Высокое напряжение в сети. Способы защиты электроприборов

Повышенное сетевое напряжение - это проблема, которая затрагивает не только эффективность работы энергосистемы, но и безопасность всех, кто зависит от электроэнергии. Давайте окунемся в мир электроснабжения и разберемся, как избыточное напряжение в сетях влияет на оборудование и пользователей. Проанализируем возможные пути решения этой проблемы и найдем способы обеспечения стабильности и эффективности наших электроэнергетических систем.

Перенапряжение - это не просто повышение напряжения в сети. Это более сложный феномен, который может оказать негативное воздействие на всю систему электроснабжения. Всплески напряжения, выходящие за пределы допустимых значений, могут вызывать серьезные последствия для электроприборов и даже представлять угрозу для безопасности людей.

Нормальные значения напряжений - 220/230 В, 380/400 В. В идеальных условиях, при точных расчетах допустимое отклонение значения напряжения плюс/минус 5% от нормального (предельное значение - плюс/минус 10%). Значит нормальным значением напряжения для 220 В будет напряжение от 209 (198) В до 231 (242) В, для 380 В от 361 (342) В до 399 (418) В.

К сожалению скачки напряжений, в реальных условиях могут быть гораздо больше 10% от нормальных значений. Факторов влияющих на значение напряжения конкретно в вашей розетке огромное множество, начиная от расчетов энергоснабжающей организации, удаленности трансформаторной подстанции от источника электроэнергии, вашей удаленности от трансформаторной подстанции и т. д., заканчивая погодными условиями, и того какую нагрузку вы подключили в данную розетку.
Удары молний относятся к природным причинам. Когда молния попадает в электрическую сеть, то возникает сильное перенапряжение. Мощные разряды молнии проникают в компоненты сети, поражая их тысячами вольт за миллисекунды. Энергия этого импульса бегает по проводам, и, как охотник, находит слабое место в изоляции, проникая сквозь нее и вызывая дуговой разряд. Этот разряд ведет к короткому замыканию. Особенно подвержены ему изношенные и старые сельские электросети, где защиты крайне нехватает. В результате, подключенные к сети электроприборы могут сгореть.
Грозовые разряды порождают и еще одну угрозу - индуктивное или наведенное напряжение. В результате всплеска магнитного и электростатического поля появляются неожиданные «приливы» напряжения, в два-три раза превышающие норму и достигающие 440 или 660 вольт. Для электроприборов это как смертельный шок, готовый отправить их в небытие.
Коммутационные процессы часто стоят за перепадами напряжения. Резкое изменение нагрузки в сети может вызвать резкие скачки напряжения в течение считанных секунд. Это происходит при включении или отключении линии, а также при запуске или остановке мощных потребителей, таких как электродвигатели.
Техногенные аварии на линиях передач и подстанциях также могут вызывать перенапряжения. Изношенные участки линий могут периодически прерывать нулевой проводник или вызывать короткие замыкания, что приводит к неожиданным перепадам напряжения.
Изменения режимов работы электроподстанций нередко могут привести к временному или постоянному повышению напряжения. Это называется стационарными перенапряжениями и связано с потребностью поддерживать определенный уровень напряжения при различной загрузке сети.
Когда сигнал отклоняется от нормы на более чем 10%, напряжение становится выше 245 В, что может привести к сбоям в работе электроприборов или их досрочному выходу из строя. От перепадов напряжения никто не застрахован, поскольку существует огромное множество причин влияющих на напряжение в сети.

Высокое напряжение в электрической сети представляет серьезные опасности для оборудования, систем электроснабжения и безопасности людей.

Вот несколько аспектов, почему высокое напряжение является опасным явлением:
• Повреждение оборудования: Высокое напряжение может вызвать выход из строя или серьезные повреждения электротехническому оборудованию, такому как электромоторы, трансформаторы, компьютеры и другие устройства. Например, может произойти разрушение кабельной изоляции, выгорание электрокомпонентов (блоков питания, микросхем и т.п.).
• Пожароопасность: Избыточное напряжение может вызвать перегрев проводов и электрооборудования, что увеличивает риск возгорания. Пожары, вызванные электрическими сбоями, могут представлять угрозу для зданий, жизни и имущества.
• Риск для безопасности людей: Контакт с высоким напряжением может быть смертельным. Электрические удары могут возникнуть при неправильном обращении с электрооборудованием или в случае его неисправности.
• Нестабильность сети: Повышенное напряжение может вызвать нестабильность в электроэнергетической сети, приводя к сбоям в энергоснабжении и перебоям в работе устройств.
• Электромагнитные помехи: Высокое напряжение может создавать электромагнитные поля, которые воздействуют на электронные устройства и могут вызвать их неисправность.

Защита электроприборов от перенапряжений

Современные электроприборы, хотя и рассчитаны на скачки напряжений (от 100 В до 240 В), все же не лучшим образом их переносят, особенно это касается скачков превышающих максимальные предельные значения напряжения. От максимальных напряжений электроприборы выходят из строя уже навсегда… Взыскать материальную компенсацию с энергоснабжающих организаций вряд ли получится, тратить деньги на новые электроприборы каждый раз после выхода из строя старых, не целесообразно.

Есть возможность защитить свои электроприборы, потратив относительно не большую часть денежных средств. Существует два способа обезопасить себя от перенапряжений, с помощью применения устройств отключающих электроприборы от перепадов напряжений и устройств, стабилизирующих напряжение, подходящее к электроприборам.

К устройствам отключающим относят реле-прерыватели. Принцип работы данных устройств не сложен – при увеличении или снижении напряжения в электросети срабатывает реле и отключает электроприборы, подключенные через него. После отключения электроприборов, электроника устройства каждые несколько секунд проверяет электросеть на нормальные значения напряжения. Если оно в допустимых пределах, устройство автоматически возобновляет подачу электроэнергии. Если устройство проще, то после каждого отключения срабатывает таймер и через несколько секунд возобновляет подачу электроэнергии, при условии нормальных значений напряжения.
Вышеописанный принцип работы является и основным недостатком этого устройства. Как правило, скачки напряжения в электросети могут происходить достаточно длительное время. В результате, потребитель либо долгое время остается без электроэнергии, либо работает с частыми перерывами, что также не лучшим образом отражается на работоспособности электрооборудования. Такие устройства защиты от скачков напряжения можно назвать грубым решением проблемы – хотя они и спасают, к примеру, тот же электрокотел отопления или дорогую плазму от выхода их из строя навсегда, но значительно сокращается срок их эксплуатации, так как они не рассчитаны на повторно-кратковременный режим работы.
К плюсам данных устройств относится их стоимость и возможность защитить как всю квартиру, дом, путем установки данного устройства в электрощите, так и отдельные электроприборы, подключенные через них в обычную розетку.

Устройства УЗИП, или ограничители перенапряжений, играют важную роль в защите электроприборов от всплесков напряжения, таких как те, что возникают при молниях. Они оснащены специальными компонентами, такими как варисторы или газовые разрядники, которые реагируют на резкое увеличение напряжения до 1-2,5 кВ, предотвращая его попадание на оборудование. Установленные в электрощитах или розетках, эти приборы разделяются на классы с различной степенью защиты и способностью выдерживать различные уровни токов разряда.
Например, класс В предназначен для защиты от мощных всплесков напряжения, вызванных молнией, и может выдерживать токи разряда до 30 и 60 кА. Они устанавливаются на вводах в общих электрощитах. Классы С и D обеспечивают защиту от остаточных перенапряжений и могут быть установлены на этажах многоквартирных домов или непосредственно в электроприборах. Важно помнить, что УЗИП обладают быстрой реакцией на угрозы, но не способны автоматически восстанавливать электроснабжение после сбоя и имеют ограниченный ресурс работы, зависящий от мощности импульсов и их количества.

К устройствам, которые исправляют напряжение, относятся стабилизаторы напряжения. Принцип работы таких устройств заключается в выравнивании выходного значения напряжения до нормального значения, пригодного для работы бытовых электроприборов. К плюсам таких устройств нужно отнести их способность не отключать электроприборы, а поддерживать необходимое значение напряжения. Единственный минус таких устройств это их цена, но потратив деньги один раз на приобретение и установку, можно забыть о поломке электроприборов от скачков напряжений.

ИБП (бесперебойники) - это ещё одни спасатели в мире электроники, гарантирующие непрерывное электропитание в случае отключения основного источника энергии. Среди разнообразия моделей выделяются те, что работают по принципу двойного преобразования. Эти "онлайн" ИБП подобно своим соратникам - инверторным стабилизаторам - активно контролируют напряжение, защищают оборудование от перенапряжений и в критический момент переключаются на запасные батареи. Однако, за такие мощности приходится выложить больше денег по сравнению со стабилизаторами той же мощности.
Если на вашем объекте часто бушует электрошторм с перепадами напряжения или регулярно вырубают электричество, то стабилизаторы и ИБП - ваш незаменимый союзник. Однако, чтобы усилить защиту и продлить срок службы оборудования, перед этими храбрецами лучше всего установить поддерживающие их в боевой готовности устройства УЗИП необходимого класса.