Методы защиты от перенапряжения
Содержание
Подразумевается, что когда провод электропитания прибора включают в розетку, напряжение в ней соответствует номиналу, который известен заранее. В квартире обычно речь идёт о 230 В. Существуют розетки на 380 В, которые используются для более мощного оборудования. На практике так происходит в подавляющем большинстве случаев, но не всегда. При возникновении случайных сбоев в электросети напряжение может существенно превысить номинальную величину. Нормативные документы требуют, чтобы напряжение гарантированно отклонялось не более, чем на 10%. Для 230 В этот диапазон составляет 207–253 В. Защита от перенапряжения позволяет при возникновении аварийной ситуации предотвратить возникновение проблем с эксплуатируемым оборудованием.
Природа различных видов перенапряжений
Чтобы бороться с перенапряжением, необходимо понимать, в каких ситуациях и по каким причинам оно может возникнуть. Далее рассмотрены наиболее распространённые случаи.
Обрыв нулевой фазы
В розетке на 230 В один провод является фазным, а другой — нулевым. Последний проложен до питающей подстанции, а там он заземляется. По своим функциям нулевой провод похож на заземление, но выполняет немного другие функции. Если в дом поступает трёхфазное напряжение, нулевой провод балансирует его. Он действует таким образом, чтобы разность потенциалов между ним и любым фазовым проводом была 220 В. Если в розетке вместо него поставить заземляющий провод, то его использование может привести к тому, что напряжение на розетке в квартире выйдет за установленные пределы.
При длительной эксплуатации или в результате аварийной ситуации возможно повреждение нулевого провода. Из-за этого напряжение в розетке будет определяться случайными обстоятельствами. В частности, оно может достигать 380 В, что представляет опасность для домашних электроприборов. Если же правильно приняты защитные меры, то проблем не возникнет.
Неисправность трансформатора на питающей подстанции
Электричество в дом или квартиру приходит от поставщиков электроэнергии. Если их оборудование неисправно, то на фазовом или нулевом проводе в розетке будет нестандартное напряжение. Такая ситуация не зависит от потребителя электроэнергии и может привести к возникновению у него проблем с электрооборудованием.
Воздействие грозы
В каждом современном доме имеется громоотвод. Он обычно срабатывает при попадании молнии, однако иногда возможно возникновение аварийных ситуаций.
Во время грозы в атмосфере накапливается сильный отрицательный заряд. Он с поверхностью земли образует своего рода конденсатор. Когда разность потенциалов достигает критической величины, происходит ионизация воздуха и образуется разряд в виде молнии.
При накоплении энергии в проводах линий электропередачи собирается положительный заряд, который притягивается отрицательным. После удара молнии происходит разрядка, в результате положительные заряды начинают растекаться по сети. Следовательно, возникает две волны перенапряжения, которые распространяются в двух направлениях.
В результате перенапряжение может возникнуть из-за удара молнии или из-за перераспределения заряда, механизм которого описан выше. В этом случае возникает опасность не только для используемого оборудования, но и для жизни человека.
В результате наполнения резервуаров
Наличие жидкости в резервуаре в некоторых случаях приводит к образованию статического электричества. Непосредственной причиной этого становится наличие трения, которое создаёт текущая жидкость. Если в ней присутствует грязь или разные примеси, то этот эффект усиливается.
Ошибки монтажа
Иногда при проведении работ по монтажу могут быть неправильно подсоединены провода. Например, такая ситуация возникает тогда, когда перепутаны нулевой и фазный провода. К аварийной ситуации также может привести наличие изношенной и некачественной проводки.
Как работает защита
Перенапряжением называют такое напряжение в сети, которое в несколько раз превышает допустимые показатели. Это может стать причиной пробоя изоляции. Как правило, резкое повышение напряжения создаёт скачок силы тока. Поэтому датчики, которые должны следить за ситуацией, могут реагировать на любую из этих характеристик.
Защита от перенапряжений основана на том, что автоматически обнаруживается превышение напряжения, силы тока, а затем осуществляется отключение от электричества участка, на котором возникла проблема. Подразумевается, что мастер детально проверит ситуацию, а затем вновь включит электропитание. Существуют автоматические защитные системы, где повторное подключение происходит автоматически.
Для защиты от удара молнии применяют вертикальные металлические стержни. Один их конец находится в земле, а другой расположен выше опоры или здания, которые следует защищать. Для линий электропередач применяют горизонтальные молниеотводы. Они представляют собой металлические стержни, расположенные над фазными проводами.
Для защиты зданий также может быть использована металлическая сетка, покрытие крыши или арматура железобетонных несущих конструкций. Если нет такой возможности, применяют металлический стержень аналогично тому, как это описано выше. Что касается резервуаров с жидкостью, то их защищают от перенапряжения с помощью заземления.
Надо заметить, что перенапряжение может быть совсем небольшим. В этом случае выгодно применять стабилизатор, который обеспечивает стабильное питание для электрооборудования. Его выгодно использовать для технических устройств, которые имеют высокую чувствительность к колебаниям питающего напряжения.
О пониженном напряжении
При нарушении работы электросети возможно не только превышение нормативного напряжения, но и чрезмерное уменьшение. Хотя при этом не происходит перенапряжения, упомянуть об этом необходимо.
В таком случае также нарушается нормальная работа электроприборов. Однако она выражается не в возникновении аварийной ситуации, а в снижении мощности. Например, электрочайник будет медленнее нагревать воду. В некоторых случаях недостаток энергии может привести к тому, что электроприбор запустить не получится. Например, это может случиться при запуске компрессора.
Иногда пониженное напряжение способно стать причиной возникновения аварийной ситуации. Например, при работе некоторых моделей старых холодильников возникало возгорание. Это связано с тем, что запуск техники, находящейся под напряжением, не происходит, а с течением времени мотор сильно нагревается. Далее приведены наиболее распространённые причины возникновения пониженного напряжения.
При превышении мощности сети
Если к сети подключены приборы большой суммарной мощности, то при слабой сети электропитания возможно резкое изменение напряжения. В результате происходит отключение приборов или поступление пониженного напряжения.
Мощный потребитель по соседству
Иногда в непосредственной близости могут находиться производственные помещения, торговые центры, здания с мощной вентиляционной системой. В этом случае возможно поступление пониженного напряжения из-за того, что мощности электросети не хватает для полноценной работы.
Виды перенапряжений
Существуют различные разновидности перенапряжений:
- Импульсные могут достигать значительной величины, но они действуют в течение краткого момента времени. Не является редкостью, когда при этом они превышают 1000 В.
- Коммутационные возникают вследствие технологических процессов, происходящих на питающей подстанции. При переключении могут возникать сильные импульсы напряжения. Обычно меры по их сглаживанию применяются заранее, но иногда они воздействуют на питающую сеть потребителя.
- Аварийные происходят вследствие возникновения нештатных ситуаций. Одним из примеров является попадание молнии в электрооборудование на питающей подстанции.
Также аварийные ситуации могут возникать вследствие постепенного накопления статического электричества.
Разновидности защитного оборудования
Вследствие большого разнообразия причин перенапряжения и его характеристик не представляется возможным во всех случаях использовать только один вид защиты электроустановок. Поэтому существуют различные устройства. Их используют в зависимости от того, какие аварийные ситуации более вероятны.
Громоотводы
Принцип их действия основан на том, что заряд, перетекая на землю, выбирает путь, на котором сопротивление будет минимальным. Такие устройства представляют собой один или несколько металлических прутьев, каждый из которых врыт в землю одним концом, и выходит на крышу другим. Верхняя часть может включать в себя горизонтальную металлическую сетку или покрытие крыши из такого материала.
Пробки или автоматы
В квартирах на электрических щитках для защиты от скачков напряжения часто устанавливаются пробки. В качестве основного элемента в них используется предохранитель — кусок провода, который расплавится, если сила тока превысит установленный уровень. Сразу после этого прекратится подача электричества через пробку.
Достоинствами пробок являются простота и надёжность использования.
Недостатками считаются:
- Замедленная реакция. Предохранитель отреагирует не мгновенно, поэтому сильный ток сможет нанести вред электроприборам или людям.
- Используемый предохранитель является одноразовым. После срабатывания необходимо вставить новый. Поэтому всегда необходимо иметь запасной.
Долгое время применение пробок было повсеместным, однако со временем их стали вытеснять автоматы. Они вкручиваются так же, как и пробки, однако не являются разовыми устройствами. При превышении силы тока в сети они автоматически выключаются, после чего владелец может их вновь перевести в рабочее состояние нажатием соответствующей кнопки.
Автоматические защитные устройства помогают в большинстве случаев, но не смогут спасти, например, при ударе молнии. Поэтому их выгоднее использовать совместно с другими устройствами.
Сетевые фильтры
Внешне они похожи на удлинители. В них встроены варисторы, которые обеспечивают защиту от скачков напряжения. При использовании данного оборудования необходимо помнить, что эффективная защита обеспечивается только при условии, что для сетевого фильтра предусмотрено заземление.
Варистор обеспечивает соединение нулевого, фазного и заземляющего провода. Если напряжение в электрической сети превысит заданную величину, то произойдет соединение с заземлением и опасный заряд в результате уйдёт в землю.
Сетевые фильтры чаще всего применяют для маломощного оборудования. Они предназначены защищать от скачков до 400–500 В.
Реле защиты
Такие устройства автоматически отключают электричество при превышении установленного значения электронапряжения. В некоторых моделях повторное включение происходит автоматически, в других это должен сделать человек.
Реле устанавливают сразу после входных автоматов. Они обладают такими достоинствами, как:
- Высокая скорость срабатывания позволяет спасти технику и людей от разрушительного действия перенапряжения. В аварийной ситуации всего через несколько секунд происходит отключение электричества.
- Устройство способно выполнять свои функции при силе тока до 60 А.
- Простой монтаж может произвести даже человек, который делает это впервые.
- На некоторых моделях имеется дисплей, на котором можно увидеть значение силы тока в реальном времени.
Прибор способен эффективно реагировать на разрыв нулевого провода и на значительные скачки напряжения других типов.
Расцепитель минимального и максимального напряжения
Устройство постоянно контролирует значение напряжения. Как только оно становится слишком большим или маленьким, автоматически происходит отключение.
Устройство отличается простотой монтажа и высокой эффективностью работы. Является надёжным средством защиты от обрыва нулевого провода или перекоса фаз в питающей сети. Недостатком этого прибора является отсутствие функции автоматического включения. В некоторых ситуациях это может привести к возникновению проблем. Например, отключение холодильника в то время, когда никого нет дома, может привести к порче продуктов. Расцепитель не эффективен при возникновении высоковольтных импульсов.
Стабилизаторы
Стабилизатор подключают к розетке, а электроприбор подключают уже к нему. Он сглаживает скачки напряжения, обеспечивая для оборудования качественное электропитание.
Стабилизаторы отличаются высокой надёжностью и длительным сроком эксплуатации, но могут не справиться с сильным скачком напряжения. Стабилизатор действует в автоматическом режиме, быстро срабатывает, когда в этом возникает необходимость. Основным недостатком таких средств защиты является сравнительно высокая цена.
Устройства УЗИП
Они предназначены для защиты от импульсных перенапряжений в сети. Эффективны при практически любых импульсах, в том числе и тех, которые вызваны ударом молнии.
Принцип действия защитных устройств основан на чувствительности к резкому повышению силы тока. Они практически мгновенно производят отключение от сети, поэтому электроприборы не успевают ощутить влияние импульсов. Устройство защиты от импульсных перенапряжений предотвращает перегрузки любой сложности. При его использовании есть возможность менять режимы и выставлять задержку. Когда происходит сбой, система способна запускаться не сразу, а спустя некоторое время.
Защита от перенапряжения в сети — важное мероприятие, позволяющее не только продлить срок службы электрооборудования, но и обезопасить его эксплуатацию при скачках напряжения.
Загрузка...
