Меню

Защита трехфазной сети от скачков напряжения

Способы защиты электрической сети квартиры или дома от скачков напряжения

Содержание

  1. Допустимые параметры электроэнергии
  2. Спасут ли пробки или автоматы?
  3. Основные причины возникновения скачков напряжения в сети
  4. Возможные последствия скачков напряжения
  5. Способы защиты от скачков напряжения
  6. Сетевой фильтр
  7. Реле защиты РКН и УЗМ
  8. Стабилизаторы
  9. Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)
  10. Датчик повышенного напряжения (ДПН)
  11. Заключение

Перепады напряжения и прочие неполадки в электросетях отнюдь не редкость. Они могут привести к выходу из строя дорогостоящей техники и даже угрожать жизни и здоровью людей. Для предотвращения подобных последствий на рынке имеются различные устройства защиты электрической сети, применяемые в зависимости от характера неполадок.

В этой статье вы узнаете: что собой представляют перепады напряжения и каковы их причины; Какие существуют устройства защиты сети и в каких случаях используются.

Допустимые параметры электроэнергии

В России и на пост-советском пространстве стандартным напряжением является 220 вольт (для рядовых потребителей электроэнергии). При этом в реальности напряжение колеблется в определенных рамках от данного номинала. Допустимая амплитуда отклонения от нормы устанавливается нормами и актами, регулирующими предоставление данной услуги потребителю. При 220В минимальное допустимое значение составляет 198В, а максимальное — 242В.

Спасут ли пробки или автоматы?

Долгое время в домах использовались «пробки»: плавкие предохранители, защищающие от скачков напряжения. На смену им пришли современные и более удобные автоматы (автоматические выключатели). На сегодняшний день в большинстве квартир это единственные средства защиты от неполадок в сети.

Пробки и автоматические выключатели позволяют защититься от короткого замыкания, перегрева проводки и возгорания при перегрузке. Однако мощный электрический импульс может успеть пройти через автомат и вывести технику из строя. Такое случается, например, в следствие удара молнии. То есть обычные пробки не могут обеспечить полноценную защиту от перепадов напряжения.

Основные причины возникновения скачков напряжения в сети

Скачки напряжения могут отличаться по величине отклонения от нормы, по своей продолжительности и динамике возрастания/убывания в зависимости от причин их возникновения:

  • Большая нагрузка на сеть. Одновременное подключение большого числа электроприборов при недостаточной мощности сети приводит к нестабильности напряжения. Это может быть заметно, например, как мерцание лампочек или внезапное выключение электроприборов. Данное явление встречается часто, особенно по вечерам;
  • Мощный потребитель по соседству. Случается, если рядом находятся промышленные объекты, торговые центры, офисные здания с мощной вентиляционной системой и так далее.
  • Обрыв нулевого провода. Нулевой провод выравнивает напряжение у потребителей электроэнергии. При его обрыве (сгорании, окислении) часть потребителей получат повышенное напряжение (а другие заниженное), что с высокой вероятностью приведет к выходу из строя незащищенной электротехники.
  • Ошибки при подключении. Например, если были перепутаны нулевой и фазный провода;
  • Плохая проводка. Сбои возникают из-за изношенности проводки, использования некачественных материалов и неправильно выполненных монтажных работ.
  • Удар молнии. Попадание молнии в линии электропередачи может вызывать стремительный скачек напряжения в тысячи вольт. Представляет особую опасность, так как средства защиты не всегда успевают сработать.

Возможные последствия скачков напряжения

Производители электрической техники учитывают нестабильный характер напряжения и возможность его скачков и падений. Например, прибор с номинальным напряжением 220 вольт может работать при 200В и выдерживать скачки до 240В. При этом регулярная работа аппаратуры при больших отклонения от нормы сокращает срок ее эксплуатации. Сильные скачки напряжения могут вывести технику из строя, и даже нанести ущерб имуществу и здоровью, например, вызвав пожар.

Справка. Поломки электрических приборов в результате скачков напряжения не покрываются договорами о гарантийном обслуживании, то есть бремя расходов на ремонт и замену ложится на владельца, что может стать серьезным ударом по семейному бюджету. В некоторых случаях существует возможность предъявления иска к поставщику электроэнергии, однако это долго, сложно и дорого, а также не гарантирует успеха. Проще заранее предусмотреть защиту своего дома от подобных неприятностей.

Источник



Как защитить технику от перепадов напряжения

Внезапные перепады напряжения грозят плачевными последствиями для бытовой техники: выход из строя без надежды на ремонт. А для загородного дома в период летних гроз эта проблема становится наиболее актуальной. Почему происходят перепады и чем они опасны для техники? Как надежно защититься от скачков напряжения?

Читайте также:  При включении поворотника падает напряжение ваз 2107 инжектор

Чем опасны перепады напряжения

Перепад напряжения может быть вызван одновременным отключением нескольких мощных устройств, аварией на электросетях, нестабильной работой подстанции из-за перегрузки, эксплуатацией сварочного аппарата, низким качеством материалов электропроводки или ее монтажа. Нередко к существенному скачку напряжения приводит и удар молнии по линии электропередач.

Большинство перепадов незначительны и остаются незамеченными нами, но не техникой. Любой скачок, из-за которого напряжение в сети становится выше 250 Вольт, снижает срок службы подключенных устройств или дестабилизирует их работу. Даже несущественные отклонения на 5-10 %, происходящие регулярно, приводят к сбоям в управляющих блоках, сбросу настроек, возникновению помех. Перепады на 10-25 % сокращают срок службы приборов почти вдвое. А скачки напряжения до 300 Вольт выводят из строя блоки питания, управляющие и сенсорные панели, электродвигатели, сетевое оборудование.

В большинстве многоквартирных домов качество электропроводки оставляет желать лучшего, они не выдерживают нагрузки, ведь в каждой квартире одновременно работают десятки приборов. Безусловно, лучше поменять в квартире проводку, чтобы минимизировать вероятность перепадов и не довести до пожара. Но даже если нет такой возможности, обезопасить себя и родных можно.

Сетевые фильтры

Так называемый сетевой фильтр — это зачастую просто разветвитель/удлиннитель, защитные функции у которого либо фактически отсутствуют, либо являются минимальными и способны защитить только от перегрузки или короткого замыкания.

Однако среди «обманок» прячутся и настоящие сетевые фильтры, которые с помощью LC-контура фильтруют высокочастотные помехи в сети. Стоимость таких устройств, естественно, выше, но для некоторых видов техники наличие полноценной фильтрации необходимо. У приборов с LC-контуром есть характеристика «Подавление электромагнитных / радиочастотных шумов». Если вам нужен такой вариант, обращайте на нее внимание.

Стабилизаторы напряжения

Если подаваемое напряжение в сети не соответствует заданным нормам, стабилизатор нормализует его. К тому же стабилизатор повторяет функции хорошего сетевого фильтра: защита от короткого замыкания, от перенапряжения и высоковольтных импульсов, а также фильтрация помех. Маломощные стабилизаторы можно устанавливать для отдельного электроприбора, например, для холодильника, так как этот прибор наиболее болезненно реагирует на скачки напряжения. Супермощные стабилизаторы устанавливаются для всей сети, такие модели наиболее полезны для загородных домов или в районах, где с напряжением постоянные проблемы.

В сетях 220 Вольт используются однофазные стабилизаторы, в сетях 380 Вольт — три однофазных либо один трехфазный. Хороший стабилизатор хоть и стоит в разы дороже сетевого фильтра, однако он реально защищает технику от серьезных перепадов напряжения и обеспечивает стабильную работу.

Источники бесперебойного питания (ИБП)

ИБП объединяет в себе функции сетевого фильтра и стабилизатора (кроме резервного типа), но помимо этого позволяет технике работать еще какое-то время после отключения электропитания. Бесперебойники бывают трех типов: резервные, интерактивные и с двойным преобразованием.

Резервный вариант — самое простое и дешевое решение. Он пропускает ток через LC-контур, как в хороших сетевых фильтрах, а если необходимое напряжение отсутствует, осуществляется переключение на аккумуляторы. К недостаткам резервных бесперебойников можно отнести задержку при переключении на батареи (5 – 15 миллисекунд).

Интерактивные ИБП оснащены ступенчатым стабилизатором, позволяющим поддерживать надлежащее напряжение на выходе без использования батарей, что увеличивает срок их службы. Такие источники бесперебойного питания годятся для ПК и значительной части бытовой техники.

Бесперебойники с двойным преобразованием преобразуют полученный переменный ток в постоянный, а на выходе подают снова переменный с необходимым напряжением. Аккумуляторные батареи при этом все время подключены к сети, переключение не производится. ИБП данного типа отличаются более высокой стоимостью, в то же время создают больший шум при эксплуатации и сильнее нагреваются. Применяются в основном для требовательного к надежности питания оборудования: серверов, медицинское оборудования.

Реле напряжения

Реле напряжения, также называемые реле-прерывателями, производят размыкание электрических цепей при перепадах напряжения. После отключения питания реле через небольшие временные интервалы проверяет состояние напряжения, и при нормальных значениях возобновляет подачу тока.

Некоторые модели оснащения регуляторами, позволяющие настраивать реле под разные приборы, устанавливая верхний и нижний предел перепадов для отключения, а также время последующей активации. Существуют модели реле-прерывателей как для монтирования в электрощиток, так и для отдельной установки в розетку.

Читайте также:  Стабилизатор напряжения для посудомоечной машины как выбрать для дома

Источник

Защита питаемого трёхфазной сетью электрооборудования от некачественного напряжения

На любом промышленном предприятии необходима защита питаемых трехфазной сетью приборов-потребителей. Для защиты электрооборудования от нежелательных последствий и выхода из строя используют стабилизаторы или реле контроля фаз.

Помимо снижения и повышения напряжения в сети трехфазного тока каждой из фаз, существуют опасность возникновения и других аварийных состояний.

«Перекос фаз» — это явление, возникающее при неравномерном распределении нагрузки на каждую из фаз, то есть на фазах напряжения имеют разную, при этом амплитуды фазных и линейных напряжений и углы между ними не равны между собой. Идеальную модель, показывающую взаимосвязь и взаиморасположение фазных и линейных напряжений в которой отсутствует перекос фазных напряжений можно увидеть на рисунке. Линейные напряжения (380В) –векторы AB,BC,CA. Фазные напряжения тоже равные между собой – это векторы 0A, 0B, 0C, которые располагаются под 120º друг к другу.

При неравномерном подключении к фазам нескольких потребителей, в том числе однофазных с разным сопротивлением и в разное время, а так же зачастую разных по характеру: активных (резистивная) или реактивных (индуктивная или емкостная), то в каждый случайный момент времени можно ожидать, что суммарные нагрузки в различных фазах будут различны. Различие фазных нагрузок по величине и характеру создает условия для возникновения перекоса фазных напряжений. Последствия перекоса фаз проявляются в увеличении электропотребления из за некорректной работы потребителей, в их сбоях, отключениях, перегреве, перегорании предохранителей в приборах, темроизносе изоляции и перегорания обмоток двигателей.

Помимо перекоса фаз, существует опасность обрыва или слипания фаз:

Если сети происходит сбой, все три фазы могут иметь напряжение 220 В. При этом две фазы замкнуты между собой. Эта ситуация называется фазовое слипание. «Слипание» фаз — явление, когда по двум питающим проводам сети приходит только одно (без сдвига) фазное напряжение. При таком напряжении в сети любое электрооборудование выходит из строя.

Для нормальной работы электрических устройств и потребителей (в основном это электродвигатели) нужен определённый порядок чередования фаз питающего напряжения, контролировать его можно с помощью реле контроля фаз выпускаемых в различных модификациях.

В основе принципа работы реле контроля фаз ЕЛ лежит режим самовозврата, в измерительной части реле используется бестрансформаторная схема с использованием выпрямления фазных напряжений. При подаче трехфазного напряжения на реле ЕЛ проверяются все параметры напряжения в сети. Если все параметры в норме, то встроенное электромагнитное реле включается и происходит замыкание цепи. Напряжение подается на потребители и приборы.

Если какой-либо параметр напряжения сети выходит за пределы допустимого значения, то реле размыкает сеть и происходит остановка работы оборудования. Такое действие сопровождается загоранием красного светодиода на лицевой панели реле ЕЛ. Когда параметры напряжения в сети приходят в норму, то реле снова замыкает цепь и электропитание подается на приборы. При нормальной работе на панели реле светится зеленый светодиод.

Устройство контроля фаз контролирует на протяжении всего времени работы качество напряжения в электрической сети.

К достоинствам моделей из серии ЕЛ относят его дешевизну. Отечественные приборы стоят от 700 до 1500 рублей, импортные же таких производителей как ABB, TELE, Lovato, Schneider Electric, Omron, Finder – от 3000 рублей. Во времена финансовой нестабильности многих предприятий и заводов такие устройства не доступны для использования.

Питание многих импортные реле требует другого источника электроэнергии, отличного от контролируемого, а это усложняет схему их подключения, когда отечественные реле контроля фаз питаются от подконтрольной сети. Импортные модели не рассчитаны на работу при температурах ниже -25ºС, когда отечественные реле выдерживают температуру воздуха до -40ºС, например ЕЛ-11 с климатическим исполнением У3 Киевского завода Релсic (Украина). В нашей стране в регионах значительно различаются климатические условия и эти реле находят своё применение в суровых арктических, субарктических климатических поясах.

Отечественная электроэнергия отличается, мягко говоря, невысоким качеством. Это относится не только к Российской Федерации, но и практически ко всем странам СНГ. Следует так же отметить, что электропроводка и электрооснащение предприятий в подавляющем большинстве так же безнадежно устарели и морально, и физически. Поэтому отечественные устройства и оборудование выносливы к перепадам напряжения, потому что они изначально разрабатывались для работы в отечественных сетях. На металлургических предприятиях, на железных дорогах, в крановом и подъемном оборудовании они проявили себя как более надежные.

Читайте также:  Схема сервомоторного стабилизатора напряжения

Но у реле серии ЕЛ существуют и недостатки. Во-первых, большая теплоотдача, что приводит к снижению надежности. При плохой вентиляции электрического шкафа прибор быстро может выйти из строя. Во-вторых, при аналоговой обработке сигнала в аварийном режиме его работа может быть некорректной. В технической документации производители, к сожалению, об этом умалчивают. Эта проблема решена в моделях с цифровой обработкой сигнала ЕЛ-11М, ЕЛ-12М, ЕЛ-13М, ЕЛ-11М-15, ЕЛ-12М-15 и других. А так же в реле контроля фаз Schneider Electric, Omron, Finder, Siemens, ABB и других иностранного производства. Со сравнительными характеристиками реле контроля фаз различных производителей можно ознакомиться в таблице.

На рисунке представлена принципиальная схема реле контроля фаз модификации ЕЛ-11.

Ниже приведен пример схемы подключения реле контроля фаз в сеть электрического питания.

Применение моделей серии ЕЛ различно: ЕЛ-11 используется непосредственно для контроля показателей напряжения в сети, ЕЛ-12 контролирует чередование фаз их «перекос», ЕЛ-13 – только асимметрию напряжения, ЕЛ-15 – дополнительно позволяет регулировать диапазоны контролируемых напряжений.

Исходя из вышеприведенных направлений применения, можно определить сферы применения реле. Первый вид приборов можно подключать к сети, где работают генераторы системы АВР. Тип ЕЛ-12 применим для защиты асинхронных двигателей большой мощности, которые работают в режиме без реверса. Тип ЕЛ-13 применим для защиты трехфазных реверсивных асинхронных двигателей.

Порог срабатывания, которые указывают в технической документации производители, работает только при нормальном номинальном напряжении двух оставшихся фаз. Такая техническая характеристика не дает возможности в полной мере оценить качество работы устройства. Испытания показали, что срабатывает оно при отклонениях напряжения 15-18% при асимметрии.

Когда происходит обрыв одной из фаз, многие типы двигателей начинают генерировать напряжение на фазу, где произошел обрыв. Напряжение на ней может достигать амплитуды 95%. Разница амплитуд зависит от типа двигателя и условий его работы. Модель ЕЛ-12, которая имеет цифровую обработку сигнала, может регулировать асимметрию от 5 до 20% напряжения в сети. Это позволяет произвести остановку двигателя, если обнаруживается обрыв фазы.

Еще одним из достоинств такого реле является присутствие минимального порога включения. Оно включится и подаст напряжение на сеть, только если напряжение в сети будет в нормах допустимого (не ниже 70% минимального). Хорошо использовать подобные реле в сетях, где питаются двигатели насосов и компрессоров. Другими словами момент вращения вала не зависит от скорости его вращения.

Параметры электрической сети, которые контролирует ЕЛ-13Е практически такие же, как у ЕЛ-12Е. Отличный параметр – это контроль чередования фаз. Время срабатывания подобных устройств от 0,1 до 0,5 сек. Оптимальное применение их может быть на подъемных устройствах (кранах, их стрелах) для безопасного передвижения грузов и защиты их от падения.

Реле ЕЛ-15Е так же используется в схемах контроля наличия и порядка чередования фаз в сетях трехфазного напряжения, защиты от недопустимой асимметрии фазных напряжений и работы на двух фазах: для источников и преобразователей электрической энергии и трехфазных асинхронных общепромышленных двигателей мощностью до 100 кВт. Отличие от предыдущих моделей – В ЕЛ-15Е имеется возможность изменения величины порогов срабатывания с помощью потенциометров.

Так же есть серия реле ЕЛ с литером М, в модульном корпусе, на современной элементной базе. Реле ЕЛ-11М, ЕЛ-12М, ЕЛ-13М, ЕЛ-11М-15, ЕЛ-12М-15, ЕЛ-13М-15 предназначены для использования в схемах автоматического управления для контроля наличия и симметрии напряжений источников и преобразователей электрической энергии — реле ЕЛ-11М; трехфазных асинхронных двигателей общепромышленных серий мощностью до 100 кВт — реле ЕЛ-12М; трехфазных асинхронных реверсивных двигателей и электроприводов мощностью до 75 кВт — реле ЕЛ-13М.

Источник