Захист від перенапруги у приватних будинках. Огляд пристроїв захисту від перенапруги в мережі Система захисту від перенапруги

Електричні прилади сьогодні є у кожному будинку. Зручність їх використання і термін служби безпосередньо залежить від напруги, що подається. Найчастіше в побутових мережах відбуваються стрибки, через які сучасна електроніка виходить із ладу. Вберегти її від поломок допоможуть спеціальні пристрої, такі як реле захисту від перенапруги, пристрій захисного відключення та інші.

Причини та наслідки перенапруги

Мережеве перенапруга може призвести до поломки дорогих приладів. Є кілька чинників, якими величина напруги у мережі різко змінюється:

Сучасні прилади, що працюють від електромережі, створюються з урахуванням невеликого перенапруги. Якщо його величина вбирається у 1000 У, то завдяки вбудованому захисту поломки не трапляються. Але у випадках коли перепад перевищує встановлену норму, настає коротке замикання, що виявляється у перегріві проводів, пробоях ізоляційної оболонки, появі іскор. Подібна ситуація є дуже небезпечною для людини.

Стабілізатор струму

Небезпека короткого замикання полягає в тому, що воно може спричинити загоряння обладнання та пожежу. Саме тому захист від перенапруги мережі 220 В, що застосовується у побуті, є надзвичайно важливим. Для цього споживачі часто використовують стабілізатор напруги. При його виборі необхідно враховувати такі характеристики:

Що стосується необхідної кількості стабілізуючих приладів, воно залежить від того, скільки електричних пристроїв працює в одній мережі. Система, що складається з 2-3 малопотужних електропристроїв, ефективно працюватиме за наявності одного стабілізатора, вбудованого в неї на вході.

Якщо в електросистему входить багато потужних, що постійно функціонують дорогих пристроїв, кожен з них доведеться захищати окремим стабілізатором.

Захисне реле та ПЗВ

Зменшеним варіантом стабілізатора є реле захисту від перенапруги. Залежно від модифікації воно може мати вигляд:

Усі моделі захисних реле мають схожу схему роботи і можуть убезпечити як окремий пристрій (комп'ютера, телевізора та ін.), і кілька приладів. Перевага реле перед стабілізатором полягає у швидкості його дії. Швидкість спрацьовування однофазного приладу у разі перенапруги в мережі 220 становить кілька наносекунд.

За допомогою трифазного реле може бути забезпечено захист від перенапруги в мережі 380 вольт, що використовується для роботи міського транспорту (метро, ​​трамваїв, тролейбусів).

Ще одна можливість убезпечити домашню електромережу - придбати пристрій захисного відключення (ПЗВ), що відрізняється високою якістю за досить невисокої вартості. У його роботи відбувається порівняння величини струму у фазному і нульовому провіднику. За наявності високої різниці між показниками спрацьовує автовимкнення. Для повноцінного захисту від небезпечних стрибків струму ПЗВ повинно доповнюватися спеціальним датчиком, що сигналізує про перенапругу та відключає електроживлення приладів.

Стабілізація мереж 380 вольт

Електромережам, що працюють під напругою 380 В, відводиться важлива роль. З їх допомогою забезпечується робота громадського транспорту (тролейбусів, електричок, метро), працюють вуличні ліхтарі, електрифікуються приватні будинки у селищах. Захист високовольтних ліній має свої особливості:

При виборі стабілізуючих агрегатів, що забезпечують захист високовольтних систем, слід звертати увагу на основні характеристики. Як і у випадку з мережами 220 вольт, основними параметрами є потужність, швидкість спрацьовування, термін служби, зручний інтерфейс, регулювання налаштувань, вартість.

Перенапруги, що виникають в електромережі, супроводжуються, як правило, виходом з ладу електричних приладів. Крім того, перенапруги можуть призвести до таких негативних наслідків, як пожежа або навіть загибель людей. У цій статті розглянуто пристрої, які використовуються для захисту від перенапруги в мережі.

Досить часто в наших будинках і квартирах можна спостерігати те, що напруга в розетках дещо відрізняється від 220 В. Залежить це від різних причин і діапазон таких відхилень напруги може коливатися від 170 - 380 В до декількох тисяч В.

Не важко здогадатися, що такі перепади напруги часто стають причиною виходу з ладу побутової техніки. Зрозуміло, що знижена напруга може призвести до не коректної роботи електроустаткування, а підвищене до виходу з ладу, особливо це стосується таких пристроїв як комп'ютери, телевізори, плазмові панелі, холодильники і т.п.

Перенапругоюназивається таке значення напруги, що встановилася, яке перевищує значення гранично допустимої напруги.

Державним стандартом якості електричної енергії встановлено норми відхилення напруги у точці підключення споживачів електричної енергії. Існує поняття допустиме та гранично допустиме значення напруги. Ці значення рівні відповідно ±5 і ±10 % від номінального значення напруги та у точках загального приєднання споживачів.

Тобто нормальним вважається напруга:

• - для однофазної мережі у діапазоні 198 – 242 В;
• - для трифазної мережі 342 - 418 Ст.

Причини виникнення перенапруги

1) Найпоширенішою причиною перенапруги для побутових споживачів є обрив нульового дроту (N).

Нульовий провід при несиметричних навантаженнях вирівнює фазну напругу у споживача електроенергії. При обриві або відгоранні нульового дроту струм циркулюватиме між фазами. Частина споживачів отримає підвищену напругу, аж до 380, а частина занижене.

2) Неправильне або помилкове підключення в електрощитовій, коли замість нульового дроту ви підключаєте фазний, при цьому в будинок приходить не 220, а 380.

3) Під час грозових розрядів, удар блискавки в лінію електропередачі, виникають імпульсні перенапруги, які за величиною можуть досягати декількох тис. ст.

4) Регулювання напруги підстанціях енергосистем.

Захист від перенапруги

Застосування стабілізаторів напругиоберігає вашу мережу від перепадів напруги, роблячи експлуатацію електротехніки безпечною. Більшість таких приладів мають дисплей, на якому відображається напруга мережі, графік стрибків напруги тощо.

Стабілізатори оснащені функцією контролю напруги, якщо значення напруги мережі виходить за діапазон контролю стабілізатора, наприклад нижче 150 або вище 260 В, то стабілізатор блокується і відключає від мережі споживача. Як тільки напруга мережі відновлюється до допустимих значень, стабілізатор знову вмикається .

- реле напругизахищає та відключає побутову техніку при виникненні неприпустимих перепадів напруги та автоматично включає споживачів після відновлення його допустимих значень.

Реле напруги широко використовується захисту від перенапруги побутових електроприладів. Доцільно використовувати реле напруги в квартирах так як у таких мережах не рідко виникають небезпечні перенапруги через обрив нульового дроту.

Реле напруги за своєю структурою може використовуватися захисту як одного конкретного споживача, так захисту всього будинку чи квартири.

В даний час питання про стабільну величину напруги електромережі стоїть досить гостро. Мережеві організації не поспішають робити реконструкцію та модернізацію ліній електропередач, підстанцій та трансформаторів. Тим часом ситуація тільки посилюється, тому коливання напруги в наших мережах досить часто явище.

Оновлення 11.11.2018.
Для тих, хто сумнівається у встановленні реле для захисту від перепадів (стрибків) напруги для свого житла чи вірить у якість будівельно-монтажних робіт у сучасних новобудовах. Нижче скріншот одного з останніх.

Відповідно до ГОСТ 29322-92 напругав електромережі нашої країни має бути в межах 230 Впри одній фазі та 400 Вміж фазами. Але якщо ви живете у сільській місцевості чи неподалік міста, то проблеми з постійною величиною напруги дуже високі, та й у самому місті цього виключати не варто, особливо у старому житловому фонді. Перепади напруги дуже згубно впливають на електроприлади у будинку. Наприклад, через низьку напругу може згоріти холодильник або кондиціонер (компресор не запуститься і перегріється), сильно знижується потужність мікрохвильової печі, тьмяно світять лампи розжарювання. Ну а висока напруга просто вб'є вашу побутову техніку. Впевнений, що багато хто чув про «відгоряння нуля»у багатоповерхівках і як цілими під'їздами носять у майстерні ремонтувати побутову техніку.

Причини виникнення коливань напруги в мережі бувають різні:

• Замикання однієї з фаз на нейтраль, у результаті в розетці буде 380 Вольт;
• Відгорання (обрив) нуля, якщо у вас у цей час низьке навантаження, то напруга теж прагне до 380 В;
• Нерівномірний розподіл навантаження по фазах (перекіс), у результаті найбільш завантаженої фазі напруга знижується, і якщо до неї підключені холодильник і кондиціонери, то висока ймовірність, що вони зламаються;

Приклад відео, де показано роботу реле напруги

Вирішувати проблему стрибків напруги в мережах допомагають спеціальні пристрої реле контролю напруги. Принцип дії таких реле досить простий, є «електронний блок», який стежить, щоб напруга перебувала у заданих уставками межах і при відхиленнях сигналізує розчеплювач (силовий частини), який відключає мережу. Усі побутові реле контролю напруги включаються автоматично через певний час. Для звичайних споживачів достатньо затримки кілька секунд, але для холодильників і кондиціонерів з компресорами потрібна затримка кілька хвилин.

Реле контролю напруги бувають однофазні та трифазні. Однофазні реле напруги відключають одну фазу, а трифазні одночасно всі три фази. При трифазному підключенні в побуті слід застосовувати однофазні реле напруги, щоб коливання напруги на одній фазі не призвели до відключення інших фаз. Трифазні реле напруги використовують для захисту двигунів та інших трифазних споживачів.

Я поділяю прилади захисту від перенапруг на три типи: УЗМ-51М від Меандра, Zubr від Електронікс і всі інші. Нікому нічого не нав'язую – це моя особиста думка.

Реле напруги Zubr (Rbuz)

Цей пристрій призначений для захисту від перепадів напруги (відгоряння нуля). Виробляють ЗУБР у Донецьку.

Відзначу особливості цього реле напруги.

Індикація напруги на пристрої показує значення напруги в реальному часі. Це досить зручно та необхідно для оцінки ситуації з напругою в мережі. Похибка показань низька, різниця щодо високоточного мультиметра Fluke 87 всього 1-2 Вольта.

Реле напруги Zubr випускають різні номінальні струми: 25, 32, 40, 50 і 63А. Пристрій при номінальному струмі на 63А витримує протягом 10 хвилин 80А струм.

Верхнє значення по напрузі виставляється від 220 до 280 В з кроком 1 Вольт, нижнє - від 120 до 210 В. Час повторного включення від 3 до 600 с, з кроком 3 секунди.

Я виставляю на реле напруги Zubr, максимальне (верхнє) значення напруги 250 Вольт, а нижнє значення - 190 Вольт.

У приладів з індексом tу назві, наприклад Zubr D63 tє термозахист від внутрішнього перегріву. Тобто. зі збільшенням температури самого приладу до 80 градусів (наприклад через нагрівання контактів) — він вимикається.

Реле напруги Zubr займає 3 модулі або 53 мм на дин-рейці і бувають тільки однофазними.

У паспорті та наведених схемах підключення реле напруги Зубр не сказано про обмеження по струму, але в старій документації раніше вказувалося, що не більше 0,75 від номінального.

Схема підключення реле напруги Zubr

В даний час виробники запевняють, що реле можна підключати за номіналом. Якщо номінал Зубра менший від номіналу вступного автомата, тоді потрібно застосовувати в схемі підключення реле напруги — контактор.

Гарантію на реле напруги Zubrвиробник дає цілих 5 років! Має дуже добрі відгуки від колег — форумчан. І так само, як у Меандра на форумі МастерСіті є представник Zubra, який не боїться спілкуватися публічно. І до речі, показово на прикладі УЗМ та Зубра, що представники виробників якісної продукції не бояться спілкуватись на форумах.

Відео про реле напруги Zubr

Update (07.06.15). В даний час реле напруги Zubr продається в Росії під іншою назвою Rbuz (слово Zubr навпаки).

Пов'язано це з тим, що в Росії торгова марка Zubr зареєстрована за іншим виробником і змінилося лише назвою реле, а всі компоненти залишилися незмінними.

.

УЗМ-51М. Пристрій захисту багатофункціональний.

В даний час УЗМ-51М зарекомендувало себе надійністю та простотою підключення.

УЗМ-51М розраховано на струм до 63А, займає 2 модулі на дин-рейку (ширина 35 мм). При стандартному виконанні температура експлуатації УЗМ - від 20 до +55 градусів, тому встановлювати в щиті на вулиці не рекомендую. Є правда і від -40 до +55, але такі мені у продажу не зустрічалися, якщо звертатися безпосередньо до ЗАТ «Меандр».Максимальна уставка по верхньому відключенню напруги 290 В, нижній поріг спрацьовування 100 В. Час повторного включення визначається самостійно - це або 10 секунд або 6 хвилин. Може використовуватися в мережах із будь-яким типом заземлення: TN-C, TN-S, TT або TN-C-S.

Схема підключення УЗМ-51М

Меандр виробляє ще два типи однофазних реле напруги - це УЗМ-50М та УЗМ-16. Головна відмінність УЗМ-50М від УЗМ-51М, мабуть тільки в тому, що в останнього, як ми знаємо, можна виставити уставку зі спрацьовування самостійно, а в УЗМ-50М — уставка «жорстка», по верхній межі напруги — 265 В, а по нижньому - 170 Ст.

УЗМ-16 розраховано струм 16А, тому його ставлять лише окремий електроприймач. Наприклад, щоб не чекати 6 хвилин доки увімкнеться УЗМ-51, холодильник можна підключити через УЗМ-16, На якому встановлюють затримку на включення 6 хвилин, а на основному УЗМ-51М в 10 секунд.

Я виставляю на УЗМ-51М максимальне (верхнє) значення напруги 250 Вольт, а нижнє значення - 180 Вольт.

Меандр також випускає трифазне реле напруга УЗМ-3-63, як я вже писав вище, такі реле використовують переважно для захисту двигунів.

Хороший надійний захист від перенапруг. УЗМ не потрібно вмикати з контактором, як це зазвичай роблять з іншими реле напруги. Пристрій проводиться у Росії. Гарантія на УЗМ 2 роки. Що важливо, представник Меандра присутній на найпопулярнішому форумі Mastercity, завжди проконсультує з продукції, а також уважно ставиться до коментарів користувачів форуму, зауваження яких свого часу допомогли поліпшити УЗМ-51М.

Приклад установки УЗМ-51М у трифазному щиті для заміського будинку, де УЗМ встановлені у кожну фазу.

Мабуть, один недолік в УЗМ-51М щодо інших реле напруги - це відсутність індикації напруги. Але й різниця в ціні між УЗМ та реле напруги з контактором, дозволяє купити та поставити вольтметр окремо.

Реле напруги РН-111, РН-111М, РН-113 від Новатек

Дані реле напруги виробляються в Росії. Як видно із заголовка у Новатека можна придбати три типи реле напруги.

РН-111 і РН-111М за параметрами практично один і той самий пристрій, головна відмінність у них у тому, що у реле РН-111М є індикація напруги, а у РН-111 її немає.

Верхня межа напруги від 230 до 280 В, нижня - від 160 до 220 В. Час автоматичного повторного включення від 5 до 900 сек. Гарантія на ці реле три роки.

Схема підключення реле напруги РН-111

Розраховані РН-111 на невеликі струми до 16А або потужність до 3,5 кВт, але для підключення більш високого навантаження РН-111 можна включати спільно з контакторами (магнітними пускачами).

Схема підключення реле напруги з контактором

Це значно збільшує вартість, так як хороший контактор зараз коштуватиме близько 4-5 тис. рублів, знадобиться більша кількість модулів у щитку, а також автомат для захисту котушки контактора. Вищезгадана схема підключення реле напруги з контактором для РН-111, справедлива для будь-якого іншого реле з урахуванням особливостей його схеми.

Реле РН-113 вже більш покращене щодо РН-111, діапазони за напругою і час АПВ такі ж, як у РН-111, але максимальний струм на який можна включати РН-113 до 32А або якщо потужність до 7 кВт.

Схема підключення реле напруги РН-113

Але я б не став цього робити, оскільки контакти у РН-113 досить слабкі для дроту перерізом 6 мм 2, а саме такий переріз необхідний для підключення на 32А.

Надійніше РН-113 також підключати з контакторами, без контакторів максимум на 25А. Я не використовую у своїх щитах реле напруги від Новатек, тому фото запозичив у одного з електромонтажників з форуму Avs1753.

Виглядає, звичайно, красиво, але таке підключення займає на 3-4 модулі більше і в два рази дорожче за вартістю, ніж якби застосували УЗМ-51М або Zubr.

А ось що буває з РН-113, якщо його підключити без контакторів на 32А.

На жаль, будь-якої інформації про випробування, як у УЗМ-51М і Зубра я не знайшов на форумах.

Реле напруги ТМ DigiTop

Так само як і Зубр, дані реле випускають у Донецьку. Виробник випускає кілька серій приладів із захистом від стрибків напруги.

Реле напруги серії V-protektor призначене лише для захисту від перепадів напруги. Випускається на номінальні струми 16, 20, 32, 40, 50, 63 А в однофазному виконанні, має вбудований термозахист від перегріву, що спрацьовує при 100 градусах. Верхній поріг спрацьовування від 210 до 270 В, нижній від 120 до 200 В. Час автоматичного включення від 5 до 600 сек. Є трифазне реле напруги V-protektor 380, досить компактне 35 мм (два модуля), але максимальний струм у фазі не більше 10А.

На однофазне реле напруги Protektor гарантія 5 років, на трифазне реле лише 2 роки.

Схема підключення реле напруги V-Protektor DigiTop

Діджитоп випускає і поєднане в одному пристрої реле напруги та реле струму VA-protektor. Крім захисту від перенапруг, прилад забезпечує обмеження струму (потужності). Випускають на номінальні струми 32, 40, 50 і 63 А. Усі параметри напруги такі ж, як і у V-protektor. За номінальним та максимальним струмом VA контролює навантаження і при перевищенні номінального відключає мережу через 10 хв., а максимального – через 0,04 сек. На дисплеї приладу відображається напруга та струм. Гарантія на VA-protektor 2 роки.

Ну і найпросунутіший із серії реле напруг від ТМ DigiTop - багатофункціональне реле МР-63. Власне все те саме, як і у попереднього VA-protektor, тільки МР-63 показує крім струму та напруги, ще й активну потужність.

Дане реле МР-63 і V-protektor проходили незалежні випробування форумчан, середні відгуки.

Я постарався охопити у своїй статті найбільш поширені пристрої захисту від перепадів напруги. Звичайно, є ще виробники приладів для таких захистів, але інформації про їх застосування дуже мало.

Дякую за увагу.

Захист електроустаткування від перенапруг. Види перенапруг.

Перенапруга- будь-яке збільшення напруженості електричного поля, у будь-якій частині установки або лінії електропередачі, що досягає величини, небезпечної стану ізоляції установки. Перенапруга становить також небезпеку для людей, які перебувають під час перенапруги в безпосередній близькості від установки або лінії.

Причини перенапруження.

Деякі види перенапруги є неминучими при експлуатації ліній, так як випливають з властивостей лінії і природи процесів, що відбуваються в них.

До причин перенапруги можна віднести:

· Внутрішнього походження:

· Заземлення лінії.

· Занулення лінії.

· Зміна навантаження.

· Вмикання та вимикання лінії. Зокрема автоматичне повторне включення.

· Переміщувані (нестійкі) дугові короткі замикання на лінії.

· Резонанс та ферорезонанс у мережі (наприклад, при зміщенні та коливанні нейтралі трифазної системи).

· Зовнішнє походження:

· Атмосферна електрика.

· Блискавка.

· Кульова блискавка.

У надпровідних соленоїдах при переході матеріалу обмотки в ненадпровідний стан із надпровідного зустрічається особливий вид перенапруги, викликаний різким зростанням активного опору соленоїда (від нуля). Внаслідок неможливості різкого зменшення початкового струму соленоїда виникає різниця потенціалів, яка може досягти кількох сотень кв.

Особливості

Внутрішні перенапруги для ізоляції ліній та електроустановок з напругою до 220 кВ зазвичай не становлять небезпеки.

Пристрої, що захищають від перенапруги

Для захисту від перенапруги використовується безліч пристроїв, серед яких слід виділити:

· Варистор

· Джерело безперебійного живлення

· Розрядник

· Мережевий фільтр

· Стабілітрон

· Стабілізатори:

· Стабілізатор напруги

· Стабілізатор струму

· Шунтуючий електричний реактор

ЗАХИСТ ВІД ПЕРЕНАПРЯЖЕНЬ

Раптове підвищення напруги до значень, небезпечних для ізоляції електроустановки, називаються перенапругами. За своїм походженням перенапруги бувають двох видів: зовнішні (атмосферні) та внутрішні (комутаційні).

Атмосферні перенапруги виникають при прямих ударах блискавки в електроустановку або наводяться (індукуються) в лініях при ударах блискавок поблизу них. Внутрішні перенапруги виникають при різких змінах режиму роботи електроустановки, наприклад, при відключенні ненавантажених ліній, відключенні струму холостого ходу трансформаторів, замиканні фази в мережі з ізольованою нейтраллю на землю, резонансних, ферорезонансних явищах та ін.

Перенапруження при прямих ударах блискавки можуть досягати 1000 кВ, а струм блискавки - 200 кА. Розряд блискавки зазвичай складається з серії окремих імпульсів (до 40 шт.) і триває трохи більше часткою секунди. Тривалість окремого імпульсу становить десятки мікросекунд. Індуктовані перенапруги досягають 100 кВ і поширюються по проводах лінії електропередачі у вигляді загасаючих хвиль. Атмосферні перенапруги не залежить від номінального напруги електроустановки і тому їх небезпека зростає зі зниженням класу напруги електричної мережі. Комутаційні перенапруги залежать від номінальної напруги електроустановки і зазвичай не перевищують 4U ном. Зі сказаного випливає, що основну небезпеку становлять атмосферні перенапруги.

Перенапруження дуже небезпечні за своїми наслідками. Пробивши ізоляцію, вони можуть викликати КЗ, пожежі в електроустановках, небезпеку для життя людей та ін. Тому кожна електроустановка повинна мати захист від перенапруг.

Як основні захисні засоби від атмосферних пошкоджень застосовують блискавковідводи, розрядники та іскрові проміжки. Головною частиною всіх цих апаратів є заземлювач, який має забезпечити надійне відведення зарядів у землю.

Молниеотвод орієнтує атмосферний заряд він, відводячи його від струмовідних частин електроустановки. Розрізняють стрижневі та тросові (на повітряних лініях) блискавковідводи.

Стрижневі блискавковідводи встановлюють вертикально. Вони повинні бути вище об'єктів, що захищаються. Зона захисту одиночного стрижневого блискавковідводу – простір, захищений від прямих ударів блискавки. Ця зона має вигляд конуса, що створює вигляд кривої лінії (рис. 1). На рис. 1 прийняті такі позначення: h x - висота об'єкта, що захищається; h a - активна частина блискавковідведення, що дорівнює перевищенню блискавковідведення над висотою об'єкта; h - висота блискавковідведення. При великій довжині або ширині об'єкта встановлюють кілька блискавковідводів. Відстань між блискавковідведенням і об'єктом, що захищається, повинна бути не більше 5 м.

Кожен із розрядників, незалежно від його типу та конструкції, складається з іскрового проміжку, один з електродів якого приєднується до фазного дроту лінії, а інший - до заземлюючого пристрою безпосередньо або через додатковий опір.

Через добре заземлений іскровий проміжок слідом за імпульсним струмом, що виникає після пробою перенапругою, проходить струм нормальної частоти (50 Гц), що супроводжує, зумовлений робочою напругою. Розрядник повинен мати здатність швидко погасити струм, що супроводжує, після зникнення перенапруги. Для цього розрядник забезпечують крім іскрового проміжку послідовно включеним з ним спеціальним елементом, що забезпечує гасіння супроводжуючого струму.

Гасіння супроводжуючого струму забезпечується двома способами:

в трубчастих розрядниках - спеціальним дугогасним пристроєм;

в вентильних розрядниках - активними опорами з нелінійною (залежною від прикладеної напруги) характеристикою (рис. 2, а).

Нелінійна характеристика (рис. 2 б) повинна бути такою, щоб при перенапругах опір розрядника був малим. При робочих напругах опір розрядника має бути більшим, щоб гасився супроводжуючий струм.

Малюнок 2.Вентильний розрядник: а – схема; б - захисна характеристика

Трубчасті розрядники застосовуються як основний засіб захисту ізоляції лінії електропередачі і як допоміжний засіб захисту ізоляції обладнання підстанцій. Вони виконуються з номінальною напругою 6, 10, 35 кВ.

Основною частиною розрядника є трубка з твердого газогенеруючого діелектрика (фібра, фібробакеліт у розрядників серій РТ, РТФ; вініпласт – у розрядників серії РТВ). Розрядник (рис. 3) має 2 іскрові проміжки: зовнішній (3) і внутрішній (2). Зовнішній ізолює трубку від постійного зіткнення з струмопровідною частиною, що знаходиться під напругою. При проби іскрових проміжків під впливом високої температури електричної дуги трубка 1 розкладається і генерує газ (в основному водень), що полегшує гасіння електричної дуги. Необхідність гасіння дуги пояснюється тим, що після проходження перенапруги по іскрових проміжках проходить струм розрядника, що супроводжує, зумовлений робочою напругою електричної мережі і має частоту 50 Гц. Тому в позначенні розрядника, крім букв, є дріб, де чисельник вказує номінальну напругу, а знаменник - межі супровідного струму, що успішно відключається розрядником. Наприклад, означає: трубчастий розрядник на 10 кВ, що відключає супроводжуючий струм (рівний струму КЗ) від 0,5 до 7 кА.

Малюнок 4.Влаштування вентильного розрядника серії РВП

Розрядник працює в такий спосіб. При перенапруженнях іскрові проміжки 3 пробиваються, і по вілітових дисках блоку 4 струм проходить в землю. Опір віліта різко зменшується і перенапруга обладнання підстанції не надходить. При зникненні перенапруги опір віліта зростає, дуга в іскровому проміжку гасне, струм через розрядник не проходить. Спеціальний захист повітряних ліній від атмосферних перенапруг не встановлюється, тому що блискавка може вдарити в лінію у будь-якій її точці. Всі повітряні лінії обладнуються пристроями АПВ, тому що після КЗ, викликаного перенапругою, та відключення лінії, її ізоляційні властивості відновлюються. Тому повторне включення лінії виявляється здебільшого успішним. В даний час широкого поширення набувають обмежувачі перенапруг (ГНН), що є нелінійними активними опорами без спеціальних іскрових проміжків. ГНН зазвичай виготовляють шляхом спікання оксидів цинку та інших металів. В отриманій після спікання полікристалічної кераміки кристали окису цинку мають високу провідність, а міжкристалічні проміжки, сформовані з інших металів оксидів, мають високий опір. Точкові контакти між кристалами окису цинку, що виникають при спіканні, є мікроварісторами, тобто мають так звані р-n переходи. Захисна характеристика ГНН має вигляд, близький до нелінійної характеристики вентильного розрядника (рис. 2 б). Однак оксидно-цинкові опори мають значно більшу нелінійність, ніж вілітові опори. Завдяки цьому в ГНН немає необхідності використання іскрових проміжків. Випуск вентильних розрядників у нашій країні припинено у 90-ті роки через високу трудомісткість виробництва та налаштування іскрових проміжків. При цьому істотно розширена номенклатура ОПН, що випускаються. Достоїнствами ГНН, в порівнянні з вентильними розрядниками, є вибухобезпека, більш висока надійність, зниження рівня перенапруг, що впливають на обладнання, що захищається, і можливість контролю старіння опорів по струму в робочому режимі. Істотним недоліком ГНН та вентильних розрядників є неможливість забезпечення з їх допомогою захисту від квазістаціонарних перенапруг (резонансні та фероррезонансні перенапруги, зміщення нейтралі при електричній дузі, що перемежується). Не слід забувати, що з тривалих перенапруженнях відбувається інтенсивне старіння ОПН, і вони можуть відмовити, тобто. е. пошкодитися.

У розподільчих електричних мережах у системі захисту від перенапруг основну увагу приділяють захисту обладнання підстанцій. На рис. 5 наведено два варіанти захисту підстанцій напругою 6-10 кВ від атмосферних перенапруг при приєднанні їх безпосередньо до повітряної лінії (рис. 5 а) і кабельним введенням (рис. 5 б). У першому випадку (а) на лінії встановлюють два комплекти трубчастих розрядників F1, F2, один з яких (F2) – на кінцевій опорі лінії, а F1 – на відстані 100-5-200 м від F2. У разі (б) комплект розрядників F2 встановлюють на кінці кабелю, причому заземлення його з'єднують з оболонкою кабелю. Це необхідно зменшення перенапруг, що надходять на підстанцію. Другий комплект F1 встановлюється при довжині кабельного введення менше 10 м. Відстань між F1 та F2 дорівнює 100-5-200 м. Замість F2 при довжині кабельної вставки понад 50 м рекомендується встановлювати вентильні розрядники.

• Інженерні системи ,
• Електрика

Як організувати захист від перенапруги мережі у приватному будинку

Наявність у будинку дорогої електропобутової та електронної техніки, природні катаклізми та низька якість електропостачання у міських мережах змушують власників житла вживати заходів, щоб мінімізувати можливу шкоду від вищевказаних факторів.

У цій статті мова піде про практичні заходи, які можна реалізувати при організації електропостачання приватного будинку. Ці роботи можна виконати як при новому будівництві, так і при модернізації існуючих систем електропостачання приватного будинку.

Я виконував зазначені роботи при переведенні електроживлення будинку з однофазної на трифазну схему. Причому роботи були не тільки виконані, а й прийняті представниками міськелектромереж без зауважень, а правильне функціонування приладів та ефективність захисту від перенапруги перевірена на практиці в процесі експлуатації. Відомо, що основною умовою підключення до міських електромереж є виконання технічних умов (ТУ), які видаються власнику житла. Як показав особистий досвід, сподіватися, що в даних ТУ будуть відображені всі заходи щодо безпечної експлуатації електрообладнання, можна з певним скептицизмом. На фото нижче показані ТУ, видані мені у міськелектромережах.

Примітка: пункти, помічені на фото червоним кольором, були реалізовані мною самостійно ще до отримання тих. умов. Пункт, позначений синім кольором, більше обумовлений інтересами самих міськмереж (захистити себе від відповідальності за шкоду перед власником будинку через можливі проблеми в зоні їхньої відповідальності).

Тому при розробці проекту схеми електропостачання приватного будинку було вирішено використати додаткові заходи щодо захисту електрообладнання, які не були відображені у ТУ. Нижче на фото показано фрагмент проекту електропостачання мого житлового будинку.

Як видно з фото, в обліково-розподільній шафі (ЩР1), що встановлюється всередині будинку, передбачено пристрій захисту від імпульсних перенапруг (УЗІП-II) згідно з вимогами ТУ, виданими міськими електричними мережами.

Так як введення в будинок здійснюється за повітряною лінією, то з урахуванням вимог ПУЕ (правил пристрою електроустановок), на введенні в будинок повинні встановлюватися обмежувачі перенапруг, що і було враховано мною в проекті (УЗІП-I на фото), які встановлені в шафі ( ЩВ1) на фасаді будівлі. Для захисту індивідуальних електроприймачів у будинку використовуються ДБЖ (джерела безперебійного живлення) та стабілізатори напруги.

Таким чином, захист електрообладнання будинку від перенапруг реалізований у трьох зонах (рівнях):

• на введенні до будинку
• всередині будинку, в обліково-розподільній шафі
• індивідуальний захист електроприладів усередині приміщень будинку

Що важливо врахувати під час виконання робіт

Насамперед має наголосити на специфічних особливостях, що пред'являються до виконання електромонтажних робіт з боку представників міських електромереж. Наприклад з погляду обліку споживаної електроенергії досить повірити і опечатати лічильник електроенергії. Але оскільки в кожному з нас вони бачать «потенційних розкрадачів електроенергії», то все, що стосується монтажу обладнання, приєднань на ділянці від міської опори до лічильника включно, має бути «недоступним для споживача», закритим (у бокси, шафи) та опломбованим . Причому навіть у тому випадку, якщо ці «вимоги» суперечать вимогам технічної документації на встановлене обладнання, створюють ризик виникнення відмов у роботі обладнання тощо. Більш детально про ці «специфічні вимоги» буде сказано нижче.

Тепер про технічний бік питання:

Для захисту електрообладнання, встановленого в будинку, я використовував такі прилади та апарати.

1. Як УЗІП (пристрої захисту від імпульсних перенапруг) - І рівня мною були використані обмежувачі перенапруг нелінійні (ОПН), російського виробництва (Санкт-Петербург), у кількості трьох штук (по одному, на кожен фазний провідник). Заводське позначення даних приладів – ОПНд-0,38. Встановлено вони в опечатаному пластиковому боксі у сталевій шафі на фасаді будинку.

Що важливо відзначити з цього обладнання:

• Дані прилади захищають лише від імпульсних (короткочасних) перенапруг, що виникають при грозах, а також від короткочасних комутаційних перенапруг, причому в обидві сторони. При тривалих перенапругах, спричинених аваріями та неполадками у міській електромережі, ці прилади захист будинку не забезпечать.
• У технічному плані ГНН є варистор (нелінійний резистор). Прилад підключається паралельно до навантаження між фазним і нульовим проводом. З появою кидків (імпульсів) напруги, внутрішній опір приладу миттєво знижується, у своїй струм через прилад різко і багаторазово зростає, йдучи у землю. Таким чином, відбувається згладжування (зниження) амплітуди імпульсної напруги. У зв'язку з вищесказаним, при монтажі даних приладів потрібно звернути особливу увагу на пристрій заземлення контуру і надійного підключення ОПН до нього.
• Залежно від схеми електропостачання будинку, кількість використовуваних ГНН може змінюватись. Наприклад, для однофазного повітряного введення достатньо встановити такий прилад, при живленні від міської мережі по двопровідній лінії. Для трифазного повітряного введення в більшості випадків достатньо встановити три прилади (за кількістю фаз). Якщо введення в дім здійснюється за трифазною, але п'яти провідною схемою, або прилади ставиться на ділянці після поділу загального провідника на нульовий робочий (N) провідник і захисний провідник (PE), то буде потрібне встановлення додаткового приладу між нульовим та захисним провідником.

2. Як УЗІП - II рівня я використовував апарати УЗМ-50 М (пристрій захисний багатофункціональний) російського виробництва.

З особливостей даних апаратів можна назвати таке:

• На відміну від ГНН, дані апарати забезпечують захист не тільки від імпульсних перенапруг, а й захист від тривалих (аварійних) перенапруг і просадок (неприпустимого падіння напруги).
• У конструктивному відношенні є реле контролю напруги, доповнене потужним реле і варистором, укладеним в один корпус.
• Для однофазної мережі необхідно встановити один апарат, для трифазної мережі потрібно три апарати, незалежно від кількості провідників лінії живлення.

3. Третій важливий момент, що стосується правильного монтажу та роботи УЗІП при їхньому послідовному включенні (показані на фото червоними прямокутниками УЗІП-1 та УЗІП-2) полягає в тому, що відстань між ними (по довжині кабелю) має бути не менше 10 метрів. У моєму випадку воно дорівнює 20 метрам.

Примітка: придбати вказане обладнання (ОПН та УЗМ) у моєму місті виявилося неможливим, зважаючи на його відсутність у продажу, замовляв через інтернет. Такий розклад навів думку про те, що питання захисту електрообладнання, принаймні в нашому місті, уваги практично ніхто не приділяє.

Практичне виконання робіт

Практичне виконання робіт не є великою складністю та показано на фото нижче, з невеликими поясненнями.

Монтаж ОПН-0,38 на введенні до будинку

На фото показано монтаж ГНН у пластиковому боксі. З особливостей потрібно врахувати, що спеціальних боксів для ГНН немає, бо конструктивно вони кріпляться на опорної конструкції і типу свого виконання можуть встановлюватися відкрито. Установка ГНН у боксі - міра вимушена. Бокс повинен мати можливість для пломбування. Для встановлення ОПН в боксі зроблено саморобну конструкцію з оцинкованої сталі товщиною 1 мм, яка закріплена замість штатної дин рейки, встановленої в боксі на заводі-виробнику.

При монтажі ОПН та підключенні до них проводів використання граверних шайб обов'язково. За вимогами ТУ, вступний автомат повинен встановлюватися в боксі з можливістю пломбування. Використовувався аналогічний бокс, як для ГНН, що і показано на фото нижче (верхній пластиковий бокс у металевій шафі).

Таке нагромадження конструкцій (пластикових боксів у металевій шафі) на фасаді будинку, зумовлене, як я зазначав раніше, саме специфічними вимогами міськелектромереж і викликає не лише помітне подорожчання робіт, а й додаткових витрат сил, часу та нервів. На мій погляд, правильне в технічному плані виконання робіт при повітряному вводі, виконане проводом СІП, повинно бути наступним: від опори міськелектромереж до фасаду будинку прокладаємо провід СІП, кріпимо на фасаді будинку і обрізаємо з невеликим напуском. Потім на кожний провід СІП кріпимо затискач, що проколює, з відведенням з мідного проводу перетином 10 мм2, який заводиться в шафу (або бокс) на клеми вступного автомата. Зрізи проводів СІП закриваємо герметичними ковпачками. Таким чином, ми правильно перейшли з алюмінію (провід СІП) на мідь. При цьому у нас не виникло б проблем із підключенням мідного дроту (перетином 10 мм2) до клем модульного вступного автомата. Але такої роботи представники міськмереж не приймуть.

Тому провід СІП перетином 16 мм2 необхідно завести безпосередньо на клеми вступного автомата, який має бути встановлений у пластиковий бокс. Зробити це на практиці дуже складно, тому що потрібно зберегти ступінь захисту боксу (для зовнішньої установки не нижче за IP 54), при цьому провід СІП повинен бути зафіксований по відношенню до пластикового боксу і т.д.

На практиці довелося просто купити ще одну сталеву шафу, в якій встановив самі пластикові бокси, потім провід СІП був заведений у шафу та закріплений у ній. Нижче на фото показано завершальні роботи з монтажу шафи та її кріплення на фасаді будинку. Роботи були прийняті без зауважень та претензій.

Ще один важливий момент, на який потрібно звернути увагу, пов'язаний з тим, що ГНН під час роботи під час грози відводить струм у землю за допомогою підключення самого ГНН до контуру заземлення. При цьому струми можуть досягати значних величин: від 200 - 300 А до кількох тисяч ампер. Тому важливо забезпечити найкоротший шлях від ОПН до контуру заземлення мідним провідником перерізом не менше 10 мм2. Нижче на фото показано, як це підключення виконав я. Для надійності роботи ГНН я зробив підключення приладів до контуру заземлення двома мідними проводами перетином 10 мм2 кожен. На фото провід у жовто-зеленій трубці ТУТ (термоусадочна трубка).

Монтаж апаратів УЗМ-50М в обліково-розподільній шафі

Виконання електромонтажних робіт проблем не завдає, оскільки апарати мають штатне кріплення на DIN-рейку. Фрагмент виконання робіт із монтажу УЗМ-50М у шафі показаний на фото нижче. Апарати також повинні встановлюватись у пластиковий бокс з можливістю пломбування. На фото верхню кришку боксу не показано.

З погляду електричної схеми підключення (хоча схема є у паспорті на апарат і корпусі самого апарату) у непідготовленого читача можуть виникнути питання. Щоб пояснити особливості підключення апарата, нижче на малюнку наводиться схема підключення, наведена в паспорті на УЗМ-50М, з деякими поясненнями.

По-перше, як видно із схеми, УЗМ-50М є однофазним комутуючим апаратом і для свого функціонування вимагає обов'язкового підключення провідників L і N до верхніх клем. Це показано на схемі підключення в обох випадках (а та б). Далі, між схемою а і схемою б з'являється різницю, про яку виробник не дає жодного пояснення і доводиться споживачеві самостійно додумувати, як і в яких випадках яку схему використовувати.

Відмінність полягає в тому, що за верхньою схемою (а) навантаження підключається до апарату по двох дротах (L та N). Т. е. у разі аварійного спрацьовування апарата ланцюг буде розірвано як по фазному провіднику (L), так і по провіднику (N).

У нижній схемі (б) навантаження до апарата підключається тільки по одному фазному провіднику (L), а другий провід (N) підключається безпосередньо до навантаження, минаючи апарат. Т. е. у разі аварійного спрацьовування апарату він розімкне тільки фазний провідник, а провідник N залишається підключеним завжди. Виходячи з вищесказаного, а також знаючи, в якому випадку допускається розривати провідник N, а в якому - не допускається, можна зробити такий висновок:

У разі підключення будинку (квартири) по двопровідній лінії (система TN-C), необхідно підключати апарат УЗМ-50М за нижньою схемою (б), так як у цьому випадку провід N виконує дві функції (нульового робочого провідника та нульового захисного провідника), і його розривати в жодному разі не можна.

Якщо підключення будинку (квартири) виконано за трипровідною схемою (TN-S), або апарат встановлений у системі (TN-C-S), на ділянці після поділу загального (PEN) провідника (на N та PE), то провід N можна розривати . У цьому випадку апарат УЗМ-50М необхідно підключати за верхньою схемою (а). Чому апарат, згідно зі схемою виробника, потрібно підключати після лічильника (на малюнку поставив знак питання) – мені малозрозуміло. Я, наприклад, свої апарати в шафі підключав до лічильника, щоб вони захищали все обладнання, встановлене в будинку, у тому числі й обладнання, встановлене в самій шафі. Крім того, оскільки поділ загального PEN виконано в шафі (ЩР1) у будинку, то підключав апарати захисту за схемою а, тобто з відключенням фазних, так і нульового провідників. Що показано на фото нижче.

Ще один важливий момент: оскільки дані апарати не призначені для використання в багатофазній мережі, то необхідно знати і враховувати наступне.

У разі трифазного підключення будинку та використання даних апаратів, якщо в будинку є лише однофазні електроприймачі, жодних проблем з використанням та роботою даних апаратів бути не повинно. Але якщо в будинку є трифазні споживачі, наприклад, трифазний електродвигун, то у разі аварійного спрацьовування апаратів (одного або двох) трифазний електроприймач (наприклад, електродвигун) може вийти з ладу. Таким чином, у цьому випадку будуть потрібні додаткові технічні заходи щодо відключення трифазних споживачів при аварійному спрацюванні апаратів УЗМ.

Використання індивідуальних захисних приладів

Застосування ДБЖ стабілізаторів напруги для захисту окремих електроприймачів у будинку (телевізор, комп'ютер тощо) настільки стало звичним і поширеним, що будь-якого особливого пояснення не вимагає, тому тут не наводиться.

Висновки

1. Досвід експлуатації показав, що при сильній грозі захист може працювати неодноразово на відносно невеликому проміжку часу. З урахуванням цього можна сміливо стверджувати, що при сильних грозах і за відсутності захисту електрообладнання, встановлене в будинку, може бути виведено з ладу з досить високим ступенем ймовірності.
2. У разі неможливості виконання аналогічних робіт у своєму будинку, як захисний захід при грозових розрядах необхідно хоча б відключати електроприлади від мережі, що, до речі, роблять далеко не всі.

Даний варіант захисту електроустаткування є недорогим бюджетним рішенням, але цілком працездатним, надійним та перевіреним на практиці. У разі застосування аналогічного обладнання імпортного виробництва та запрошення для виконання робіт фахівців ціна питання може збільшитись у рази, що навіть для середньо забезпеченої сім'ї може бути накладно.