Вред имуществу в результате перепада напряжения в электросети: кто виноват

Способы защиты от скачков напряжения

Поскольку нельзя полностью исключить вероятность импульсных скачков, перенапряжений или других видов отклонений от нормы сетевого напряжения, то необходимо найти способ обезопасить дорогостоящую технику. Нет необходимости «изобретать велосипед» поскольку имеются готовые решения. Кратко расскажем о каждом из них.

Реле контроля напряжения

Решить проблему перенапряжения или его проседания можно установив специальное реле напряжения. Данное защитное устройство (не путать с электронным УЗО) производит отключение электроэнергии, если напряжение на вводе выходит за рамки установленного диапазона.

Реле напряжения СР-721М

Восстановление питания происходит после нормализации ситуации. Данные приборы обеспечивают защиту, если произошел обрыв нулевого провода или на сетевые провода ВЛ попадает контактная линия городского электротранспорта. Против импульсных скачков, возникающих при близком грозовом разряде, реле напряжения практически бесполезны.

Следует учитывать, что при защитном отключении пропадает сетевое напряжение, чтобы не ждать в темноте пока стабилизируется питание, рекомендуется обзавестись источником с бесперебойным питанием. Расскажем об особенностях такого решения.

По сути, эти устройства не являются средствами защиты, но используются совместно с таковыми для обеспечения аварийного электропитания. Обеспечивать весь дом бесперебойным питанием нецелесообразно, поскольку это будет очень дорогим решением. Но можно запитать участок электропроводки, например, линию освещения.

Бытовые бесперебойники Makelsan

Стабилизаторы напряжения

При плохом качестве электроэнергии (скачки, броски и т.д.), рекомендуется использовать специальные стабилизаторы напряжения. Эти устройства особенно эффективны при «проседании» электропитания на входе.

Модельный ряд стабилизаторов Каскад

Стабилизаторы отлично справляются с импульсными помехами, но малоэффективны против высокого уровня перенапряжения, поэтому их рекомендуется использовать совместно с реле напряжения.

Защита от грозовых перенапряжений

Обеспечить надежную защиту в данном случае могут только ограничители перенапряжения. Для частных домов, с питанием от ВЛ, установка ОПН необходима, в противном случае при грозе следует отключать от розеток все электроприборы.

Ограничители перенапряжения

ОПН эффективны только в качестве защиты от высоковольтных бросков, в остальных случаях они бесполезны.

Как видите, идеальной защиты нет, поэтому необходимо остановиться на комплексном решении.

Причины техногенного характера

1. В многоквартирных домах, особенно старой постройки, линии электросети сильно изношены, сечение может не соответствовать нормативам Правил устройства электроустановок (ПУЭ). Кроме того, имеют место факты несанкционированного ремонта, самостоятельной замены проводки, выполненной несертифицированными домашними «электриками». Контактные группы (клеммные колодки) испорчены коррозией, многочисленными подгораниями точек контакта. Возникают скрутки проводов из различных металлов, что приводит к электрохимической коррозии.При таком состоянии проводки, даже исправная и качественная трансформаторная подстанция не в состоянии обеспечить стабильные параметры при изменении тока нагрузки. Особенно заметны скачки напряжения в электросети в летний период (когда жители включают кондиционеры), и при наступлении темноты.
2. Трансформаторные подстанции построены еще в прошлом веке. В результате изношенности, оборудование не в состоянии противодействовать перегрузкам по току, поэтому постоянно возникают серьезные просады напряжения. Часть таких трансформаторов конструктивно не имеют средств стабилизации.
3. Наращивание дополнительных мощностей потребления на линейном уровне. Любая подстанция имеет резерв по мощности. Если он не задействован, то кратковременные перегрузки гасятся запасом по току, и напряжение остается стабильным. В результате неконтролируемой застройки, энергетики вынуждены подключать новые линии на существующие сети, полностью выбирая резерв. иногда, по причине коррумпированности представителей энергетических компаний, застройщику удается даже превысить лимит потребления.Как следствие — энергосети постоянно работают в режиме перегрузки, и малейшее увеличение потребляемой мощности неминуемо приводит к скачкам напряжения.
4. Рост энергетической нагрузки в масштабах каждой квартиры (домовладения). Современный житель (особенно в городской среде) неизбежно увеличивает количество используемых электроприборов. В каждой комнате устанавливается телевизор, в квартирах имеются компьютеры, посудомоечные машины, мультиварки. Кондиционер уже давно входит в стандартное оснащение жилища. Разумеется, каждый персональный ввод электросети ограничен автоматом защиты. Но его максимальный показатель по току не рассчитан на постоянное потребление на грани срабатывания. Когда в каждой квартире сила тока близка к порогу срабатывания автомата, сети испытывают значительные перегрузки, и напряжение падает.
5. Обрыв или потеря контакта на линии нейтрали. В этом случае напряжение не пропадает (как при однофазном подключении), а резко возрастает. Превышение может составить несколько сотен вольт: зафиксированы случаи, когда напряжение в аварийной сети достигает 400–500 вольт. Понятно, что при большой нагрузке эти перепады приводят к срабатыванию линейных средств защиты. А если потребление ниже среднего, выходит из строя бытовая техника. Возможен даже пожар.
6. Самовольная коммутация электросетей на вводе. Некоторые недобросовестные жильцы используют в качестве нейтрали, системы водопровода или отопления, для обхода приборов учета электроэнергии. В этом случае возникает разброс линии фазы и нуля. Помимо опасности прикосновения к радиаторам отопления, такие художества приводят к скачкам напряжения в сети.
7. Подключение промышленного оборудования к линиям бытового назначения. Довольно часто можно наблюдать, как при строительстве домовладения, или объекта торговли (ларька), бригада работает с мощной бетономешалкой или сварочным трансформатором, запитанным от обычного щитка питания. Разумеется, потребление в активном режиме порядка 5–10 кВт в одной точке, приводит к просадам напряжения на линии.
8. Случается, что бытовая линия электропередач расположена в непосредственной близости от высоковольтных мачт, либо контактного провода троллейбусного или трамвайного маршрута. В этом случае возможен эффект наведенного напряжения.
9. Нельзя забывать о природных факторах. Речь идет не только о непосредственном грозовом разряде прямо в линию электропередач (хотя и такое случается).Статика является серьезной проблемой не только при прохождении сквозь ЛЭП грозового фронта (даже без молний), но и во время так называемых суховеев.

Причины возникновения перепадов

Из-за чего же возникают такие скачки? Причин для этого существует множество. Это могут быть не только аварийные проблемы. Причина подобных прыжков может также носить природный и техногенный характер. Основными из них считаются:

1. Отключение от сети сразу нескольких сильных по мощности электроприборов. В многоквартирном доме используется огромное количество мощной электронной техники. Если в доме старая проводка, то это очень опасно. Но такого рода скачки напряжения бывают и в домах нового образца. Это обосновывается тем, что нагрузка не была рассчитана на использование сильных устройств с тем учетом, что электросеть в новом доме используется старая. Происходит это следующим образом: при включении потребителей, электрическая сеть чувствует падение тока. Если электроприборы или одно мощное устройство отключить, то возникают резкие скачки.
2. Нестабильная работа трансформаторной подстанции. Трансформаторные подстанции, которые занимаются распределением и транспортировкой энергии в электросетях, как правило, были построены очень давно. Поэтому оборудование, что там установлено и используется, имеет большой износ. Помимо этого большинство трансформаторов, из-за увеличения использования электричества, работают с постоянной перегрузкой. В результате этого возникают непредвиденные сбои на подстанциях, и, следовательно – перепады и скачки напряжения.
3. Электрическая сеть, и сбои в ее работе. Все города и села в стране окутываются огромным количеством линий электропередач. Сегодняшний мир не способен существовать без электричества. Но электросеть, которую построили много лет назад, не улучшается, а наоборот, приходит в непригодность. А это означает, что аварии, обрывы линий и замыкания – это вполне нормальная реакция линий передач, последствия которых не несут ничего хорошего. Подобные аварии приводят к таким последствиям, как скачки и перепады напряжения.
4. Обрыв нуля или ослабление заземления. Измениться параметры электросети могут и из-за обрыва нуля. Это одна из самых опасных аварий, которая вызывает большое изменение в линии передач. Как результат вся электрическая техника, которая включена в розетку, сгорает. Даже та, что не работает, а просто подключена.

О перекосе фаз «на пальцах»

Перекос напряжений в первом приближении можно сопоставить с шариком, который положен на рычажные весы с коромыслом. Вес шарика можно отождествить с потребляемой мощностью.

В состоянии равновесия шарик будет находиться посредине. Если же коромысло наклонится, то шарик начнет скатываться. Чем ближе шарик к концу коромысла, тем труднее восстановить равновесие таких весов.

В трехфазной электросети относительно перекоса складывается примерно такая же ситуация. С одной стороны, проблема осложняется тем, что вес шарика неизвестен, и он к тому же движется. С другой стороны, у весов коромысло уже с тремя плечами.

Поэтому, по какому коромыслу покатится шарик не понятно. Если вовремя шарик не остановить, то он с конца коромысла упадет на чашу весов, и без вмешательства извне установить весы в равновесие не удастся.

Для выравнивания разности потенциалов в трехфазную сеть был добавлен дополнительный провод, который назвали нулевым или «нейтралью». Величина тока, присутствующая в нейтральной шине, осуществляет компенсацию разности токов отдельных фаз, которые могут существенно отличаться своими значениями. Вследствие этого выравнивается фазовая разность потенциалов.

На графике этот процесс можно изобразить, например,так:

Линии зеленого цвета показывают состояние равновесия. Красным цветом отображены примерные изменения напряжения, которые могут возникнуть при перекосе напряжений в случае трехфазной сети.

Если величина вектора «Фаза С — точка N’» будет больше 300 вольт, то возникает аварийная ситуация. При совпадении точки N с «фазой А» либо с «Фазой В» (предельные значения аварийного положения), то перекос фаз (отрезок N – N’) приблизится к своему крайнему значению и составит 220 вольт в этом случае вектор «Фаза С – N’» будет соответствовать напряжению 380 вольт, взамен номинальных 220 вольт.

Перекос фаз. Что это такое и с чем он связан? Как исправить?

Одним из выдающихся благ цивилизации является электричество. Благодаря тому, что это открытие в наше время так распространено, жизнь общества в целом, и каждого человека в отдельности, значительно упростилась и стала более комфортной.

Вместе с тем, время от времени, в электросети могут возникать трудности, требующие решения. С ростом средней мощности бытовых приборов и техники, установленной в одном месте, например, в квартире, нередко возникает явление, называемое перекосом фаз.

В таких случаях, очень многие задаются вопросом, какие причины вызывают перекос фаз? И так, давайте разбираться.

Что же собой представляет перекос фаз

Трехфазную электрическую сеть в идеале можно представить равносторонним треугольником с нейтральной точкой в его середине.

   Перекос фаз

Он отражает работу силового трансформатора на подстанции, которая установлена в каждом микрорайоне города и предназначена для равномерного распределения электричества по всем потребителям. Стороны этого треугольника – это векторные линии, соединяющие его вершины. Обозначив вершины точками A, B, C и нейтралью N, можно составить таблицу напряжений и зависимость между ними:

• AB=BC=CA=380 В
• AN=BN=CN=220 В

При этом напряжения AB, BC, CA в 1,73 раза больше напряжений AN, BN, CN. Идеальный трехфазный генератор, который обычно используется для питания всех бытовых приборов и промышленных сетей, должен обеспечивать эти уровни напряжений в широком диапазоне нагрузок.

Причины перекоса фаз

Причин перекоса может быть несколько, однако, наиболее распространенной является причина, связанная с неправильной и неравномерно распределенной нагрузкой в фазах внутренних сетей. В случае возникновения перекоса на объекте с трехфазным питанием, это означает, что одна или две фазы работают с перегрузкой, тогда как другие фазы имеют гораздо меньшую нагрузку.

Однофазные потребители нередко попадают на одну фазу, и в этом случае перекос фаз образуется при одновременном включении большого количества бытовой техники. Первыми признаками перекоса могут быть бытовые приборы, мощность которых заметно упала, или они вообще перестали работать. Освещение становится тусклым, а лампы дневного света начинают мерцать.

Важно

Основная опасность ситуации состоит в том, что бытовые приборы начинают работать некорректно, и появляется реальная возможность поломок вплоть до полного выхода их из строя. Наибольшая часть негативных последствий приходится на различные виды электродвигателей, которые установлены почти во всех приборах.

После того, как выяснился вопрос, что такое перекос фаз и с чем он связан, необходимо рассмотреть основные способы борьбы с этим явлением. Следует сразу отметить, что данные способы не являются универсальными, а подходят только для конкретных ситуаций.

Устранение перекоса фаз

Для того, чтобы избежать перекос фаз, необходимо осуществить тщательное планирование всех мощностей и рассчитать все возможные нагрузки с их правильным распределением по фазам. Как правило, составляется подробный электропроект на квартиру или дом.

При эксплуатации необходимо выполнять проверку тока с помощью специальных тестеров. Если возникнет необходимость, должна быть выполнена переброска однофазных нагрузок с более загруженных фаз на менее загруженные.

Ток на каждой фазе трёхфазного автомата должен быть тщательно измерен, после чего нужно перераспределить однофазные нагрузки так, чтобы токи на каждой фазе были приблизительно равными.

Эта работа должна выполняться только профессионалом, имеющим специальное оборудование.

Защита от внешнего перекоса фаз может быть исполнена с помощью стабилизаторов напряжения. На каждую фазу устанавливают определённый стабилизатор. Это будет более эффективно, чем установка одного трёхфазного стабилизатора.

В заключение необходимо подчеркнуть, что перекос фаз может стать причиной повреждения или полного выхода из строя электроприборов. Следовательно, для её устранения необходимо установить стабилизаторы или привлечь профессионалов, которые квалифицированно спроектируют электросеть.

   Защита от перенапряжения. Что поможет защитить сеть?

   Источник бесперебойного питания для частного дома.

Разновидности перенапряжения

Прежде всего следует отметить, что перенапряжение делится на четыре вида:

• атмосферное или грозовое;
• коммутационное;
• переходное;
• электростатическое.

Вкратце рассмотрим причины возникновения каждого из видов опасной ситуации.

Атмосферное

Этот вид относится к природным явлениям и считается самым опасным, так как вызывается особо мощными грозовыми разрядами. При таких разрядах импульсное перенапряжение может достичь (в зависимости от места попадания ветви молнии) нескольких десятков тысяч вольт за микро-доли секунды.

Молния может попадать напрямую в электросеть (воздушную линию) или в молниеотвод (молниеприемник). Перенапряжение может возникнуть и в результате попадания молнии вдали от электросети (в результате электромагнитного воздействия).

Импульсы могут быть различной формы и длительности. К примеру, ниже на рисунке указаны две типичные разновидности волны – 10/350 и 8/20.

Следует заметить, что при наличии молниеотвода, который защищает объект от полного разряда, большая часть тока импульса отводится в землю, а остальная распределяется каким-либо случайным образом в домашних электропроводках.

Коммутационное

Такое явление возникает, когда общая локальная сеть резко меняет свой стационарный режим работы. Это может иметь место в результате резкого включения или выключения мощного оборудования, а также при аварийных перегрузках. Возникает так называемый переходной процесс, который носит колебательный характер с высокой (до сотен килогерц) частотой. При этом перенапряжения могут быть очень высокими. Они определяются конкретными в данный момент характеристиками и параметрами сети, распределением нагрузок по фазам.

Например, при отключении мощного трансформатора вся энергия, находящаяся в нем в данный момент в виде магнитного насыщения, может привести к сильному перенапряжению в сети и стать причиной мгновенного повреждения электрооборудования.

Переходное

Подобное явление возникает в результате обрывов и повреждений в сетях. Например, из-за обрыва общего для потребителей нейтрального проводника в трехфазной сети, так называемый «обрыв нуля», напряжения в фазах распределяются в существенной зависимости от фазной нагрузки («перекос фаз»). Это характерно для трансформаторов, не оборудованных соответствующими компенсаторами.

Электростатическое

Такое явление возникает в сухом воздухе, в материалах хорошо сохраняющих электрический заряд. Разряд между материалами и электропроводкой может произойти совершенно неожиданно, мгновенно вызвав перенапряжение и повреждения подключенной к сети аппаратуре. Электростатические потенциалы невидимы и не ощущаемы человеком, хорошо ощущается лишь разряд (это испытывали многие).

Например, если носить диэлектрическую обувь, то при хождении по ковру человек заряжается до нескольких тысяч вольт. А если после этого прикоснуться к любой конструкции, которая обладает токопроводящими свойствами (например, батареи или корпусу компьютера), то возникнет электрический разряд, который длится несколько наносекунд. Такое электростатическое воздействие считается очень опасным для электронных деталей в любом электрооборудовании. При производстве электронной аппаратуры строго требуется надевать заземляющие браслеты и использовать многие другие защитные средства.

О том, как защитить себя от статического электричества, мы рассказывали в соответствующей статье на сайте!

Допустимые нормы значений перекоса

Поскольку в трехфазных сетях предотвратить и полностью устранить перекосы невозможно, существуют нормы несимметрии, в которых установлены допустимые отклонения. В первую очередь это ГОСТ 13109 97, ниже приведена вырезка из него (п. 5.5), чтобы избежать разночтения документа.

Нормы несимметрии напряжения  ГОСТ 13109-97

Поскольку, основная причина перекоса фаз напрямую связана с неправильным распределением нагрузок, существуют нормы их соотношения, прописанные в СП 31 110. Вырезку из этого свода правил также приведем в оригинале.

Вырезка из СП 31-110 (п 9.5)

Здесь необходимы пояснения в терминологии. Для описания несимметрии используются три составляющих, это прямая, нулевая и обратная последовательность. Первая считается основной, она определяет номинальное напряжение. Две последние можно рассматривать в качестве помех, которые приводят к образованию в цепях нагрузки соответствующих ЭДС, которые не участвуют в полезной работе.

Нормы качества для электросетей

Документом, устанавливающим нормы качества электроэнергии в России, является ГОСТ 13109-97 принятый 1 Января 1999г. В частности, в нем установлены следующие «нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения«.

Таким образом, даже при нормальном функционировании электросети использование устройств ИБП для компьютерной техники является обязательным, как для защиты целостности данных, так и для обеспечения исправности оборудования. С точки зрения электроснабжения, все потребители делятся на три категории. Для наиболее массовой категории наших читателей, проживающих в домах с числом квартир более восьми или работающих в офисных зданиях с числом сотрудников более 50 актуальна вторая категория. Это означает максимальное время устранения аварии один час и надежность 0,9999. Третья категория характеризуется временем устранения аварии 24 часа и надежностью 0,9973. Первая категория требует надежности 1 и временем устранения аварии 0.

Слишком высокая нагрузка на электросеть

О существенном снижении уровня напряжения в электросети говорит тусклый свет ламп накаливания, прерывающаяся работа или отключение бытовой техники и аппаратуры. Основная причина такого явления – старение линий электропередач.

Дело в том, что воздушные линии, подающие электроэнергию в частные дома и дачные товарищества, были спроектированы и построены довольно давно, когда нагрузка на один дом не превышала 1-2 кВт. Однако электроприборы в современном доме, даже дачном, потребляют в несколько раз больше, поэтому линии электропередач просто физически не могут обеспечить необходимый уровень напряжения.

Кроме того, провода подвергаются воздействию внешних факторов – осадков, резкой смены температуры, из-за чего нарушаются контакты в местах их соединений и происходят потери электроэнергии. Чтобы избавиться от колебаний напряжения в дачном доме и сохранить электроприборы в безопасности, используются , задача которых – сгладить подобные перепады.