Как организовать защиту от перенапряжения сети в частном доме

Технические характеристики

Во время скачка реле автоматически размыкает цепь, защищая оборудование в доме или квартире (максимально и минимально допустимые уровни параметров задаются через регулятор на передней панели реле PH 113).

После того, как величина тока в электросети вернется к нормальному значению, реле PH 113 автоматически сомкнет цепь по истечении времени, установленного регулятором (5-900С).

РН 113

Реле имеет следующие технические характеристики:

• Контроль трехфазного минимального напряжения;
• Номинальное напряжение питания цепи управления переменный ток 50 Гц при 250 В;
• Номинальное напряжение питания цепи управления переменный ток от 50 Гц до 220 В;
• Номинальное напряжение питания цепи управления Us DC 24 В;
• Номинальное напряжение цепи управления Us DC 30 В DC;
• Включает постоянное напряжение — контроль пониженного напряжения;
• Включает функцию контроля постоянного тока — Boost No;
• Включает мониторинг постоянного тока — гистерезис;
• Диапазон измерения от 1 до 160 В;
• Диапазон измерения от 1 до 220 В;
• Диапазон измерения с 2 до 230 В;
• Диапазон измерения от 2 до 280 В;
• Текущее управления типа AC (AC);
• Максимально настраиваемое время задержки 12 с;
• Минимальное допустимое время задержки и 1 с;
• Количество контактов (переключаемых) 1;
• Ширина 52 мм;
• Высота 92 мм;
• Глубина 65 мм.

Как выбрать УЗИП

При покупке устройства конечный потребитель должен для начала определить, что надо защищать, и в каком месте находится защищаемое здание. Выбор УЗИП для частного дома обычно опирается на защиту бытовых устройств – компьютеров, сигнализации, музыкальных центров и прочей техники.

Современными ГОСТами определено четыре степени риска, помогающие потребителю выбрать УЗИП как для дома, так и для находящейся в нём аппаратуры. Риск определяется исходя из положения дома:

• Первая, самая низкая степень риска – это город или пригород. Обычно власти на местах ставят необходимые защитные устройства, поэтому конечный потребитель может не заботиться об УЗИП первого и второго классов.
• Вторая степень риска – открытая местность. Имеется в виду отсутствие всего, что может притянуть удар молнии. Здесь уже стоит озаботиться аппаратом защиты второго класса.
• Третья степень риска возникает при близости здания к опорам ЛЭП, лесам, озёрам и горам. По ГОСТу такие объекты должны оснащаться трёхступенчатой защитой в обязательном порядке.
• Четвёртая, самая высокая, степень риска требует согласования с инженерами, которые к трёхступенчатой защите могут поставить дополнительные устройства. Эта степень опасности присваивается зданиям, находящимся в пятидесяти и меньше метрах от громоотводов.

Четыре степени риска по ГОСТам объединяются в два типа:

• Первый тип, объединяющий третью и четвёртую степень риска, требует установки разрядников с высокой ёмкостью на пару с громоотводом.
• Второй тип рекомендует устанавливать разрядник по каскадному типу, после разрядников первого типа, либо отдельно.

Предпочтение в выборе устройств защиты рекомендуется отдавать какому-то одному из множества производителей. И дело тут не в коммерческой составляющей, а в возможной разнице характеристик, иногда играющей решающую роль.

Классы УЗИП

Существует всего три класса устройств по степени защиты:

• Устройство I класса (категория перенапряжения IV) — защищает систему от прямых ударов молнии, и устанавливается в главном распределительном щите или в вводно-распределительном устройстве (ВРУ). Обязательно нужно использовать данное устройство, если здание находится на открытой местности и окружено множеством высоких деревьев, что увеличивает риск грозового воздействия.
• Устройство II класса (категория перенапряжения III) — используется как дополнение к устройству I класса для защиты сети от коммутационного воздействия, т.е. от внутреннего перенапряжения сети. Устанавливается в распределительном щите.
• Устройство III класса (категория перенапряжения II) — применяется для защиты от остаточных атмосферных и коммутационных перенапряжений, а также для устранения высокочастотных помех прошедших через устройство II класса. Проводится монтаж как в обычные розетки или разветвительные коробки, так и в сами электроприборы, которые необходимо обезопасить.

Классификация по степени разряда тока:

• Класс В — разрядки воздушные или же газовые с током разряда от 45 до 60 кА. Устанавливаются на вводе в здание в главном щите или в вводно-распределительном устройстве.
• Класс С — варисторные модули с токами разряда порядка 40 кА. Устанавливаются в дополнительных щитах.
• Классы С и D применяются в тандеме в случае, если необходим подземный кабельный ввод.

ВРУ-1, ВРУ-3

Назначение. Вводно-распределительные устройства ВРУ-3

предназначены для приёма и распределения электроэнергии, защиты оборудования от перегрузок и токов короткогaо замыкания в сетях переменного тока напряжением 380/220В, частотой 50 и 60Гц. Комплектуются из панелей одностороннего обслуживания и могут быть однопанельными и многопанельными. Панели ВРУ 3 имеют номинальные токи:160, 250, 500 и 800А; Для управления освещения сетей общего пользования применены блоки автоматического и неавтоматического управления освещением: В панелях ВРУ в качестве командных аппаратов использованы фотореле или фотореле в комбинации с реле времени. Аппараты учета -счетчики, трансформаторы тока, могут размещаться в отдельном отсеке панели и закрываться индивидуальной дверью. Аппаратура автоматического и неавтоматического управления освещением размещается также в отдельном отсеке. Аппаратура, размещенная в одной панели, но питающаяся от разных вводов, разделена перегородками. Ошиновка ВРУ выдерживает без повреждений ударный ток короткого замыкания 10кА. Система шин ВРУ-1: L1, L2, L3, PEN. Система шин ВРУ-3: L1, L2, L3, N, PE. Ввод проводов и кабелей предусмотрен снизу , вывод -вниз или через верхнюю съемную крышку. Степень защиты IP 21 или IP 54 по ГОСТ 14 254-96 (со стороны дна IP00). Габариты ВРУ 3 (ВхШхГ), 1700х800х270 мм: Масса панелей ВРУ-3 не более -119кГ. Панели ВРУ соответствуют ТУ 3434-003-48999253-01. Документом для комплектования панелей серии ВРУ является опросный лист в соответствии с которым производится: компоновка панелей ВРУ. Панели ВРУ-3 отличаются от ВРУ-1 уменьшенными габаритами, весом и металлоемкостью.

для увеличения изображения схемы ВРУ кликнуть по картинке

Вводно — распределительное устройство ВРУ, как правило, размещают в специально выделенных запирающихся помещениях (так называемых электрощитовых). Двери из этих помещений должны открываться наружу.

Схема подключения реле напряжения РН 113

Простейшая схема подключения от отключения автоматического выключателя в помещении к реле контроля напряжения выглядит следующим образом:

Схема подключения

В этом случае сеть является однофазной (220 В), а нагрузка не превышает 7 кВт, поэтому нет необходимости дополнительно подключать электромагнитный пускатель или контактор на DIN-рейке. Если нагрузка превышает 7 кВт, рекомендуется подключать через пускатель, как показано на второй схеме подключения PH-113:

Отличия подключения при мощности тока более 7 кВт

В случае нормальных параметров сети контакты реле 2 и 3 замкнуты. Когда напряжение поднимается, контакты реле 2 и 3 размыкаются, тем самым разрывая цепь. Как правило, реле монтируется за прибором или на приборной панели.

Силовые контакты рассчитаны на 32 А (7 кВт). Если в доме большое количество силовых подключений, рекомендуется использовать PH 113 с электромагнитным пускателем, например, LC1E.

В дополнение к оборудованию, используемому для защиты сети от перенапряжения, распределительный щит должен быть также оборудован УЗО или диавтоматом для защиты жителей от токов утечки, которые могут привести к травме. Принципиальная схема подключения РН 113 к УЗО (или дифференциальному двигателю) выглядит следующим образом:

Подключение РН 113 и УЗО

Если в доме нет трехфазного электрического прибора, рекомендуется использовать Рн 113, а если используется, например, мощная электрическая печь, бойлер на 380 В или трехфазный двигатель, они должны быть защищены с помощью соответствующего устройства, такого как RNPP-311 или RKN 3-14-08.

Защита кабелей от перегрузок

Защита кабелей является одной из приоритетных задач в энергетике. Особенно это относится к силовым кабелям, проложенным в траншеях, замена которых в случае возникшей необходимости требует колоссальных материальных затрат. Обычно кабели защищают автоматическими выключателями и предохранителями, выбирая их номинальные токи по величине токов в линейных проводниках. Но такой подход к защите кабеля справедлив далеко не всегда. «Слабым местом» всей системы защиты может оказаться нейтральный проводник силового кабеля.

В статье Выбор сечения кабелей отмечалось, что при расчете требуемого сечения жил кабеля (его линейных проводников) необходимо учитывать поправки на температуру окружающей среды и на количество кабелей, проложенных в одном коробе или трубе. Данная статья посвящена выбору сечения и защите нейтрального проводника. Но вышеуказанные поправки целесообразно распространить и на нейтральный проводник.

ГОСТ Р 50571.4.43-2012, действующий с 1 января 2014 года, требует осуществления контроля сверхтока в нейтральном проводнике и соответственно его защиты в двух случаях (рассматривается система TN):

— если площадь сечения нейтрального проводника меньше площади сечения линейных проводников (п.431.2.1)

— если гармоники тока нагрузки в линейных проводниках таковы, что ток в нейтральном проводнике может превысить допустимое для данного сечения проводника значение (п. 431.2.3).

При превышении тока в нейтральном проводнике допустимого значения целесообразно разъединять только линейные проводники. Требования контроля сверхтоков распространяются и на PEN проводники.

Анализ зависимости тока в нейтральном проводнике от гармонических составляющих тока нагрузки в линейных проводниках выполнен в ГОСТ Р 50571.5.52-2011. В соответствие с требованиями этого стандарта в трехфазных системах, в которых доля токов третьей гармоники (а также гармоник, кратных трем) находится в пределах 15-33%, площадь сечения нейтрального проводника не должна быть меньше площади сечения линейных проводников (п. 524.2.1). В случае превышения доли третьей гармоники величины 33% сечение нейтрального проводника должно превышать сечение линейных проводников (п. 524.2.2).В Приложении Е показано, что если доля третьей гармоники достигает 50%, то расчетный ток нейтрального проводника в 1,5 раза превышает токи в линейных проводниках.

Указанные требования к нейтральному проводнику пока не отразились в полной мере на номенклатуре выпускаемых кабелей. Но вскоре мы увидим в продаже кабели с сечениями жил (4х6+1х10), (4х6+1х16) и им подобные для других сечений линейных проводников. Преимущественное использование таких кабелей – питание оборудования IT технологий (в первую очередь блоков питания мощных компьютеров и серверов) и некоторых других типов оборудования. Например, повышенный уровень гармонических составляющих можно наблюдать в сетях питания люминесцентных светильников и сварочных аппаратов с преобразователями. Именно поэтому в кабельных линиях, питающих офисные центры, где практически у каждого сотрудника имеется компьютер, в первую очередь обгорают и выходят из строя PEN проводники, особенно если их площадь сечения меньше, чем у линейных проводников.

Защита от перенапряжения

Что важно учесть при выполнении работ

В первую очередь должен отметить специфические особенности, предъявляемые к выполнению электромонтажных работ со стороны представителей городских электросетей. Для примера с точки зрения учёта потребляемой электроэнергии достаточно поверить и опечатать счётчик электроэнергии. Но поскольку в каждом из нас они видят «потенциальных расхитителей электроэнергии», то всё, что касается монтажа оборудования, присоединений на участке от городской опоры и до счётчика включительно, должно быть «недоступным для потребителя», закрытым (в боксы, шкафы) и опломбированным. Причём даже в том случае, если эти «требования» противоречат требованиям технической документации на установленное оборудование, создают риск возникновения отказов в работе оборудования и т. д. Более подробно об этих «специфических требованиях» будет сказано ниже.

Теперь о технической стороне вопроса:

Для защиты электрооборудования, установленного в доме, я использовал следующие приборы и аппараты.

1. В качестве УЗИП (устройства защиты от импульсных перенапряжений) — I уровня мной были использованы ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН), российского производства (Санкт-Петербург), в количестве трёх штук (по одному, на каждый фазный проводник). Заводское обозначение данных приборов — ОПНд-0,38. Установлены они в опечатанном пластиковом боксе в стальном шкафу на фасаде дома.

Что важно отметить по данному оборудованию:

Данные приборы защищают только от импульсных (кратковременных) перенапряжений, возникающих при грозах, а также от кратковременных коммутационных перенапряжений, причём в обе стороны. При длительных перенапряжениях, вызванных авариями и неполадками в городской электросети, данные приборы защиту дома не обеспечат.
В техническом плане ОПН представляет собой варистор (нелинейный резистор). Прибор подключается параллельно нагрузке между фазным и нулевым проводом. При появлении бросков (импульсов) напряжения, внутреннее сопротивление прибора моментально снижается, при этом ток через прибор резко и многократно возрастает, уходя в землю. Таким образом, происходит сглаживание (снижение) амплитуды импульсного напряжения

В связи с вышесказанным, при монтаже данных приборов нужно обратить особое внимание на устройство контура заземления и надёжного подключения ОПН к нему.
В зависимости от схемы электроснабжения дома, количество используемых ОПН может варьироваться. Например, для однофазного воздушного ввода достаточно установить один такой прибор, при питании от городской сети по двухпроводной линии

Для трёхфазного воздушного ввода в большинстве случаев достаточно установить три прибора (по числу фаз). Если ввод в дом осуществляется по трёхфазной, но пяти проводной схеме, или приборы ставится на участке после разделения общего проводника на нулевой рабочий (N) проводник и защитный проводник (PE), то потребуется установка дополнительного прибора между нулевым и защитным проводником.

2. В качестве УЗИП — II уровня я использовал аппараты УЗМ-50 М (устройство защитное многофункциональное) российского производства.

Из особенностей данных аппаратов можно отметить следующее:

• В отличие от ОПН, данные аппараты обеспечивают защиту не только от импульсных перенапряжений, но и защиту от длительных (аварийных) перенапряжений и просадок (недопустимого падения напряжения).
• В конструктивном отношении представляют собой реле контроля напряжения, дополненное мощным реле и варистором, заключенным в один корпус.
• Для однофазной сети необходимо установить один аппарат, для трёхфазной сети потребуется три аппарата, не зависимо от числа проводников питающей линии.

3. Третий немаловажный момент, касающийся правильного монтажа и работы УЗИП при их последовательном включении (показаны на фото красными прямоугольниками УЗИП-1 и УЗИП-2) заключается в том, что расстояние между ними (по длине кабеля) должно быть не менее 10 метров. В моём случае оно равно 20 метрам.

Примечание: приобрести указанное оборудование (ОПН и УЗМ) в моём городе оказалось невозможным, ввиду его отсутствия в продаже, заказывал через интернет. Такой расклад навеял мысль о том, что вопросу защиты электрооборудования, по крайней мере, в нашем городе, внимания практически никто не уделяет.

5 главных причин перепадов напряжения в сети 220в

Сетевое напряжение — среднеквадратичное, т.е. реально действующее, значение разницы потенциалов в электрической сети переменного тока, доступной потребителям. Основные параметры сети переменного тока —  разница потенциалов и частота, в России стандарт: частота 50 Гц и 230 В.

Из-за несовершенства, система электроснабжения не всегда способна обеспечить стабильность 220 Вольт. При резком, кратковременном скачке электроприборы готовы выйти из строя, несмотря на встроенные предохранители и реле напряжения, вмонтированные в схему прибора.

Разница потенциалов в сети способна заметно меняться не только из-за проблем вне квартиры или дома. Отклонения от 220 Вольт случаются из-за повышенной нагрузки на сеть со стороны включенных приборов.

Воздействие устройств на напряжение сети

Причиной перепадов служит устаревшие элементы систем электроснабжения. Современные системы энергопотребления оказывают чрезмерную нагрузку на проводку, она не была рассчитана на такую мощность во времена, когда проектировалась.

Причины перепадов следующие:

• Одновременно включено (а потом  выключено) несколько электроприборов;
• Оборван нулевой проводник;
• Удар молнии во время грозы;
• Повреждение проводов на линиях электропередач;
• Некорректная разводка проводов в электрощите.

Скачки не зависят от нас, поэтому вам заранее потребуется защитить свою домашнюю сеть от этой проблемы.

Самым разумным решением проблем перепадов — полностью реконструировать систему энергоснабжения. Если вы живете в частном доме, то полностью заменить проводку — реально и вполне доступно, но, в действительности — это лишь уменьшит вероятность скачков; новая проводка не гарантирует отсутствие перебоев на ЛЭП.

Основные требования к релейным устройствам

Основные свойства релейной заключаются в следующем:

1. Избирательность. Этот параметр характеризуется способностью системы отключать участки с повреждениями, в то время как не повреждённые элементы остаются включёнными. Выделяют два вида релейной: первый – это релейная со средней избирательностью (максимально токовая и дистанционная защита); второй – это защищенность с полной избирательностью (дифференциальная защита).
2.  Скорость отклика РЗ (быстрота срабатывания). Если скорость срабатывания системы будет высокой, то вероятность возникновения каких-либо повреждений или аварий будет ниже. Промежуток времени после появления аварии и до выключения устройства с повреждением из сети, называется временем отклика релейной защищенности. Это основной показатель этого параметра.
3. Возможность релейной срабатывать даже на незначительные аварийные параметры, называется чувствительностью РЗ. Оценить данный параметр можно с помощью коэффициента чувствительности.
4. Свойство, при котором устройство РЗ работает определённое время при указанных функциях, называется надёжностью. Выделяют два основных показателя этого параметра: число отклонений в единицу времени и период времени исправной работы.