Захист від перенапруги в мережі

Віктор Кузьмін
1 minute

Захист від перенапруги – це функція джерела живлення, яка відключає обладнання, коли напруга перевищує заданий параметр. Перенапруги можуть виникати в самому джерелі або у розподільчих мережах і тривати всього кілька мілісекунд, однак навіть настільки нетривке прояв електромагнітних впливів на побутові прилади згубним, особливо для електронного обладнання, що містить напівпровідникові компоненти.

Причини виникнення аварійних ситуацій в побутовій електромережі

Основні фактори перевантажень в мережі 220 і 380 Вольт:

  • грозові розряди, блискавки – самі високоенергетичні явища на Землі;
  • неправильна експлуатація обладнання та низький рівень кваліфікації персоналу електромережі;
  • порушення правил техніки безпеки при експлуатації електроустановок, в результаті чого у споживача буде не 220, 380 В або менше 110 В;
  • іскра статичної електрики;
  • обрив нульового проводу;
  • імпульсна напруга з-за попадання грози в лінію електропередач;
  • перепади струму у мережі за одночасного включення великої кількості приладів і обладнання.

Наслідки перенапруги в мережі

Вплив стану перенапруження може повністю вивести з ладу електрообладнання, викликати збої в роботі пристроїв, призвести до пожеж, а часом і до вибухів. За кількістю випадків друге місце в країні займають пожежі, викликані перенапруженнями в мережі, коли струм миттєво зростає до сотні тисяч ампер, різко виділяється величезна кількість тепла в електропроводці або приладах, з подальшим займанням їх ізоляції або пластмасових виробів.

Перепади напруги згубно впливають на всі побутові електроприлади, захистити їх можна лише застосовуючи спеціальний пристрій захисту від перенапруги.

Види захисних пристроїв

Для боротьби з мережевими перепадами напруги існує багато різних пристроїв, які легко встановити самостійно. Вироби допомагають максимально ефективно захистити свій будинок і близьких людей від аварійних ситуацій, викликаних перенапруженням мережі.

Існує кілька видів захисних пристроїв від перенапруги:

  • Стабілізатор напруги – контролює розмір мережевої напруги.
  • Джерело безперебійного живлення (ДБЖ) – пристрій аварійного підтримки працездатності устаткування при відключенні основного джерела, виконаний за принципом резервного акумулятора. ДБЖ все ж відрізняється від автономної системи живлення, так як забезпечує блискавичну захист, живлячи прилад від енергії батарей. Час аварійної роботи ДБЖ дуже короткий (кілька хвилин), але цього достатньо для запуску іншого джерела або правильного відключення приладів від мережі.
  • Автоматичний вимикач – це електричний пристрій з функціями, аналогічними функції плавкого запобіжника. Захист від перенапруги мережі найпростіших вимикачів забезпечується соленоїдом, який активується надмірним збільшенням струму. Малі автоматичні вимикачі широко використовуються замість плавких запобіжників для захисту електричних систем в будинках і квартирах.
  • Мережевий фільтр – захисний пристрій з вбудованою електронною схемою захисту від імпульсних, низько – і високочастотних мережевих перешкод шляхом їх згладжування.
  • Обмежувач перенапруги нелінійний (ОПН) — пристрій, що захищає обладнання від комутаційних перенапруг і блискавок, є кращим засобом захисту.
  • Трансформатори (понижуючі та підвищуючі) – змінюють напругу до робочого, коли в мережі спостерігається регулярна осідання або підйом напруги, з-за чого прилади не можуть функціонувати в повну силу.
  • Пристрої захисного відключення (УЗО) – найбільш поширені засоби захисту людей від небезпеки ураження електричним струмом при торканні пристроїв і устаткування під напругою, а також для захисту від пожежі, викликаного струмами витоку. Інші засоби захисту ці функції виконувати не можуть, так як реагують тільки на перевантаження мереж.

    • Джерела виникнення імпульсних перешкод

    Імпульсна завада (ІП) створюється миттєвим сплеском напруги в електромережі з амплітудою більше 4-6 тис. У. ІП бувають у вигляді поодинокого або множини (пачки) чергуються імпульсів. Це найбільш поширена «хвороба» електромереж і завдає непоправної шкоди електронних компонентів побутової техніки. Захист від ІП — живлення устаткування з допомогою мережевих фільтрів. Інші системи захисту електрообладнання практично не налаштовані на захист від ІП, тому не можуть її забезпечити.

    Розрізняють джерела ІП:

  • Природні джерела — удари блискавок поблизу с електромережами (повітряними або підземними), зона дії до 20 км.
  • Техногенні джерела — процеси комутації в період оперативного управління системами електропередач (включення/вимикання) і аварійних ситуацій на трансформаторних підстанціях.

    • Згідно з оперативними даними, найбільш часто зустрічаються ІП техногенного характеру, що можна пояснити рівнем зношеності мереж та великий споживчої навантаженням.

    Класи безпеки обладнання по захисту від ІП

    В залежності від потужності імпульсу, обладнання захисту від ІП ділиться на класи:

    • блискавкозахист – 0 (А);
    • ввідний щит для спорудження I (B);
    • електрощити для приміщень – II (C);
    • обладнання по ГОСТ – III (D).

    Пристрій захисту від імпульсних перенапруг (ПЗІП)

    Розрізняють ПЗІП – варистори і розрядники різних конструкцій, зазвичай мають індикатори, які подають сигнал про відключення. Варистори володіють певними недоліками: після спрацьовування вони повинні охолонути, що знижує рівень готовності грозозахисту при неодноразових ударів блискавок. Вони кріпляться на DIN-рейку, тому їх легко замінити в разі необхідності.

    Захист від перенапруги і надійність застосування пристрою залежить від ефективності заземлення з рівними потенціалами TN-S або TN-CS, поділом захисного і 0 дроти. ПЗІП встановлюють з кроком 10 м по кабелю, чим забезпечується розрахункова послідовність спрацьовування ПЗІП.

    На повітряних лінях ПЗІП встановлюється з розрядників і плавких вставок, загалом домовому щитку — варистори кл. I, II, а на поверхах — III кл. При необхідності додаткового захисту розетки обладнують у вигляді мережних подовжувачів.

    Пристрій захисту від стрибків напруги 220 вольт для будинку

    Захист від перенапруги 220 В – це те завдання, яке доведеться вирішувати самим: думати головою і збирати захист власними руками. Сучасна побутова та обчислювальна техніка безпечно працює від 190 до 240 Ст. Стрибок напруги створює руйнівні наслідки для техніки, коли напруга миттєво збільшується в рази і різко падає.

    Найбільш поширені причини перенапруги:

    • одночасне відключення/включення великої кількості приладів;
    • пошкодження 0-дроти;
    • попадання блискавки в ЛЕП;
    • обрив проводу зовнішнім об’єктом;
    • порушення схеми підключення проводів в щиті.

    Промисловість випускає великий список приладів, здатних досить надійно забезпечити захист від перенапруги мережі 220 В, побутових приладів – від пошкодження і високих параметрів мережі:

  • РКП (реле контролю напруги) встановлюються, коли перепади напруги – явище рідкісне. РКН – прилад, який відключає електричний ланцюг при зміні різниці потенціалів і включає, коли параметри мережі нормалізуються, повинен мати власну потужність, що перевищує загальну потужність підключеного обладнання.
  • ДПН (датчик перепадів напруги) спрацьовує при зміні різниці потенціалів. ДПН викликає витік струму, її виявляє вже інший автомат – УЗО, він же і відключає мережу.

    • Стабілізатори напруги

    Для нормальної експлуатації електричного обладнання напруга повинна підтримуватися в діапазоні від 190 До і до 240 Ст. Захист від імпульсних перенапруг відбувається при перевищенні допустимих параметрів, наприклад викликаних зварювальними роботами, виконуваними недалеко від будинку, або появами струму короткого замикання в загальній будинкової електромережі. У цьому випадку стабілізатор миттєво відключає електрику. Після стабілізації мережі захисний пристрій самостійно подає напругу на прилади споживача.

    Мережеві фільтри

    Якщо фільтр не може впоратися з перешкодами, то він відключає живлення вбудований запобіжник. Захист від перенапруги застосовується для побутових багаторівневих комп’ютерних мереж. Схема мережевого фільтра забезпечує один з найпростіших, дешевих і ефективних способів захисту від перенапруги. Зазвичай це пов’язано з регульованим виходом і захищеним контуром або навантаженням. СФ, що функціонують на базі транзистора, керують вихідним струмом і напругою. Пристрій захисту відключає обладнання, коли напруга перевищує задане значення.

    Захист від перенапруги з використанням розрядників

    Грозові, квазистационарные і комутаційні перенапруги впливають на працездатність електрообладнання. Основні захисні пристрої — РВ (вентильні розрядники) та ОПН (обмежувачі перенапруг нелінійні). Надійність їх роботи залежить від:

    • Вибору числа пристроїв, їх параметрів та місця розташування.
    • Внутрішній захисту від перенапруг самого розрядника, який не захищений від такого виду впливу.
    • Випробувань в нормальних умовах, вони не повинні пробиватися.

    Розрядники для захисту від перенапруг (варистор) складаються з резистора і іскрового просвіту, з’єднаних послідовно. Така схема підключення змінює характеристики у вологому середовищі, тому їх герметично закривають. Цей вид розрядників спрацьовує безшумно і не дає викидів газу і полум’я.

    Явище перенапруження в наших мережах не рідкість, системи електропостачання застаріли, так як не розраховані на сучасний збільшений побутовий рівень життя споживачів. Раздувшиеся навантаження споживання електрики руйнують зношені мережі, в результаті чого перепади напруги трапляються все частіше і частіше.

    Підводячи підсумок, слід сказати, що методи захисту від перенапруження, звичайно, розраховані на захист від ураження високою напругою обладнання і людей, але не дають гарантії на 100%. Під час грози і комутаційних явищ в мережі кращий захист завжди — це повне відключення від електромережі дорогого обладнання.