Автомат защиты сети от превышения напряжения

Содержание

Перенапряжение в результате коммутации

Такое явление может произойти при включении в линию или выключении приборов, дающих высокую индуктивную нагрузку. К ним относятся блоки питания, электромоторы, а также мощные инструменты, запитывающиеся от сети.

Этот эффект обусловлен законами коммутации. Моментальное изменение величины тока в соленоиде, а также разности потенциалов на конденсаторе произойти не может. Когда цепь с такой нагрузкой соединяется или размыкается, то в месте контакта отмечается появление вызванного самоиндукцией и коммутационными процессами электрического потенциала.

Течение переходного процесса всегда сопровождается выбросом напряжения, которое обладает полярностью, обратной входному. Небольшая емкость проводников в сети вызывает резонанс, длящийся короткое время и вызывающий высокочастотные колебания. По завершении переходного процесса они затухают.

Сколько продлится перенапряжение и какова будет его величина, зависит от следующих показателей:

Индуктивность нагрузки.
Моментальное значение разности потенциалов при коммутации.

Емкость подключающих электрических кабелей.
Реактивная мощность.

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.

Какие бывают автоматы для защиты от перенапряжения

Узо

Узо считается самым популярным устройством, которое помогает во время утечки тока или обрыва. Если что-то происходит, то УЗО сразу отключает напряжение в сети. Как правило, УЗО справляется со своими функциями, однако если перепад слишком сильный, то поделать ничего не выйдет. Ведь такое устройство срабатывает на несколько мили секунд позже, так что, назвать его лучшим нельзя.

Автоматический выключатель

Автоматический выключатель (дифавтомат) подключается к питающему проводу. Его отличие от УЗО заключается в том, что он выключает только фазу, к которой он подключен. Срабатывание происходит в том случае, если в сети будут обнаружены помехи. Если они есть, то размыкаются контакты, соответственно напряжение прекращается.

ИБП

ИБР или UPS работает по принципе обычного аккумулятора. Он постоянно скапливает энергию, если происходит скачок напряжение или свет гаснет вовсе, то устройство начинает работать в автоматическом режиме. Подключается устройство от перепадов напряжения чаще всего к компьютерам или телевизорам, ведь именно такие приборы чаще всего страдают во время перепадов. Стоит отметить, что уровень заряда может отличаться в зависимости от модели, конечно, на это влияет и стоимость.

Стабилизаторы напряжения

Стабилизаторы напряжения предназначены для поддержания напряжения в сети на оптимальном уровне. Такие устройства стоит устанавливать в сельской местности, где соответствующие скачки не редкость. Стоимость стабилизаторов невысокая, чаще всего они подключаются только к определенной технике в доме. К примеру: холодильник или телевизор.

Сетевой фильтр от перепада напряжения

Такое устройство мы рекомендуем устанавливать возле компьютера и телевизора. Собой сетевой фильтр представляет обычную переноску со специальным индикатором. Прибор в любой момент способен выявить высокие нагрузки или помехи, если это происходит, то напряжение отключается.

Если говорить за преимущества, то именно такая модель не занимает много места. Ее нужно просто включить в розетку и подключить все необходимые приборы.

Автоматы от перенапряжения: видео обзор

В сети мы нашли вот такое видео, посмотрев его, вы сможете узнать, какие устройства сейчас самые популярные. Также сможете узнать принцип их работы, основные преимущества и недостатки.

Для чего предназначены внутренние устройства молниезащиты и как они работают при разрядах

Стихийное возникновение молнии происходит внезапно, создавая огромные разрушения.

Защитить дом от него позволяет внешняя молниезащита, состоящая из молниеприемника, распложенного над крышей, а также молниеотвода и контура заземления.

Ток разряда, проникающий кратковременным импульсом по подготовленной цепи, имеет очень большую величину. Он наводит в близкорасположенной проводке здания и токопроводящих частях перенапряжения, способные сжечь изоляцию, повредить бытовые приборы.

Предотвратить опасные последствия грозового разряда предназначены внутренние устройства молниезащиты, представляющие собой комплекс технических устройств и приборов на основе модулей УЗИП с подключением их к системе заземления.

Они надежно работают не только при непосредственном ударе молнии по дому, но и гасят разряды, попадающие в:

питающую ЛЭП;
близлежащие деревья и строения;
почву, расположенную рядом со зданием.

Если с ударом по ЛЭП обычно вопросов не возникает, то в последних двух случаях перенапряжение способно импульсом проникнуть в домашнюю проводку по контуру земли, трубам водопровода, канализации, другим металлическим магистралям, как показано на самой первой картинке

Работа внутренней молниезащиты происходит за счет подключения проникшего высоковольтного импульса на специально подобранный разрядник или электронный элемент — варистор.

Он включается на разность двух потенциалов и для обычного напряжения обладает очень большим сопротивлением, когда токи через него ограничиваются, не превышают нескольких миллиампер.

При попадании на схему варистора аварийный импульс открывает полупроводниковый переход, замыкая его накоротко. Через него начинает стекать опасный потенциал на защитное заземление.

После варистора опасное напряжение значительно ограничивается. На базе этих электронных компонентов созданы современные модули защиты — УЗИП.

Схемы подключения

Для подключения защитного устройства недостаточно ознакомления с его характеристиками. Дополнительно следует учесть и параметры питающей сети. В странах СНГ наиболее распространены такие ее виды:

однофазная, TN-S;
однофазная, TN-C;
трехфазная, TN-S;
трехфазная, TN-C;

УЗИП с однофазным питанием и системе TN-S

На картинке ниже представлена схема подключения. УЗИП включается после вводного автоматического выключателя. Как фазный, так и нулевой провод, на защитное устройство поступает с автомата. Заземляющий же проводник идет с PE клеммника.

УЗИП с однофазным питанием по системе TN-C

Применяется однополюсной прибор. Заземляющий проводник отсутствует. Поэтому устройство защиты от перенапряжений подключается между фазным и нулевым. При критическом скачке напряжения в L проводе лишний ток, минуя квартиру, потечет в N провод.

УЗИП с трехфазным питанием и по системе TN-S

Устройство защиты устанавливается после вводного автомата. Если поставить его после счетчика, то в случае удара молнии дорогой прибор учета выйдет из строя. Все 3 фазы поступают на УЗИП в соответствии с маркировкой его клемм. При таком подключении стабильность напряжения контролируется не только между фазой и землей, но и между отдельными фазами.

УЗИП с трехфазным питанием по системе TN-C

В трехфазной сети желательно использовать модульное устройство защиты на 3 полюса. Но при необходимости допустимо воспользоваться и 3 однофазными УЗИП. Независимо от комплектации уровень напряжения будет контролироваться между всеми фазными проводниками и нулем.

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.

Устройство защиты от скачков напряжения 220 вольт для дома

Защита от перенапряжения 220 В – это та задача, которую придется решать самим: думать головой и собирать защиту собственными руками. Современная бытовая и вычислительная техника безопасно работает от 190 до 240 В. Скачок напряжения создает разрушительные последствия для техники, когда напряжение мгновенно увеличивается в разы и резко падает.

Наиболее распространенные причины перенапряжения:

одновременное отключение/включение большого количества приборов;
повреждение 0-провода;
попадание молнии в ЛЭП;
обрыв провода внешним объектом;
нарушения схемы подключения проводов в щите.

Промышленность выпускает большой список приборов, способных достаточно надежно обеспечить защиту от перенапряжения сети 220 В, бытовых приборов — от повреждения и высоких параметров сети:

РКН (реле контроля напряжения) устанавливаются, когда перепады напряжения — явление редкое. РКН – прибор, отключающий электрическую цепь при изменении разности потенциалов и включающий, когда параметры сети нормализуются, должен иметь собственную мощность, превышающую общую мощность подключенного оборудования.
ДПН (датчик перепадов напряжения) срабатывает при изменении разности потенциалов. ДПН вызывает утечку тока, ее обнаруживает уже другой автомат – УЗО, он же и отключает сеть.

Способы защиты от перенапряжений в электрических сетях

Перенапряжение – это ненормальный режим работы в электрических сетях, который заключается в чрезмерном увеличении значения напряжения выше допустимых значений для участка электрической сети, который является опасным для элементов оборудования данного участка электрической сети.

Изоляция оборудования электроустановок рассчитана на нормальную работу при определенных значениях напряжения, в случае наличия перенапряжения, изоляция приходит в негодность, что приводит к повреждению оборудования и представляет опасность для обслуживающего персонала или людей, которые находятся в непосредственной близости к элементам электрических сетей.

Перенапряжения могут быть двух видов – природными (внешними) и коммутационными (внутренними). Природные перенапряжения – это явление атмосферного электричества. Коммутационные перенапряжения возникают непосредственно в электрических сетях, причинами их проявления могут быть большие перепады нагрузки на линиях электропередач, феррорезонансные явления, послеаварийные режимы работы электрических сетей.

Способы защиты от перенапряжений

В электроустановках для защиты оборудования от возможных перенапряжений применяют такое защитное оборудование, как разрядники и ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН) .

Основным конструктивным элементом данного защитного оборудования является элемент с нелинейными характеристиками. Характерная особенность данных элементов заключается в том, что они изменяют свое сопротивление в зависимости от приложенного к ним значения напряжения. Рассмотрим вкратце принцип работы данных защитных элементов.

Разрядник или ограничитель перенапряжения присоединяется к шине рабочего напряжения и к контуру заземления электроустановки. В нормальном режиме, то есть, когда сетевое напряжение находится в пределах допустимых значений, разрядник (ОПН) имеет очень большое сопротивление, и он не проводит напряжение.

В случае возникновения перенапряжения на участке электрической сети сопротивление разрядника (ОПН) резко падает, и данный защитный элемент проводит напряжение, способствуя утечке возникшего скачка напряжения в заземляющий контур. То есть на момент перенапряжения разрядник (ОПН) осуществляет электрическое соединение провода с землей.

Разрядники и ОПН устанавливаются для защиты элементов оборудования на территории распределительных устройств электроустановок, а также в начале и в конце линий электропередач напряжением 6 и 10 кВ, которые не оборудованы грозозащитным тросом.

Для защиты от природных (внешних) перенапряжений на металлических и железобетонных конструкциях открытых распределительных устройств устанавливают стержневые молниеотводы . На высоковольтных линиях напряжением 35 кВ и выше применяют грозозащитный трос (тросовый молниеотвод), который располагается в верхней части опор линий электропередач на всей их протяженности, соединяясь с металлическими элементами линейных порталов открытых распределительных устройств подстанций. Молниеотводы притягивают атмосферные заряды на себя, тем самым предупреждая их попадания на токоведущие части электрооборудования электроустановок.

Для обеспечения надежной защиты оборудования электроустановок от возможных перенапряжений, разрядники и ограничители перенапряжений, как и все элементы оборудования, должны проходить периодические ремонты и испытания. Также необходимо в соответствии с установленной периодичностью проверять сопротивление и техническое состояние заземляющих контуров распределительных устройств.

Перенапряжения в низковольтных сетях

Явление перенапряжений также характерно и для низковольтных сетей напряжением 220/380 В. Перенапряжения в низковольтных сетях приводят к выходу из строя не только оборудования данных электрических сетей, но и электроприборов, которые включены в сеть.

Для защиты от перенапряжений в домашней электропроводке используют реле напряжения или стабилизаторы напряжения, источники бесперебойного питания, в которых предусмотрена соответствующая функция. Также существуют модульные устройства защиты от импульсных перенапряжений, предназначенные для установки в домашний распределительный щиток.

В низковольтных распределительных устройствах предприятий, электроустановок, ЛЭП для защиты от перенапряжений применяют специальные ограничители перенапряжений по принципу работы схожие с высоковольтными ОПН.

Испытания

При подключении средства контроля (имитатора искрения) всё работает, как и написано в описании устройства. Но мне всегда хочется большего.

У меня нет испытательной лаборатории, чтобы провести испытания, рекомендованные в ГОСТ IEC 62606-2016. Однако, я собрал простейший испытательный генератор искрения на реле:

Генератор искрения на реле

Принцип работы этого генератора прост – при включении питания реле включается, его НЗ контакты размыкаются, реле выключается, НЗ контакты замыкаются, реле включается, и т.д., до бесконечности, с частотой 20…50 Гц, в зависимости от конструкции реле.

Испытательный стенд выглядел таким образом:

Установка для исследования работы устройства защиты от дугового пробоя. Нижний двухполюсный автомат – для подключении нагрузки

Через вторые НЗ контакты реле коммутируется нагрузка, обозначенная на схеме как Rn. В качестве активной (резистивной) нагрузки я использовал паяльник, масляный нагреватель и наборы мощных резисторов (cos φ > 0,9):

Резисторы для имитации мощной активной нагрузки

В качестве реактивной – трансформаторы (cos φ < 0,2).

Скажу сразу, систематизировать должным образом результаты измерения не удалось, поскольку такие параметры, как “интенсивность искрения” и импульсное перенапряжение, измерить очень сложно, можно лишь оценить.

Для начала напомню, какая форма напряжения у нас в сети между нейтральным и фазным проводами:

Синусоида в сети питания 220В

Если начинается искрение с преимущественно активной нагрузкой, мы видим такую картину:

Искрение (дуговые пробои) в цепи питания активной нагрузки

Устройство защиты от искрения срабатывало при токе нагрузки около 2,5 А. Почему “около”? При токе 2 А скорость срабатывания – несколько секунд, при токе 3А – практически мгновенно. Ток рассчитывал на основе закона Ома.

А вот при индуктивной нагрузке в сети творилось вот что:

Форма напряжения при искрении в сети с индуктивной нагрузкой

Как видно, размах напряжения (от минимума до максимума) – более 1600 В! Вот почему могут гореть наши электроприборы! Хорошо, что сейчас такую нагрузку стараются исключить, и cos φ < 0,5 в домашней нагрузке встретить можно очень редко.

В этом случае УЗИс срабатывал уже при токе менее 1 А, что логично – он старается защитить нашу сеть от такого беспредела .

2 типа реле для защиты бытовой техники и оборудования. Узип или реле.

Реле контроля напряжения (РКН) – это несложное устройство, отключающее цепь когда разность потенциалов отклоняется от нормы. Реле для защиты бытовой техники и оборудования включает вновь цепь, когда разница потенциалов становится нормальной.

РКН не изменяет напряжение, не стабилизирует его, реле считывает показатели и действует, согласно сети.

Зачем нужно реле напряжения (РН) для домашней сети 220в

Реле бывают двух типов:

Реле общего типа. Его устанавливают в щиток, РН защищает весь дом (или квартиру) от скачков. РКН обладает чувствительностью, не реагирует на скачки в пределах микровольта, выключает подачу тока тогда, когда потенциал достигает критического значения. Критическое значение зависит от конкретной модели РКН. Регулировка таких устройств производится очень легко: например, реле РН-113 можно без особых знаний настроить за 10 минут; настройка Барьер занимает еще меньше.
РКН встроенный. Включается в розетку и напоминает удлинитель с гнездами под 220 Вольт. В него включаются отдельные электроприборы и РН способно их защищать от перенапряжения. Конструкция реле очень проста — пластина, гнущаяся при повышении напряжения нажимает на тумблер-автомат. Именно поэтому при срабатывании заметно слышен «щелчок».

1 совет как правильно выбрать РН для квартиры и частного дома

Если вы решили приобрести реле контроля, помните, что следует внимательно изучить его мощность (больше, чем сумма мощностей всех включаемых электрических приборов).

Реле — удобное устройство, но не совсем подходит в местности, где сеть нестабильна. В этом случае реле будет очень часто включаться и выключаться, мало кому понравится постоянно мерцающий свет. Реле сохранит вашу бытовую технику, но ценой комфорта.

Защита от перепадов напряжения в сети 220В

3 главных отличия реле друг от друга.

Все однофазные реле (т.е. реле, работающие в однофазной сети, стандартной двух контактной с желательным 220 В) отличаются друг от друга такими параметрами:

максимальный коммутируемый ток нагрузки (суммарный ток). Это реле с показателями 16А, 25А, 32А, 40А, 60А, 63А. Реле с большими токами нагрузки устанавливают на производстве.
наличие индикатора напряжения в сети;
элементы управления (ручки, дающие возможность настраивать интервал допустимых);

Как избежать проблем с подключением, 3 ошибки подключения реле

Рассмотри три самые распространенные ошибки, которые случаются при неправильном подключении реле напряжения:

Соединение нуля с защитным проводником, идущим после дифференциального автомата. Это чаще всего делается «по привычке», с целью произвести зануление.
Неполнофазные подключения устройства. Тоже распространенная ошибка: фаза подключается на дифференциальный автомат, а ноль проходит мимо. Таким образом, ноль бытовой розетки подключен не к дифференциальному автомату, а к нулевой шинке.
Ошибка в неверной располюсовке. При подключении одного полюса клеммы меняются местами, таким образом питающая фаза подключается к верхней клемме, а отходящая — к нижней, питающий ноль при это с нулевой шинки подключают к нижней клемме, а нагрузочный — к верхней.

Лучшие модели II класса

DEKRAFT ОП101-1PN-080-B-440

Бюджетная модель, которая используется для защиты бытовых приборов. Монтаж осуществляется на DIN-рейку. Занимает относительно немного места (четыре модуля). Предназначен для систем IT типа. Номинальное напряжение – 400 В. На продукцию бренда предоставляется гарантия, что только подтверждает надежность и качество товара. Показатель защитного напряжения 2,2 кВ.

Покупателю обойдется в 4500 руб.

~~DEKRAFT ОП101-1PN-080-B-440~~
Достоинства:

высокий эксплуатационный срок;
именитый бренд;
эффективность;
приемлемая стоимость.

Недостатки:

отсутствие сервисных центров.

Schneider Electric 3 пол. + N 20 кА Easy9

Прекрасное приобретение от именитого производителя. Установка возможна как на территории частного дома, так и предприятиях. С подобным оборудованием никакие удары молнии электротехническим приборам не страшны. Функционирует с трехфазными сетями, где показатель номинального напряжения достигает отметки в 400 В. Стоит отметить, что максимальный показатель разряда тока будет равен 20 кА. Подобные факторы благоприятно сказываются на показателе надежности и долговечности используемого оборудования. Для удобства в последующем использовании, производителем предусмотрено наличие светового индикатора на передней панели изделия. Он указывает на состояние прибора. Показатель номинального сброса импульсного тока – 10 кА (показатель времени 8/20).

Цена – 9500 руб.

~~Schneider Electric 3 пол. + N 20 кА Easy9~~
Достоинства:

приемлемая стоимость;
компактность;
высокий эксплуатационный срок;
известный и проверенный временем производитель;
надежность.

Недостатки:

не выявлены.

ABB OVR T2 4L 80-440s P TS QS

Достаточно популярная модель на рынке. Помогает снизить негативное воздействие разряда тока. Особенностью является IT конфигурация системы. Для повышения показателя безопасности прибор оснастили дополнительными предохранителями, которые не позволят выйти системе из строя посредством перегрузок. Используется оптический сигнал. Устанавливается на DIN рейку, что крайне удобно. Модулей в устройстве – четыре, что существенно облегчает монтаж и помогает сохранить свободное пространство в щитке. Номинальный показатель сброса – 20 кА.

Стоимость – 25000 руб.

~~ABB OVR T2 4L 80-440s P TS QS~~
Достоинства:

качественная сборка;
удобная конфигурация;
высокий уровень защиты;
наличие резервного предохранителя.

Недостатки:

стоимость.

РИФ-Э-I+II 275/12.5 c (3+1)

Конструкция комбинированного типа, которую предпочтительнее устанавливать на территории частного дома. В основе изделия лежит сменный варисторный модуль. Прибор может выдержать нагрузки, которые рассчитаны на конструкции II и I класса. Именно поэтому используемые электротехнические приборы будут находиться в полной безопасности на протяжении всего эксплуатационного срока изделия. Применяется в комплексе с системами TT и TN-S. Показатель номинального разрядного тока – 50 кА. Установленный класс защиты – ip20 (универсальный показатель для большинства систем). Монтируется непосредственно на рейку. Работает при температуре от -40°С до +80°С.

Приблизительная стоимость – 13000 руб.

~~РИФ-Э-I+II 275/12.5 c (3+1)~~
Достоинства: