементы дома разряда молнии, а его сила тока достигает 200 кА;
• сварочные работы, включение мощного оборудования или одновременная работа многочисленных электроприборов в многоквартирном доме;
• обрыв нулевого контакта, в результате чего напряжение может скакать от 110 до 360 В. Одна из причин обрыва нулевого контакта кроется в возросшем количестве используемой техники. Многие дома проектировались и строились тогда, когда электроприборов не было так много. Сегодня же в утренние часы в каждом доме включается масса оборудования: плиты, чайники, пылесосы, стиральные машинки, обогреватели, бойлеры и т.д. Часто провода работают на пике своих возможностей, потому утром и вечером перегреваются, затем сильно охлаждаются, и как следствие проводник ослабевает, и нулевой контакт может вообще отгореть;
• обрыв проводов вследствие непогоды, аварии. Напряжение в сети может резко взлететь в несколько раз;
• неправильное подключение проводов в щитке;
• сбои в работе электрической станции.

Высокое напряжение может стать причиной появление искры в диэлектрическом слое, далее последует появление электрической дуги, что уже чревато возгоранием. Опасность также несет и слишком низкое напряжение. Холодильник, например, будет тяжелее запускаться, что скажется на его работоспособности.

Чтобы защитить квартиру и дом от неблагоприятных последствий скачков напряжения в сети, используют следующие принципы:

• отключение электричества при резком повышении напряжения;
• вывод излишнего электрического потенциала на заземляющий контур;
• стабилизация входящего напряжения до идеальных 220 В.

Защита от скачков напряжения 220в

Для того чтобы РН смогло принести пользу своему владельцу, его рабочие параметры (пределы допустимых напряжений и время задержки возобновления питания) необходимо правильно отрегулировать. Если в рабочей схеме используется одно РН, то устанавливать пределы допустимых значений следует, ориентируясь на характеристики бытовой техники, чувствительной к перепадам. Наиболее чувствительным и дорогостоящим оборудованием является аудио- и видеотехника. Диапазон допустимых значений напряжения для нее составляет 200 – 230В.

Допускаемое отклонение напряжения от номинальных показателей в отечественных энергетических сетях составляет 10% (198…242В). В случае частого срабатывания РН эти показатели можно брать за основу, осуществляя регулировку реле. Однако чувствительную бытовую электронику в этом случае рекомендуется защищать с помощью переносных стабилизаторов невысокой цены.

Никто и не говорит, что надо при плюс-минус 15В выключаться. Есть диапазон предельно допустимых отклонений в 10%, его большинство приборов должно выдерживать. Ставить нужно, исходя из этого, примерно 190В-250В. Хотя, с нашим состоянием сетей, особенно в частном секторе ожидаемо все

Так что разумная осторожность не повредит

Для того чтобы обеспечить максимально надежную защиту всех потребителей, следует использовать электрическую схему с несколькими реле. Рабочая схема защиты, включающая несколько РН, позволяет разбить потребителей по группам – в соответствии с их чувствительностью к перенапряжению:

1. К первой группе относится аудио- и видеотехника (допускаемые значения напряжения – 200 – 230В);
2. Ко второй можно отнести бытовую технику, оснащенную электрическим двигателем: холодильники, кондиционеры, стиральные машины и т. д. (допускаемые значения – 190 – 235В);
3. Третья группа – это простые нагревательные приборы и освещение (допускаемые значения  – 170 – 250В).

Каждая группа потребителей подключается к своему РН. В такой схеме рабочие параметры каждого реле настраиваются индивидуально.

Защита сети от перенапряжения и скачков.

Время задержки возобновления питания должно соответствовать эксплуатационным требованиям, предъявляемым к бытовой технике. Для некоторых холодильников, к примеру, рекомендуемая задержка равняется 10 минутам.

Откуда в розетке 380в при обрыве нуля — наглядно, доступно, без формул.

Наверняка у каждого из вас, хотя бы раз в жизни сгорали бытовые приборы от перенапряжения. При этом многие слышали, что подобное не редко случается из-за обрыва ноля.

Давайте наглядно без формул, векторных диаграмм, смещений нулевых точек и т.п., с точки зрения обывателя попытаемся разобраться, каким же образом напряжение 380в, вместо привычных 220в, может оказаться в ваших розетках.

Ведь действительно возникает логичный вопрос, как это так, оборвался или отгорел один из проводов, а напряжение ни то что не пропадает, а становится даже больше.

Понимание этого процесса будет полезно каждому потребителю, дабы потом не возникало вопросов, зачем электрики пытаются «всунуть» в электрощиток, непонятные реле, стоимостью несколько тысяч рублей.

Чтобы доступно разобраться в сути этого явления, давайте вспомним разницу между последовательной и параллельной схемой подключения электроприемников.

При параллельном подключении, фазный и нулевой проводники одновременно приходят ко всем потребителям в цепи. Нарисуем такую схемку, где этими потребителями будут обыкновенные лампочки накаливания.

На входе напряжение составляет 220в. При таком подключении, на каждой лампочке напряжение будет одинаковым, и при достаточном сечении проводников и малой нагрузке, не будет сильно отличаться от вводного.

При этом отключение или включение каждой лампочки по очередности, не сильно скажется на его значениях. Именно по такой схеме и подключены все розетки в ваших квартирах.

Однако если напряжение будет одинаковым, ток в цепи будет разным. Общее его значение складывается из суммы токов проходящих через лампочку №1 и №2.

Вы можете включать и более мощные приборы (лампы 200Вт, чайник), и все будет прекрасно работать.

Схема последовательного подключения несет в себе уже существенные изменения. Здесь питающий проводник (это может быть фаза или ноль), сначала приходит на первую лампочку, а далее от нее уходит на следующую.

Только после этого он возвращается на вводной автомат или в общую сеть.

Не важно количество токоприемников, их может быть 2,3,4 и более. Главное, чтобы они были строго подключены один после другого. Что же изменится, если вы включите последовательно две лампы по 100Вт? А случится то, что напряжение на них упадет примерно в два раза

Что же изменится, если вы включите последовательно две лампы по 100Вт? А случится то, что напряжение на них упадет примерно в два раза.

При этом общее вводное напряжение будет складываться из суммы падений напряжений на лампе №1 и лампе №2. То есть, 110в на одной и 110в на другой. Кстати, такой казалось бы недостаток, можно очень хитро использовать несколькими способами.

Напомню, что в параллельной схеме, U везде было одинаковым, не важно в какой точке. Здесь же одинаковым будет ток, при том в любой части электрической цепи I=I1=I2. Однако такая ситуация с равномерным падением напряжения, будет наблюдаться только в том случае, если все эл.приемники будут одинаковой мощности

Стоит вместо одной 100Вт лампы вкрутить 200 ваттную, и вы сразу же увидите разницу

Однако такая ситуация с равномерным падением напряжения, будет наблюдаться только в том случае, если все эл.приемники будут одинаковой мощности. Стоит вместо одной 100Вт лампы вкрутить 200 ваттную, и вы сразу же увидите разницу.

На лампочке 100Вт будет напряжение 146В и она будет гореть довольно ярко. В то же время более мощная 200 ваттная будет еле светиться.

Связано это с тем, что падение напряжения напрямую зависит от сопротивления потребителя. На более мощных приборах сопротивление маленькое.

Вот примерные данные по стандартным лампочкам, предназначенным для работы в сети 220В:

{SOURCE}