Что такое перенапряжение в электросети и чем оно опасно

Содержание

Что такое перенапряжение в электросети и чем оно опасно

Что такое перенапряжение в электросети и чем оно опасно
Перенапряжение — это импульсное, скачкообразное или колебательное превышение напряжения в линии электропитания относительно допуска по ГОСТу на качество электроснабжения (ГОСТ 32144-2013: Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения).

Приведем пример: однофазная домашняя сеть должна иметь номинальное напряжение 230 В с допустимым отклонением +/- 10% (надо учитывать, что по предыдущему ГОСТу номинал составлял 220 В и многая техника до сих пор рассчитана именно на это напряжение). Это действующее напряжение. Если его перевести в амплитудное, то получится 322 В.

Когда возникает импульсное перенапряжение, то оно в худшем случае добавляется к амплитудному значению полуволны напряжения (50/60 Гц). Длится подобное явление чаще всего недолго – несколько миллисекунд (при длительности полуволны 10 мс), но за столь короткий промежуток времени могут произойти достаточно серьёзные и ущербные явления.

В этой статье мы рассмотрим причины возникновения перенапряжений в сети, а также их виды и меры защиты.

Чем опасно явление

Перенапряжение в электросети выглядит следующим образом:

Изоляция электрических кабелей и проводов, а также любых электроприборов способна выдержать только определенный уровень напряжения, указанный в эксплуатационных документах на них. Ниже приведена таблица, в которой приведены ориентировочные величины электрической прочности изоляции электропроводок и электрического оборудования.

Однако, в домашнем электрохозяйстве главное не это (изоляцию не заменить), а нарушения изоляции, вызванные механическими причинами (в том числе в результате крепления электропроводок со сдавливанием и скручиванием), климатическими (сырость, попадание воды) и сугубо хозяйственными (накопление пыли, грязи, насекомых и пр.). Так вот на все эти нарушения накладываются ещё и перенапряжения.

Всё это приводит, как показывают печальные случаи, к выходу из строя электрической проводки и электроприборов, к трагическим пожарам. Если в доме нарушена ещё и электрозащита (неисправна или загрублена при частых срабатываниях), то вероятность возгораний в результате перегрузки электропроводки или короткого замыкания резко возрастает.

 Если поврежденный электроприбор можно просто отключить от розетки и заменить исправным, то электропроводку быстро не заменить.

 На фото изображено повреждение изоляции в розетке, которое часто возникает из-за неплотного контакта и перегрева, или в результате грозового явления, которое может привести к перегрузке электропроводки и короткому замыканию.

Таким образом, перенапряжения в домашней электросети особенно опасны для старых электропроводок, которые не подвергаются профилактическому осмотру (вместе с розетками) и не обновляются, где небрежно обращаются с розетками, допуская их перегрев. Особо опасными в этом плане следует считать старые электропроводки в домах, часто подвергающихся грозовым явлениям и нашествию насекомых (деревенские и поселковые).

В результате перенапряжений может мгновенно выйти из строя и очень дорогая электронная техника, особенно телевизионная и компьютерная, в которой, как правило, нет защиты от этого. Посмотрите на этикетку около шнура питания, там чаще всего указано даже 250 В, в то время как действующий ГОСТ допускает и 253 В.

Поэтому современный рынок и насыщен до предела всевозможными стабилизаторами и различными устройствами защиты от перенапряжений, происходит их совершенствование (полезно будет прочитать статью: https://samelectrik.ru/kak-predotvratit-poteri-ot-perenapryazhenij-v-domashnej-elektroseti-obzor-novoj-razrabotki.html).

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!

Меры защиты

Электрическая сеть должна быть всегда надежной, соответствовать указанному выше ГОСТУ по качеству электроснабжения и иметь защитные устройства от возможных перенапряжений (особенно в зонах повышенной грозовой опасности). Полностью избежать импульсных перенапряжений невозможно, но можно уменьшить их величину до относительно безопасного уровня (современная аппаратура изготавливается с определенным запасом по напряжению).

Чтобы защитить электросеть и приборы в домашних условиях необходимо:

  • установить защиту от молний (если вблизи нет таковой) – молниеприемник;
  • установить УЗИП – специальное устройство защиты, которое снижает опасное импульсное напряжение;
  • установить в щиток электропитания УЗО и реле напряжения.

Более подробно об устройствах защиты от перенапряжения мы рассказывали в соответствующей статье, с которой настоятельно рекомендуем ознакомиться!

Важно! Не знаете, кто возмещает ущерб, когда все-таки сгорели электроприборы? За качество напряжения в сети полностью ответственна энергосбытовая компания. Поэтому в первую очередь следует обратиться именно туда и написать заявление, где указываются причиненные убытки.

Однако, перед этим следует обзавестись документами, доказывающими причины повреждений (акты со свидетелями, фото с датой съемки, контрольные замеры повышенных или пониженных напряжений путем вызова компетентного электрика со специальным прибором). Ссылаться надо и на указанные выше ГОСТы.

Вот мы и рассмотрели, что такое перенапряжение в сети, какие причины его возникновения и как защититься от данного явления в домашних условиях. Надеемся, вам пригодилась предоставленная информация!

Наверняка вы не знаете:

Источник: https://samelectrik.ru/chto-takoe-perenapryazhenie-v-elektroseti.html

Что такое перенапряжение? Виды перенапряжений и их опасность

Что такое перенапряжение в электросети и чем оно опасно

Здравствуйте, уважаемые гости и постоянные читатели сайта http://zametkielectrika.ru.

В своей статье про стабилизаторы напряжения для частного дома я затрагивал вопрос про основные показатели получаемой электрической энергии из сети, согласно ГОСТ 13109-97. Переходите по ссылке и знакомьтесь подробнее. Здесь лишь повторю, что к ним относятся отклонения напряжения, провалы напряжения и перенапряжения.

Для защиты электрооборудования от первых двух показателей я рекомендовал Вам устанавливать стабилизаторы напряжения. Вот наглядный пример о том, как правильно выбрать стабилизатор напряжения для своего дома.

А вот про защиту электрооборудования и электропроводки от перенапряжений я как то упустил из виду. Поэтому тема данной статьи будет посвящена видам перенапряжений и их опасностям.

Итак, приступим.

Для начала давайте определимся, что же такое перенапряжение.

Перенапряжение — это импульс или волна напряжения, которое накладывается на номинальное напряжение сети.

Вот так примерно это выглядит.

Например, напряжение однофазной сети у нас составляет 220 (В). Напоминаю Вам, что это действующее значение напряжения. Если перевести его в амплитудное, умножив действующее напряжение на √2, то получим 310 (В).

Так вот во время импульсных перенапряжений амплитудное значение напряжения может достигать значения до нескольких тысяч вольт.

Длительность таких импульсных перенапряжений не велика — всего несколько милисекунд (мсек).

Какую опасность несут в себе перенапряжения? Примеры

Изоляция электропроводки (кабелей и проводов) и различных электрических приборов может выдерживать определенный уровень напряжения. Вот примерная таблица электрической прочности изоляции некоторого электрооборудования.

По таблице видно, что изоляция у большинства проводников и приборов  может выдерживать до 1000 (В). Как я уже говорил выше, во время перенапряжений амплитудное значение напряжения достигает значений до нескольких тысяч вольт.

Думаете к чему это приведет?

Это приведет к пробою изоляции, а следовательно, к выходу из строя электрических приборов, электропроводки и возникновению пожара.

Если электрический прибор будет выключен из розетки, то Вы его защитите от перенапряжений. А вот провода и кабельные линии электропроводки всегда находятся под напряжением (розетки, одноклавишные и двухклавишные выключатели) и совсем не защищены от импульсных перенапряжений.

Приведу наглядный пример, случившийся совсем недавно на даче моего знакомого.

При возникновении импульсного перенапряжения произошел пробой изоляции питающих проводов розетки, что привело к короткому замыканию.

Вот еще один пример пагубных последствий импульсных перенапряжений, который вывел из строя электронный однофазный счетчик электрической энергии «Энергомера» СЕ102.

А ведь мы иногда и не подразумеваем, что тот или иной электрический прибор вышел из строя по причине перенапряжения в сети, а ссылаемся на соответствующее качество производителя.

Причины возникновения и виды импульсных перенапряжений

Всего существует 3 вида импульсных перенапряжений:

  • коммутационное
  • грозовое (его еще называют атмосферным)
  • электростатическое

Рассмотрим каждый вид отдельно.

1. Коммутационное перенапряжение

Коммутационные перенапряжения возникают при резком изменении установившегося режима работы электрической сети. Такое явление называют переходным процессом.

Импульсы и волны при данном виде перенапряжений имеют высокую частоту: от десятков до сотен (кГц), а их значение достигает до нескольких тысяч вольт и в большей степени зависит от параметров электрической цепи (индуктивность, емкость), быстродействия коммутационных аппаратов и фазы тока во время коммутации.

Причины возникновения коммутационных перенапряжений:

Например, при отключении от электрической сети небольшого трансформатора мощностью всего 1 (кВА) может возникнуть импульсное коммутационное перенапряжение порядка 2000 (В), т.е. вся запасенная энергия в обмотках трансформатора выбрасывается в электрическую сеть, что пагубно может сказаться на работу электрооборудования.

Представьте себе какое перенапряжение возникнет при коммутации силового трансформатора мощностью 400 (кВА)?

2. Атмосферное (грозовое) перенапряжение

Атмосферные (грозовые) перенапряжения относятся к природным явлениям, вызванные грозовыми разрядами.

Грозовые разряды — это мощное импульсное перенапряжение в десятки тысяч вольт и длительностью не более 1 (мс). 

По общей статистике 90% молний имеют ток разряда порядка 40-60 (кА). Чуть меньше 1% молний имеют ток разряда 100 (кА) и выше.

Существуют прямые попадания молний в электрическую сеть (воздушную линию) или в молниеприемник, и удаленные попадания молний на расстоянии до 1500 м, при котором возникают импульсные перенапряжения. Смотрите картинки ниже.

На картинках выше волна перенапряжения (импульс) подписана двумя надписями, либо 10/350, либо 8/20. Эти волны (импульсы) имеют определенную форму и длину волны.

Как видно по графику, импульс 10/350 наиболее опасен для защищаемого объекта, чем 8/20, т.к. он в десятки раз дольше воздействует на электрическую сеть.

Еще несколько слов хотел бы сказать про перераспределение энергии грозового разряда.

Принято считать, что 50% от первоначального импульса перенапряжения, при условии, что у нас в доме выполнена система молниезащиты и имеется заземляющее устройство (система TN-C-S, TN-S, ТТ), отводится в землю, а остальные 50% перераспределяются равномерно между всеми проводниками электрической сети, в том числе трубами и бытовыми коммуникациями.

3. Электростатическое перенапряжение

Еще один вид, который мы рассмотрим — это электростатическое перенапряжение. Чаще всего оно возникает в сухих средах путем скапливания электростатических зарядов, которые в свою очередь создают сильное электростатическое поле. Это очень не предсказуемый вид перенапряжений.

Например, если походить по ковру в диэлектрической обуви, то мы сможем зарядиться до нескольких тысяч вольт. При касании любой проводящей конструкции (батарея, корпус компьютера) произойдет электрический разряд длительностью несколько наносекунд (нсек). Наиболее опасен данный вид перенапряжений для электронных деталей и компонентов электрических приборов и устройств.

Как защитить свой дом от перенапряжений?

Ну вот мы подошли к самому главному вопросу, как же защитить электрические приборы и электропроводку своего дома или квартиры от вышеперечисленных импульсных перенапряжений.

Скажу сразу, что полностью избавиться от импульсных перенапряжений не получится. Наша цель — это лишь снизить значения импульсных перенапряжений до значений, не угрожающих нашему оборудованию.

Дело в том, что даже при правильном монтаже системы молниезащиты 50% мощности импульсного разряда уходит в землю, а остальные 50% перераспределяются по сетям электропроводки и бытовыми коммуникациями дома. Поэтому для осуществления полной защиты от перенапряжений необходимо выполнить:

  • повторное заземление PEN проводника на опоре ввода воздушной линии (ВЛ) в дом
  • повторное заземление крюков и кронштейнов всех опор воздушной линии
  • монтаж системы молниезащиты
  • отдельный контур заземления для молниезащиты, который нужно соединить с основным контуром дома
  • система уравнивания потенциалов (ОСУП, ДСУП)
  • ступенчатая защита с помощью специальных устройств УЗИП (устройство защиты от импульсных перенапряжений)

Более подробно о каждом способе защиты я расскажу Вам в отдельных статьях. Чтобы не пропустить выход новых статей, пройдите процедуру подписки.

P.S. На этом пожалуй и все. Надеюсь Вы поняли, чем опасны импульсные перенапряжения и что в обязательном порядке необходимо от них защищаться?

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Источник: http://zametkielectrika.ru/perenapryazhenie/

Скачок напряжения: причины, фиксация, последствия и способы защиты

Что такое перенапряжение в электросети и чем оно опасно

Перепад напряжения в бытовой сети – явление нередкое. Причиной могут быть действия энергетической компании, поломки, перегрузки, иные форс-мажорные обстоятельства.

Для многих технических приборов в помещении и квартире даже незначительные скачки являются фатальными.

Чтобы минимизировать последствия, нужно знать, как обезопасить жилье и что делать после: куда обратиться с жалобой, за компенсацией и другое.

Определение термина

Из-за скачков напряжения техника выходит из строя

Скачок напряжения – это кратковременный значительный перепад электроэнергии, который переходит допустимые по технике безопасности нормы. В России приемлемыми считаются скачки в пределах +/- 10% от номинала за 7 дней. Например, для стандартной розетки в 220В в течение недели нормальные показатели – от 198 до 242. Различают три типа:

  • дольше минуты – длительное отклонение от нормы;
  • меньше минуты – кратковременные колебания;
  • импульсное перенапряжение (электрики называют «броски»).

Техника и проводка могут «сгореть» независимо от причин и вида скачка энергии. После «бросков» значительно ухудшается качество получаемого напряжения. Если напряжение в доме скачет постоянно, нужно искать причину, устанавливать защиту, стабилизаторы, ограничители.

Основные причины скачков напряжения в сети

К резкому изменению уровня напряжения могут привести разные события – от технических моментов до погодных условий. Во многих случаях искать «виновных» нет смысла, но некоторые напрямую зависят от работы компании, обеспечивающей здание электроэнергией.

Грозы

Попадание молнии в ЛЭП вызывает сильное перенапряжение в сети

В прежние времена во время дождя и грозы вся техника отключалась от электропитания, розетки вынимались из сети. Бытовое оборудование не имело датчиков защиты, поэтому действия были целесообразны. Сегодня большая часть приборов имеет модули безопасности, которые предохраняют от скачков напряжения и резких перепадов.

Однако выключать компьютер, телевизор электрики рекомендуют. При возникновении грозовых облаков разряд молнии достигает миллиардов вольт.

Современные системы защиты понижают риск прямого удара по электропроводке, но не исключают полностью. Чаще страдают кабели, проводимые в спальных районах. Такие линии прокладывают как угодно, иногда с нарушением норм.

Сломаться могут роутеры, свичи, комп с винчестером и монитором, другое сетевое оборудование.

Атмосферное перенапряжение

Ситуация, схожая с грозой – в атмосфере скапливается разница в напряжении, возникает разряд молнии. Если удар попадет напрямую в электроустановку или в непосредственной близости от нее, в сетях возникнет резкий скачок напряжения. Маломощные установки сгорают прежде всего.

Различают индуктированный (рядом с блоком) и прямой бросок. Во втором случае помимо скачка напряжения возникают механические поломки – расщепляются стойки, опоры воздушных линий. Для бытовой техники и приборов опасность есть в каждом случае.

Причины техногенного характера

Чаще всего причинами резких перепадов становятся технические проблемы и человеческий фактор. В домашних условиях и на производстве не всегда следят за предельной нагрузкой сети и подключают одновременно массу приборов, из-за чего возникает скачок электроэнергии. Устройства без защиты сгорят. К другим подобным ситуациям относят:

  • Перегрузка на трансформаторной подстанции – большая часть проектов была сформирована более 30 лет назад и не была рассчитана на современное количество потребляемой электроэнергии.
  • Аварии на ЛЭП и кабельных сетях – возникают из-за общего состояния проводов, оборудования и плохих метеоусловий.
  • Неисправность или плохой контакт с нулевым проводом.
  • Проблемы на внутридомовой части электропроводки (нарушения при прокладке, некачественное или неисправное оборудование).
  • Нахождение вблизи крупных промышленных и иных объектов (торговых центров, мастерских и подобных) с большим потреблением электроэнергии – при включении и отключении оборудования возникает резкий перепад напряжения на соседних сетях в том числе.

Причин скачков напряжения масса. Если дом или помещение находятся в зоне риска, следует заранее позаботиться о дополнительной защите электрооборудования.

Возможные последствия

Блок питания телевизора после попадания молнии в ЛЭП

Скачок напряжения означает кратковременное резкое изменения уровня электроэнергии в сети. Для бытовых сетей в 220 Вольт допустимыми пределами являются границы от 198 до 242 Вольт (в пределах 10% от номинального значения). От перепадов «страдают» в первую очередь электроприборы с минимальной или отсутствующей защитой.

Самыми опасными являются перепады от гроз и попадающих в электрические установки молний. Разница в подобных случаях может составить до нескольких киловольт. При большой нагрузке реле и другие приборы не успевают сработать.

Обрыв нуля (контакта) вызывает сгорание бытовых устройств в большинстве случаев. Уровень напряжения достигает 380 Вольт (чаще – 300-320). Такого количества достаточно для вывода техники из строя.

Способы защиты

Полностью исключить возможность перепадов невозможно. Если скачки напряжения в электросети постоянны, есть несколько вариантов обезопасить дорогую бытовую технику. Использовать можно для большинства известных видов приборов.

Реле контроля напряжения

Устройство помогает решить вопрос резких скачков энергии в сети. При отклонении от заданных значений прибор отключает технику. После того как подача напряжения приходит в установленную норму, реле вновь начинает подачу электроэнергии.

Данный способ выручает лишь в некоторых ситуациях – обрыв нулевого контакта, попадание на линии электропередач кабеля городского транспорта (трамвай, троллейбус). При попадании молнии и в периоды атмосферного перенапряжения устройство почти бесполезно.

Установить можно самостоятельно, следуя пошаговой инструкции.

Источники бесперебойного питания

Данные приборы не относятся к защитным, однако вместе с таковыми помогают избежать перегорания приборов, но не оставаться в полной изоляции до восстановления нормального уровня напряжения. Обеспечивать электричеством весь дом или квартиру нецелесообразно и экономически неэффективно. Достаточно подключить отдельный участок проводов (например, для освещения).

На выбор источников бесперебойного питания влияет суммарное количество приборов в помещении и требуемое количество энергии. Устройства разделяются по максимальному количеству (значению) тока.

Стабилизаторы напряжения

Если в квартире скачет напряжение (броски, скачки, подобное), рекомендуется использовать специальные стабилизаторы. Максимальный эффект дают при «проседании» напряжения на входе. Помогают при слабых скачках в сети, но с сильными импульсами (например, попадание молнии) не справляются. Электрики рекомендуют использование в тандеме с реле.

Защита от грозовых перенапряжений

Защита воздушной линии электропередачи от атмосферного перенапряжения

Атмосферное перенапряжение и молнии являются причиной перегорания бытовой техники.

Избежать неприятных последствий можно, если установить специальные ограничители подачи напряжения на входе. Особенно важно использовать устройства в частных домах.

Без защиты от грозовых перепадов во время плохих погодных условий необходимо отключать все домашние устройства от сети (вытаскивать из розетки), отключать свет.

Данные приборы защищают только в случае высоковольтных скачков. При небольших перебоях электропитания бесполезны.

Куда жаловаться и как компенсировать ущерб

Первоначально жалобу и требование о компенсации ущерба подают в компанию, с которой заключен договор. При этом необходимо детально описать, что произошло и почему виноватой считается именно эта фирма.

Быстрее решаются вопросы по коллективным обращениям, нежели по индивидуальным. Поэтому в многоквартирных домах имеет смысл скооперироваться с соседями и подать одно требование.

Необходимые контакты – адреса, телефоны, реквизиты – указаны в договоре (часто встречаются в квитанциях на оплату).

Сразу после инцидента необходимо вызвать электриков, чтобы зафиксировали факт ущерба и составили соответствующий акт. Сгоревшие приборы отвезти на экспертизу – следует обзавестись письменным подтверждением причины поломки устройств.

К письменной претензии в энергетическую фирму прикладывают копии акта и заключения эксперта. В случае отказа руководства в возмещении убытков потребители могут обратиться с заявлением в суд.

Составить грамотный иск можно самостоятельно по образцам на сайте суда или с помощью юриста.

Если в квартире постоянно происходят перепады напряжения, следует внимательно изучить район проживания, исследовать проложенные кабели, обзавестись необходимыми защитными устройствами. Совсем исключить скачки напряжения в электросети нельзя, но можно подготовиться.

Источник: https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/chto-delat-pri-skachkax-napryazheniya-v-elektroseti-kvartiry-i-doma/

Негативные явления в электросети – их влияние на нагрузку и способы борьбы

Что такое перенапряжение в электросети и чем оно опасно

В данной статье будут рассмотрены общие принципы функционирования электросети, негативные процессы, происходящие на линиях электроснабжения и различные методы защиты оконечного оборудования.

Единая энергосистема

Почти все электростанции России объединены в единую федеральную энергосистему, которая является источником электрической энергии для большинства потребителей. Важнейшим и обязательным компонентом любой электростанции является трехфазный турбогенератор переменного тока. Три силовые обмотки генератора индуцируют линейное напряжение.

Обмотки симметрично расположены по окружности генератора. Ротор генератора вращается со скоростью 3000 оборотов в минуту, а линейные напряжения сдвинуты относительно друг друга по фазе. Фазовый сдвиг постоянен и равен 120 градусам. Частота переменного тока на выходе генератора зависит скорости вращения ротора, и в номинале составляет 50 Гц.

Напряжение между линейными проводами трехфазной системы переменного тока называется линейным. Напряжение между нейтралью и любым из линейных проводов называется фазным. Оно в корень из трех раз меньше линейного. Именно такое напряжение (фазное 220 В) подается в жилой сектор.

Линейное напряжение 380 В используется для питания мощного промышленного оборудования. Генератор выдает напряжение в несколько десятков киловольт. Для передачи электроэнергии, с целью уменьшения потерь, напряжение повышают на трансформаторных подстанциях и подают в Линии Электропередачи (далее ЛЭП).

Напряжение в ЛЭП составляет от 35 кВ для линий малой протяженности, до 1200 кВ на линиях протяженностью свыше 1000 км. Напряжение повышают с целью уменьшения потерь, которые напрямую зависят от силы тока. С другой стороны, напряжение ограничивается возможностью изоляции воздуха для ЛЭП и диэлектрика кабеля для кабельных линий.

Достигнув крупного потребителя (завод, населенный пункт) электроэнергия опять попадает на трансформаторную подстанцию, где трансформируется в 6–10 кВ, которые уже пригодны для передачи по подземным кабелям.

У каждого многоквартирного жилого дома, или административного здания стоит трансформаторная подстанция, которая выдает на выходе предназначенные для потребителя 380 В линейного напряжения и, соответственно, 220 В фазного.

В подстанцию типично заводят два или три высоковольтных кабеля, что позволяет оперативно восстановить электроснабжение, в случае повреждений на высоковольтном участке трассы.

В зависимости от вида подстанции, это может происходить автоматически, полуавтоматически — по команде диспетчера с центрального пульта, и вручную — приезжает аварийка и электрик переключает рубильник. Подстанция также может выполнять функцию регулятора напряжения, переключая обмотки трансформатора, в зависимости от нагрузки.

В России на подстанциях применяют схему с заземленной нейтралью, то есть нейтральный (часто называемый нулевым) провод заземлен. По зданию разводка кабеля происходит пофазно, как с целью распараллеливания нагрузки, так и с целью удешевления оборудования (счетчиков, автоматов защиты). Подстанция в сельской местности и для небольших домов представляет собой обычно трансформаторную будку или просто трансформатор внешнего исполнения. Именно поэтому, на исправление аварии в таком месте отводятся сутки. Автоматической регулировки напряжения такие подстанции не имеют, и выдают номинал обычно в часы минимальных нагрузок, в остальное время занижая напряжение.

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“.

ПараметрНоминалПредельно
Напряжение, V220V ±5%220V ±10%
Частота, Hz50 ±0,250 ±0,4
Искажения, %812
Провалы, сек330
Перенапряжения, V280380

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.

Виды негативных воздействий в электросети

Все негативные воздействия в электросети делятся на провалы и перенапряжения.

Импульсные провалы обычно вызываются перегрузкой оконечных линий. Включение мощного потребителя, такого как кондиционер, холодильник, сварочный аппарат, вызывает кратковременную (до 1-2 с) просадку питающего напряжения на 10–20%.

Короткое замыкание в соседнем офисе или квартире может вызвать импульсный провал, в случае, если вы подключены к одной фазе.

Импульсные провалы не компенсируются подстанцией и могут вызывать сбои и перезагрузки компьютерной и другой насыщенной электроникой техники.

Постоянный провал, то есть постоянно или циклично низкое напряжение обычно вызвано перегрузкой линии от подстанции до потребителя, плохим состоянием трансформатора подстанции или соединительных кабелей. Низкое напряжение негативно отражается на работе такого оборудования как кондиционеры, лазерные принтеры и копиры, микроволновые печи.

Полный провал (блекаут), это пропадание напряжения в сети. Пропадание до одного полупериода (10 мс) должно по стандарту выдерживать любое оборудование без нарушения работоспособности.

На подстанциях старого образца переключения регулятора напряжения или резерва могут достигать нескольких секунд. Подобный провал выглядит как “свет мигнул”.

В подобной ситуации все незащищенное компьютерное оборудование “перезагрузится” или “зависнет”.

Перенапряжения постоянные — завышенное или циклично завышенное напряжение. Обычно является следствием так называемого “перекоса фаз” — неравномерной нагрузки на разные фазы трансформатора подстанции. В этом случае на нагруженной фазе происходит постоянный провал, а на двух других постоянное перенапряжение.

Перенапряжение сильно сокращает срок службы самого разного оборудования, начиная от лампочек накаливания… Вероятность выхода из строя сложного оборудования при включении значительно увеличивается. Самое неприятное постоянное перенапряжение — отгорание нейтрального провода, нуля.

В этом случае напряжение на оборудовании может достигать 380 В, и это практически гарантирует выход его из строя.

Временное перенапряжение бывает импульсным и высокочастотным.

Импульсное перенапряжение может происходить при замыкании фазовых жил силового кабеля друг на друга и на нейтраль, при обрыве нейтрали, при пробое высоковольтной части трансформатора подстанции на низковольтную (до 10 кВ), при попадании молнии в кабель, подстанцию или рядом с ними. Наиболее опасны импульсные перенапряжения для электронной аппаратуры.

Высокочастотное перенапряжение характеризуется наличием в силовом кабеле паразитных колебаний высокой частоты. Может нарушить работу высокочувствительной измерительной и звукозаписывающей аппаратуры.

Способы противодействия негативным воздействиям

В нижеприведенную таблицу сведены все виды негативных воздействий в электросети и технические методы борьбы с ними.

Вид негативного воздействияСледствие негативного воздействияРекомендуемые меры защиты
Импульсный провал напряженияНарушение в работе оборудования содержащего микропроцессоры. Потеря данных в компьютерных системах.Качественные блоки питания. Онлайн ИБП
Постоянный провал (занижение) напряженияПерегрузка оборудования содержащего электромоторы. Неэффективность электрического отопления и освещения.Автотрансформаторные регуляторы напряжения. Импульсные блоки питания.
Пропадание напряженияВыключение оборудования. Потеря данных в компьютерных системах.Батарейные ИБП любого типа, для предотвращения потерь данных. Автономные генераторы, при необходимости обеспечения бесперебойности работы оборудования.
Завышенное напряжениеПерегрузка оборудования. Увеличение вероятности выхода из строя. Автотрансформаторные регуляторы напряжения. Сетевые фильтры с автоматом защиты от перенапряжения.
Импульсные перенапряженияНарушение в работе оборудования содержащего микропроцессоры. Потеря данных в компьютерных системах. Выход оборудования из строя. Сетевые фильтры с автоматом защиты от перенапряжения.
Высокочастотные перенапряжения.Нарушения в работе высокочувствительной измерительной и звукозаписывающей аппаратуры.Сетевые фильтры с ФНЧ. Развязывающие трансформаторы.
Перекос фаз (разница фазного напряжения)Перегрузка трехфазного оборудования.Выравнивания нагрузки по фазам. в исправности силовой кабельной сети.
Отклонение частоты сетиНарушение работы оборудования с синхронными двигателями и изделий зависящих от частоты сети.Онлайн ИБП. Замена устаревшего оборудования.

Следует отметить, что современные качественные ИБП имеют в своем составе сетевой фильтр и ограничитель напряжения. Время реакции и переключения на батарею достаточно мало для обеспечения надежной бесперебойной работы любых электронных устройств.

Использование отдельных стабилизаторов может быть оправданно при большом количестве оборудования, так как цена стабилизатора на 10 КВт примерно равна цене ИБП на 1КВт. Использование отдельного сетевого фильтра гораздо менее оправданно. ИБП не предназначены для систем, требующих непрерывного функционирования.

Если мощность такого оборудования превышает 1 КВт, оптимальным решением будет использование автономного дизельного генератора.

Источник: https://www.ixbt.com/power/ups/electric_power.shtml

Что такое перенапряжение в сети, его виды, основные причины

Что такое перенапряжение в электросети и чем оно опасно

Перенапряжение электрической сети представляет серьезную угрозу для любого электрооборудования, включая бытовую технику.

Проблема заключается в том, что ввиду природы этого эффекта полностью исключить его проявление невозможно.

В связи с этим было разработано несколько решений для защиты электрооборудования, позволяющих минимизировать негативные последствия повышения напряжения. Подробная информация по этой теме представлена ниже.

Что такое перенапряжение в сети и в чем его опасность?

Под данным термином подразумевается повышение напряжения в электросетях или линиях электропередач сверх установленной нормы. Она ограничена 5,0% и 10,0% (допустимое и предельно допустимое отклонение, соответственно).

В ГОСТ 13109 91, где описаны нормы, которым должно соответствовать качество электроэнергии дается более детальное определение этому эффекту.

Нормативный документ дает описания двум вариантам проявления высокого напряжения:

  • Импульсное перенапряжение. Проявляется как резкое повышение амплитуды напряжения, после чего наблюдается понижение к исходному или близкому к нему уровню (см. А на рис.1). Продолжительность импульса менее 10,0 миллисекунд.
  • Эффект временного перенапряжения. В данном случае превышение номинала более 10,0% наблюдается дольше 10,0 мс (см. В на рис.1).

Рис 1. Пример импульсного (А) и временного (В) перенапряжения

Перенапряжения опасны тем, что могут не только вывести из строя подключенные к сети приборы, а и разрушить изоляцию электрооборудования. В последнем случае создается угроза для человеческой жизни и повышается риск возникновения аварийной ситуации. Повреждение изоляции электроустановок довольно часто становится причиной пожара.

Пожар, вызванный перенапряжением

В связи с этим, при выборе изоляции необходимо руководствоваться соответствующими нормами, подробную информацию об этом можно найти на страницах нашего сайта.

Разновидности и классификация перенапряжений в сети

В зависимости от факторов, вызвавших повышение уровня напряжения, отклонения принято разделять на следующие виды перенапряжений:

  • Внешние перенапряжения, то есть, произошедшие в результате стороннего воздействия на энергосистему. В качестве таковых могут выступать природные и техногенные факторы. В качестве примера природного воздействия можно привести такое атмосферное явление, как разряд молнии или магнитные бури. Пример техногенного фактора – короткое замыкание с проводом трамвайной или троллейбусной контактной сети или другим сторонним источником тока.
  • Перенапряжения, вызванные внутренними процессами в энергосистеме. К таковым относятся аварии, коммутация, резкий сброс нагрузки и т.д.

Рассмотрим отдельно различные виды внешних и внутренних перенапряжений, начнем с первых.

Грозовое

Данный вид перенапряжения вызывают грозовые разряды, пришедшиеся на ЛЭП. В результате наблюдаются резкие броски напряжения в линии, при этом норма может быть превышена на порядок и более.

Время длительности грозовых импульсов редко приближается к 10,0 мс.

Несмотря на столь короткое время величина электрического разряда настолько высока, что подключенное к сети электрооборудование выходит из строя вне зависимости от уровня изоляции.

Ресивер, сгоревший под воздействием импульсных токов

К данному виду также относятся индуктированные перенапряжения, они возникают в том случае, когда разряды молнии приходятся на землю возле ЛЭП. Это вызывает резкий рост интенсивности электромагнитных полей, и, как следствие, образование импульсных токов.

Техногенное

В большинстве случаев данный фактор связан с КЗ между сторонним источником электричества и ВЛ. Характерный пример такой аварии – обрыв контактного провода городского электротранспорта и последующее его попадание на ВЛ, осуществляющей питание жилых домов или других объектов. Результатом этого будет выход из строя электрооборудования, подключенного к сети, где произошла авария.

Существуют и другие техногенные факторы, к таковым даже можно отнести ЭМИ, вызванный ядерным взрывом.

Теперь перейдем к краткому описанию внутренних разновидностей перенапряжения.

Импульсное

Помимо грозовых разрядов и коммутационных процессов броски напряжения могут быть вызваны электромагнитными помехами, а также другими причинами, относящимися к квазистационарным.

Квазистационарное

Длительность данного вида отклонений может варьироваться от нескольких миллисекунд до часа и более, это зависит от причин, вызвавших перенапряжение. Данного тип перенапряжения может быть: резонансным, параметрическим, режимным и феррорезонансным. Краткое описание этих подвидов, а также вызывающих их причин будет приведено в следующем разделе.

Основные причины

Поскольку внешние факторы воздействия были уже рассмотрены, сразу перейдем к внутренним причинам, вызывающим повышение напряжения, начнем по порядку. Коммутационные факторы:

  • Резкое отключение нагрузки при срабатывании защитных устройств, например, воздушные выключатели создают сильные помехи, особенно при аварийном отключении линий электропередач.
  • Коммутация конденсаторных установок.
  • Выключение мощных электромашин и силовых трансформаторов (вызывает воздействие индуктивных токов на линию).
  • Перекоммутация линий.

Пример типового коммутационного отклонения напряжения отмечен синим цветом на представленном ниже графике.

Типовое коммутационное перенапряжение

Квазистационарные отклонения могут быть вызваны следующими факторами:

  1. Режимными, к таковым относятся:
  • несимметричные КЗ на землю в сети с изолированной нейтралью;
  • дуговые замыкания в линиях с напряжением 6,0-35,0 кВ (дуговые перенапряжения);
  • разгон генераторной установки вследствие резкого отключения нагрузки;
  • неправильная фазировка трансформаторных установок;
  • другие неблагоприятные сочетания ЭДС в электросети.
  1. Резонансными перенапряжениями. Они возникают в том случае, когда частоты вынужденной ЭДС и отдельного участка сети близки к совпадению. Если это произойдет, то «емкостной эффект» приведет к перенапряжению.

В том случае, когда линия работает в неполнофазном режиме и к ней подключен трансформатор, у которого заземленная нейтраль, имеется большая вероятность образования резонансного контура. Взаимодействие произойдет между индуктивностью трансформаторной установки и межфазной емкостью также станет причиной высокой кратности перенапряжения.

  1. Феррорезонансное перенапряжение. Данный вид отклонений может наблюдаться при образовании резонансного колебательного контура, отвечающего следующим условиям:
  • частота близка к 50,0 Гц;
  • имеют место низшие и высшие гармоники;
  • у индуктивной составляющей насыщенный магнитопровод.

При неполнофазном режиме работы системы эффект феррорезонанса возможен в контурах, где имеется индуктивность образованная соединенными последовательно трансформаторами.

Устройства для защиты от перенапряжения в сети

Организация защиты электросетей многоквартирных домов от воздействия внешних факторов как природных, так и техногенных возлагается на компании, предоставляющие услуги электроснабжения. Молниезащита, а также другие устройства защиты входят в обязательное оборудование подстанций любого уровня.

Совсем по иному обстоят дела в тех случаях, когда частные дома запитаны от ВЛ. В такой ситуации организовать защиту от больших внешних токов, возникающих от грозовых разрядов, нужно самостоятельно. Для этой цели используются специальные устройства – ограничители перенапряжений. Схема их подключения представлена ниже.

Пример подключения ОПН

Обратим внимание, что ОПН были созданы для защиты от коммутационных и грозовых импульсов, обеспечить защиту от других негативных факторов, вызывающих повышение фазного напряжения они не в состоянии.

Для ограничения влияния коммутационных и квазистационарных процессов понадобится комплексная защита. Ее можно организовать на базе реле напряжения и стабилизатора для всего дома. Реле должно соответствовать суммарной мощности нагрузки и устанавливаться на вводе. Диапазон срабатывания (нижняя и верхняя граница) можно выставить самостоятельно с учетом особенностей линии.

Реле напряжение в электрощитке

Когда напряжение на вводе выйдет за установленный порог, реле сработает и отключит питание, после нормализации ситуации домашняя сеть будет снова подключена.

Для устранения помех и восстановления приемлемого качества электричества следует установить стабилизатор напряжения на весь дом или квартиру. При выборе устройства необходимо учитывать максимальную суммарную мощность нагрузки. Если в доме имеются приборы, для которых качество напряжения некритично (бойлер, электропечь и т.д.), то их можно подключить минуя стабилизатор.

Источник: https://www.asutpp.ru/chto-takoe-perenaprjazhenie-v-seti.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.