Виды перенапряжения в электросети и основные методы борьбы с ним

Электричество – это то, от чего напрямую зависит сегодня наше существование, так как трудно найти какой-либо объект, где его бы не было. Оно необходимо всем – нет ни одного предприятия или тем более частного дома, где оно было бы не нужно. И мы также прекрасно знаем и понимаем, что помехи и скачки напряжения в электросетях случаться могут не так уж и редко. Для российских электрических сетей это частая проблема, хотя параметры передачи напряжения подробно расписаны в ГОСТ.

Возникающие колебания напряжения нетрудно определить по слабой и нестабильной работе электроприборов (они могут резко включаться и выключаться) и даже простых лампочек, т.е. по их тусклому свету и миганию. Чем данная ситуация может быть опасна?

Во-первых, для бытовой техники существенно сокращается срок службы, если она совсем не выходит из строя. Но есть и приборы, которые требуют точных значений подаваемого на них напряжения – обычно это медицинское, производственное, лабораторное и иное измерительное оборудование, изменение входного напряжения для которых существенно отражается на проводимых с помощью него измерений. И такая ситуация в ряде случаев может даже угрожать жизни тех людей, чье состояние в данный момент будет зависеть от качества работы этих устройств. В первую очередь речь может идти о реанимационных пациентах.

Что же такое "перенапряжение", какие бывают его виды и как можно с этим бороться?

Отметим, что "перенапряжение" – это лишь распространенный разговорный термин, из которого специалисту может быть не совсем понятно, о чем именно идет речь. Поэтому ниже будут даны пояснения, помогающие различать различные явления, объединенные этим названием, а также их причины, особенности и способы борьбы с ними.

Импульсное перенапряжение

Возникает этот вид перенапряжения часто в процессе грозовых воздействий на сеть, а также нередко и при коммутациях электроцепей с внешними и внутренними источниками, т.е. в самих электроустановках. Обычная длительность, характерная для импульсного перенапряжения составляет от 1 до 3 мс при силе скачка в диапазоне 1-10 кВ. В числе самых обычных последствий импульсного перенапряжения относятся перебои в работе цифровых электронных устройств и их поломки. Для борьбы с ним разумно применять устройства ОПН (ограничители перенапряжения), т.е. это в основном разрядники и варисторы, используемые совместно с системами стабилизации на трансформаторах.

Длительное превышение нормы обычного напряжения сети

Возникает данный вид перенапряжения по следующим основным причинам:

• Перегрузки на линии электропитания. Сетевые провода имеют свое определенное сопротивление, поэтому при протекании тока через них возникает падение напряжения, величина которого зависит от площади сечения проводов, их длины и материала (медь, алюминий). Поэтому в расчетах при проектировании разводки внутри помещений необходимо учитывать возможную потерю напряжения под нагрузкой. Но, к сожалению, разводка электросетей на многих объектах проектировалась давным-давно, не учитывая сегодняшний уровень нагрузки на нее, который существенно вырос из-за большого разнообразия появившихся на рынке новых электроприборов. Особенно актуально эта проблема стоит, к примеру, у садоводов. Недостаточное сечение проводов на линиях СНТ приводит, в частности, к тому, что у владельцев участков в конце этих линий часто становится значительно ниже нормы.
• Перекос нагрузки. В соответствии с СП 31-110 п.9.5 оговорено, что разница в токах наименее и наиболее нагруженных фаз не может быть более 30% (в пределах щитка) и не более 15% в самом начале этих линий. Самым негативным образом этот факт сказывается на электросетях, имеющих недостаточное сечение. Поэтому на предприятиях обычно относятся очень ответственно к проверке состояний электросетей, особенно где проходит трехфазная разводка.
• Пусковые токи нагрузки. У целого ряда электрооборудования пусковые токи обладают очень высокими значениями, превышающими в несколько раз величины рабочих токов. Пусковые токи у трансформаторов могут превышать значение рабочих токов в 10-12 раз, у электродвигателей – в 6 раз и больше. Естественно, в эти моменты нагрузка значительно начинает превышать номинальную и в сетях это необходимо учитывать.
• Короткое замыкание. При коротком замыкании будет наблюдаться эффект сходный с перекосом нагрузки и при этом в нейтрали падение напряжения может достичь 100 В. У фазы короткого замыкания произойдет провал напряжения, а на других фазах напряжение превысит свой порог и произойдет срабатывание защиты. Возникнуть замыкания также могут и между фазами, корпусом и фазой.
• Отключение мощной нагрузки. Помимо активного сопротивления своих проводников электросети также обладают еще индуктивностью и имеют свою емкость. Понятно, что ни к чему хорошему частое отключение мощной нагрузки привести не может, так как в сети ввиду ее общей индуктивности будут возникать всплески напряжения. Данный эффект используется системой зажигания авто, в котором присутствуют – свеча, генератор 12В, катушка зажигания и прерыватель. Когда катушка зажигания отключается от генератора с помощью прерывателя, то прекращается поступать в нее ток и за счет этого энергия, запасенная катушкой (ее индуктивностью), поступает на свечу в виде выброса напряжения в десятки киловольт, что и приводит к запуску двигателя.
• Обрыв нейтрали. Это один из наиболее тяжелых видов аварии, при котором фазные напряжения в трехфазной сети могут начать зашкаливать за 300 В. Зависеть в этом случае все будет от нагрузок по фазам, фиксируемых на момент обрыва. Причем процесс этот динамичен, так как на однофазных мощных потребителях напряжение будет всего несколько вольт, а уже на малых нагрузках оно может быть в районе линейного значения. Малые нагрузки из-за высокого напряжения при коротком замыкании начинают выгорать. На время протечки тока на мощных нагрузках напряжение меняется от малого до линейного (~380 В). Типовые автоматы, обеспечивающие стандартный вид защиты, могут при этом не успеть отработать и поэтому риск потери оборудования достаточно высок. Для данной аварии более эффективным видом защиты может являться использование РКН – реле контроля напряжения и РКФ – реле контроля фаз, используемых для нагрузок в трехфазной сети или использование стабилизатора напряжения, также имеющего данные функции.

Во всех вышеприведенных случаях использование стабилизатора напряжения способно решить проблему безопасности сети.

Основные задачи выполняемые стабилизатором напряжения

Данное устройство предназначено не только для защиты техники от перепадов и скачков напряжения, но и гарантирует его высокую стабильность в пределах номинала 220 В. Стабилизаторы подходят для защиты почти любых видов бытовой техники – компьютеров, аудио и видеосистем, медицинского оборудования, станков, систем отопления и т.д. Стабилизаторы обеспечивают исправную и качественную работу, гарантируют долгий срок службы бытовой электротехники не только в квартире, но и на производстве, в офисе, загородном доме.

Основные параметры, по которым подбирают стабилизатор напряжения:

• Тип сети – трехфазная или однофазная. Однофазный стабилизатор выглядит как обычный напольный блок, предназначенный для установки внутри любого помещения. Для трехфазной сети стабилизатор может выглядеть уже как большой шкаф или состоять из совокупности трех простых однофазных стабилизаторов, подключаемых к каждой линии.
• Мощность нагрузки. Чтобы ее правильно рассчитать нам нужно для начала просуммировать мощность всех подключаемых в сеть электроприборов.
• Принцип работы: электронный (на тиристорах, симисторах), релейный, электромеханический (сервоприводный, сервомоторный). Учитываем, что, к примеру, электронные модели больше подходят для загородных домов и небольших производств, а электромеханические модели для гораздо более крупных объектов.
• Точность коррекции напряжения (обычно в диапазоне от 1 до 20%).

Последние статьи