Защита от перенапряжений: Способы защиты от перенапряжений в квартирах и частных домах — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Способы защиты от перенапряжений в квартирах и частных домах

Перенапряжения – это нарушения в нормальном режиме работы электросети, связанные с увеличением напряженности электрического поля до значений, опасных для элементов электроустановок и проводящих линий. В момент перенапряжения на номинальное сетевое напряжение накладывается мгновенный импульс или дополнительная волна напряжения. Такие явления могут стать причиной повреждения изоляции и вызвать пожар, могут создать серьезную угрозу для работоспособности оборудования, а порой и для жизни и здоровья людей. Перенапряжения имеют разную природу. Однако современное защитное оборудование позволяет нейтрализовать последствия всех видов нарушений в работе сети.

Причины перенапряжений

В зависимости от источника возникновения, можно выделить четыре типа перенапряжений: атмосферные, коммутационные, переходные перенапряжения промышленной частоты и перенапряжения, вызванные электростатическим разрядом.

Все они нарушают работу электросети и представляют опасность для оборудования на стороне потребителя.

Атмосферные перенапряжения связаны с грозовыми явлениями. Во время грозы в атмосфере происходит до 30-100 разрядов в секунду, при этом ежегодно земля испытывает около 3 миллиардов ударов молнии. Согласно данным комитета по молниезащите МЭК, порядка 50% разрядов молнии имеют силу свыше 33 кА, а 5% — свыше 85 кА. Вероятность поражения молнией зависит от климатической зоны, в которой расположен объект, а также от конкретного ландшафта. В частности, с повышенным вниманием надо относиться к молниезащите отдельно стоящих на равнине домов. Еще большую опасность создают расположенные поблизости от дома высокие деревья или сооружения (мачты, трубы). Также к зонам повышенных рисков относят горы, влажные участки возле водоемов, железистые почвы.

Прямой удар молнии опасен для человека и может стать причиной пожара. Нередко молния напрямую поражает трансформаторы, счетчики электроэнергии и бытовые электроприборы. Она служит причиной возникновения перенапряжений во всех проводящих элементах. Ток молнии вызывает тепловой эффект и расплавление изоляции в точках воздействия. Электродинамический эффект, возникающий при циркуляции токов молнии в параллельных проводниках, приводит к разрывам или сплющиванию проводов. Молния может вызывать даже эффект взрыва и ударной волны. Канал молнии, при прохождении по нему сильного импульсного тока, действует как антенна, вызывая перенапряжения в радиусе нескольких километров. Также во время грозы повышается потенциал земли из-за циркуляции тока молнии в грунте. Это объясняет непрямые разряды молнии из-за образующегося шагового напряжения и связанные с этим повреждения оборудования.

Таким образом, последствия грозовых явлений не менее опасны, чем прямой удар молнии. Именно поэтому важно обеспечивать не только первичную защиту зданий (молниеотводы), но и продумывать вторичную защиту внутреннего оборудования, в частности питающих и телекоммуникационных сетей.

Это касается не только частных домов, но и городских квартир, которые защищены от прямого удара молниеотводами, устанавливаемыми на крыше здания, однако могут подвергаться импульсным скачкам напряжения, распространяющимся по сети.

Коммутационные перенапряжения возникают непосредственно в электрических сетях, поэтому их иногда называют «внутренними». Они представляют собой волны перенапряжения высокой частоты — от нескольких десятков до нескольких сотен кГц. Коммутационные перенапряжения могут быть обусловлены резкими перепадами нагрузки на линиях электропередачи (к примеру, из-за отключения понижающих трансформаторов подстанции), феррорезонансными явлениями и другими аварийными режимами работы распределительных сетей.

Причины коммутационных перенапряжений также могут быть связаны и с функционированием оборудования на стороне потребителя. К примеру, с отключением устройств защиты (плавких предохранителей, выключателей), отключением или включением аппаратуры управления (реле, контакторов), пуском или остановом мощных двигателей. По большому счету источниками коммутационных перенапряжений могут быть любые устройства, имеющие в своем составе катушку, конденсатор или трансформатор на входе питания, в том числе телевизоры, принтеры, компьютеры, электропечи, фильтры и т.д.

В отличие от атмосферных, коммутационные перенапряжения развиваются не так быстро и могут не иметь столь мощного разрушающего воздействия. Однако нередко они носят повторяющийся характер и тем самым вызывают преждевременное старение оборудования.

Переходные перенапряжения промышленной частоты характеризуются тем, что имеют такую же частоту, как и сеть (50, 60 или 400 Гц). Они возникают из-за повреждения изоляции между фазой и корпусом или фазой и землей (в сетях с заземленной нейтралью), а также из-за разрыва нейтрального проводника; при этом однофазные устройства получают напряжение 400 В. Другая причина переходных перенапряжений связана с пробоем проводника, например, при падении кабеля высокого напряжения на низковольтную линию.

Третья причина — образование дуги при срабатывании защитного искрового разрядника высокого или среднего напряжения, вызывающее повышение потенциала земли.

Перенапряжения из-за электростатического разряда опасны главным образом для высокочувствительных электронных устройств. Они могут возникать в сухой среде, где накапливается сильное электростатическое поле. К примеру, человек, идущий по ковру в изолирующей обуви, становится электрически заряженным до напряжения нескольких киловольт. Когда он прикасается к проводящей конструкции, возникает электрический разряд в несколько ампер с очень коротким временем нарастания (несколько наносекунд).

Способы защиты от перенапряжений

Устройства первичной защиты от перенапряжения необходимы для предотвращения прямых ударов молнии — они улавливают и отводят ее ток на землю. Такие устройства располагают выше уровня всех остальных конструкций, причем их высота зависит от размера защищаемой зоны. Как правило, для защиты жилых объектов используется стержневые молниеотводы, снабженные проводниками-токоотводами. Проектировать систему первичной молниезащиты на конкретном объекте должны специалисты в этой области.

Устройства вторичной защиты позволяют обеспечить нормальную работу оборудования и сетей внутри здания в условиях атмосферных и коммутационных перенапряжений. Их можно разделить на две большие группы — устройства последовательной и параллельной защиты. К первой группе относятся:

Трансформаторы, устраняющие определенные гармоники за счет соответствующего соединения первичной и вторичной обмоток; такая защита не очень эффективна.

Фильтры, служащие для ограничения коммутационных перенапряжений в четко заданном диапазоне частот. Такие устройства не подходят для ограничения атмосферных перенапряжений.

Ограничители перенапряжений, состоящие из воздушных катушек индуктивности, ограничивающих перенапряжения, и разрядников, отводящих токи. Наиболее подходят для защиты чувствительного электронного оборудования, но защищают только от перенапряжений. Представляют собой громоздкие и дорогостоящие устройства.

Сетевой фильтр – надежное устройство для защиты компьютеров, ноутбуков и электронной техники от перепадов напряжения – одной из причин выхода их из рабочего состояния и утери персональных данных. Обеспечивает эффективное электропитание и подавляет импульсные и высокочастотные помехи в электрической сети.

Сетевой фильтр PM6U-RS APC by Schneider Electric

Стабилизаторы напряжения служат для нормализации сетей переменного тока и устраняют проблему колебания напряжения. В частности, анализируют входное напряжение, а затем, переключая обмотки своего трансформатора, поддерживают необходимый диапазон напряжения на выходе.

Стабилизатор напряжения LS1500-RS APC by Schneider Electric

Источники бесперебойного питания служат для поддержки работы оборудования в автономном режиме за счет энергии батарей в случаях несанкционированного ее отключения.

Источник бесперебойного питания BR1500G-RS APC by Schneider Electric

Куда более популярны устройства параллельной защиты, которые могут использоваться в установках любой мощности.

Важно знать, что номинальное напряжение такого устройства должно соответствовать сетевому напряжению на вводах установки. В режиме «ожидания» (при отсутствии перенапряжений) ток утечки не должен протекать через устройство защиты, но при возникновении перенапряжения, превышающего допустимое значение, устройство должно моментально отводить вызванный перенапряжением ток на землю. Важной характеристикой такого оборудования является его быстродействие.

В жилых домах для защиты от перенапряжений чаще всего применяется модульное оборудование, устанавливаемое в распределительных щитах. В частности, это устройства защиты от импульсных перенапряжений — УЗИП и дифференциальные выключатели нагрузки с защитой от превышения напряжения — УЗО. Также существуют сменные ограничители перенапряжений и ограничители перенапряжений для защиты силовых розеток, обеспечивающие вторичную защиту подключенного оборудования. Некоторые ограничители встраиваются непосредственно в устройства, потребляющие электроэнергию, однако они не могут защитить от больших перенапряжений.

Для защиты телефонных и коммутационных сетей от перенапряжений используются слаботочные разрядники, которые также устанавливаются в распределительных щитах или встраиваются в устройства, потребляющие электроэнергию.

Оборудование Schneider Electric для защиты от перенапряжений

Наиболее эффективными средствами для обеспечения защиты от перенапряжений в квартирах и частных домах служат модульные аппараты, устанавливаемые в распределительные щиты. Также с целью частичной защиты могут использоваться сетевые фильтры.

Дифференциальные выключатели нагрузки (УЗО) предназначены в первую очередь для защиты людей от поражения электрическим током и предотвращения возгораний. Однако в линейке модульного оборудования Easy9, разработанного компанией Schneider Electric, также есть УЗО, совмещающие защиту от утечки тока и от превышения напряжения. Если в сети возникнет переходное напряжение промышленной частоты, к примеру, из-за обрыва нейтрального провода в подъезде многоквартирного дома, питание будет отключено. Такое устройство позволит защитить и проводку, и оборудование, и человеческую жизнь.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) помогают предотвратить последствия от непрямых ударов молний и аварийных скачков напряжения, губительных для дорогостоящей электроники; они компенсируют сильные броски напряжения, с которыми УЗО справиться не в состоянии. Как правило, электроника может выдержать перенапряжения до 1300-1500 В, в том время, как скачки напряжения при ударе молнии могут достигать 10 000 В. Задача УЗИП — сгладить импульсные перенапряжения до приемлемого уровня в 1000-1300 В.

Наиболее распространенный вариант УЗИП — это сетевые фильтры (удлинители с кнопкой), однако УЗИП в модульном исполнении (к примеру, Easy9 от Schneider Electric) обеспечивает значительно более надежную и качественную защиту от перенапряжений. К тому же, размещение аппарата в распределительном щитке на входе в квартиру позволяет защитить не только компьютер, но и кухонные приборы, климатическое оборудование, охранную сигнализацию, мультимедийные системы, поставленные на зарядку смартфоны и т. д. К сожалению, пока модульными аппаратами УЗИП оснащено не более 1 % российских домохозяйств.

Смотреть видеосюжет об основных преимуществах автоматов Easy9, Домовой и Acti 9

При выборе устройств защиты от импульсных перенапряжений важно учитывать наличие молниеотвода, организацию системы заземления, информацию о токах короткого замыкания (КЗ). К примеру, если на здании или в 50 метрах от него установлен молниеотвод, можно использовать УЗИП класса I, в остальных случаях — класса II. Поскольку УЗИП не рассчитан на длительное пребывание под действием высокого напряжения, его следует защищать от КЗ с помощью автоматического выключателя.

Наличие УЗИП в электроустановке низкого напряжения обеспечивает полную защиту системы электроснабжения квартиры или частного дома и гарантирует сохранность всех видов дорогостоящей бытовой техники и электроники. При этом защитное оборудование линейки Easy9 характеризует доступная цена.

Ограничители перенапряжений Acti 9 предназначены в первую очередь для промышленных и административных зданий. Однако и в этой серии есть оборудование, которое при необходимости можно применять в жилых помещениях для надежной защиты от атмосферных перенапряжений. Это ограничители перенапряжения типа 2 со встроенным разъединителем — iQuick-PF, iQuick-PRD и модульные ограничители перенапряжений типа 2 — iPF & iPRD. В оборудовании Acti 9 предусмотрена сертифицированная координация срабатывания с автоматическими выключателями, кроме того, аппараты очень легко монтировать на объекте, а их состояние можно отслеживать удаленно с помощью системы мониторинга. Для телекоммуникационных сетей могут использоваться устройства защиты iPRC и iPRI.

Помимо этого в продуктовом портфеле Schneider Electric есть бытовые устройства защиты от всплесков напряжения APC SurgeArrest Performance. Сетевые фильтры этой серии предназначены для обеспечения минимально необходимой защиты компьютеров, бытовых электронных приборов и телефонных линий от импульсных помех.

При выборе решений для защиты от перенапряжений, важно учитывать несколько факторов. Во-первых, стоимость защищаемого оборудования и последствия его выхода из строя. Во-вторых, риски возникновения перенапряжений, которые напрямую связаны с состоянием сети и грозовой активностью в конкретной местности. Продумывая защиту электрооборудования, важно не забывать и о телекоммуникационных сетях (телефонные сети, пожарные и охранные сигнализации, системы «умный дом» и т.д.), которые также могут пострадать от перенапряжений.

Перенапряжения и защита от перенапряжений

[email protected]

Узнать больше Помощь в заказе

Перенапряжения представляют собой опасные для изоляции повышения напряжения и подразделяются на грозовые и внутренние.
Грозовые перенапряжения возникают при ударе молнии в электрическую установку (перенапряжения прямого удара) или вблизи нее в землю (индуктированные перенапряжения). Защита электрических установок от грозовых перенапряжений является обязательной. Основным аппаратом защиты от грозовых перенапряжений является вентильный разрядник и ОПН, характеристики которого определяют импульсный уровень изоляции, т. е. максимальное допустимое для изоляции импульсное напряжение с длиной волны 40- 50 мкс.
Внутренние перенапряжения возникают при различных нормальных или аварийных коммутациях и повреждениях в электрической системе и характеризуются кратностью К, т. е. отношением максимального напряжения относительно земли к номинальному фазному напряжению (

). Внутренние перенапряжения определяют максимальное допустимое для изоляции импульсное напряжение с длиной волны 2 500 мкс, а также одноминутное испытательное напряжение промышленной частоты. Допустимые кратности внутренних перенапряжений в электрических системах с различными номинальными напряжениями приведены в табл. 40-1.

Таблица 40-1

35	110	150-330	500	750	1100-1200
3,8	3,2	3,0	2,5	2,2	1,8

В электрических системах 330 кВ и ниже внутренние перенапряжения ограничиваются до допустимых величин выбором рационального способа заземления нейтрали, применением благоприятных схем электрических соединений и параметров оборудования. В системах более высокого напряжения, особенно при наличии длинных линий, в ряде случаев необходимо принудительное ограничение внутренних перенапряжений путем применения выключателей с шунтирующими резисторами, коммутационных разрядников и искрового присоединения реакторов поперечной компенсации.
При ряде коммутаций (однофазное замыкание на землю, сброс нагрузки, включение линий, АПВ) максимальное значение перенапряжений

или

где

-«установившееся» или квазистационарное напряжение, которое имело бы место после затухания свободных составляющих переходного процесса, если бы не работали регуляторы возбуждения генераторов системы; — кратность перенапряжений в установившемся режиме; — ударный коэффициент.
Значительные квазистационарные перенапряжения возникают при однофазных замыканиях на землю и наличии холостых линий большой длины.

Все страницы раздела на websor

Как работают устройства защиты от перенапряжений | Как работает

«» Сетевые фильтры защищают вашу электронику от скачков напряжения в электрической системе.

Эрик фон Вебер / Getty Images

Когда вы собираете компьютерную систему, одним из стандартных компонентов, который вы, вероятно, купите, является сетевой фильтр . Они выполняют одну очевидную функцию; они позволяют подключать несколько компонентов к одной розетке. Со всеми различными компонентами, составляющими компьютерную систему, устройства защиты от перенапряжений являются полезными устройствами.

Но другая функция удлинителя с защитой от перенапряжений — защита электроники вашего компьютера от скачков напряжения — гораздо важнее. Так как же работают устройства защиты от перенапряжения и когда они вам нужны? А как узнать, что тот, что у вас есть, хорошего качества?

Объявление

Основная задача системы защиты от перенапряжений — защита электронных устройств от «бросков напряжения». Итак, если вам интересно, что делает устройство защиты от перенапряжений, первый вопрос: «Что такое перенапряжения?» А потом «Почему от них нужно защищать электронику?»

Всплеск напряжения или переходное напряжение — это повышение напряжения значительно выше установленного уровня в потоке электричества. В обычной бытовой и офисной проводке в США стандартное напряжение 120 вольт . Если напряжение поднимается выше 120 вольт, возникает проблема, и устройство защиты от перенапряжения помогает предотвратить повреждение электроники скачками напряжения.

Чтобы понять проблему, полезно кое-что понять о напряжении. Напряжение является мерой разницы в электрическая потенциальная энергия . Электрический ток перемещается от точки к точке, потому что на одном конце провода потенциальная электрическая энергия больше, чем на другом. Это тот же принцип, по которому вода под давлением вытекает из шланга — более высокое давление на одном конце шланга выталкивает воду в область с более низким давлением. Вы можете думать о напряжении как о мере электрического давления .

Кратковременное повышение напряжения могут вызывать различные факторы:

Когда увеличение длится три наносекунды (миллиардные доли секунды) или более, это называется всплеском .
Когда он длится всего одну или две наносекунды, это называется пиком .

Если всплеск или всплеск достаточно высок, это может привести к серьезному повреждению машины. Эффект очень похож на подачу слишком большого давления воды в шланг. Если будет слишком большое давление воды, шланг лопнет. То же самое происходит, когда через провод проходит слишком большое электрическое напряжение — провод «лопается». На самом деле провод нагревается, как нить накаливания в лампочке, и горит, но идея та же.

Даже если повышенное напряжение не сразу сломает вашу электронику, оно может создать дополнительную нагрузку на компоненты, со временем изнашивая их. В следующем разделе мы рассмотрим, что делают устройства защиты от перенапряжения, чтобы этого не произошло.

Процитируйте это!

Пожалуйста, скопируйте/вставьте следующий текст, чтобы правильно цитировать эту статью HowStuffWorks.com:

Tom Harris & Talon Homer «Как работают стабилизаторы напряжения» 5 января 2001 г.
HowStuffWorks.com. 17 февраля 2023 г.

Защита от перенапряжения, молниезащита и контроль мощности

УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ

Любое оборудование с останавливающимися и запускающимися двигателями, частыми включениями и выключениями панелей с малой нагрузкой и другими потенциальными нарушениями питания подвержено риску повреждения, вызванного всплеском перенапряжения. Обратитесь к Mersen Surge-Trap, чтобы получить защиту от перенапряжения, которая покрывает все потребности в напряжении на вашем объекте.

УЗИП линии электропередач — NEMA UL CSA TYPE 1

Устройство защиты от перенапряжения Mersen Surge-Trap® STXH добавляет важный уровень защиты от перенапряжения для всего вашего дома. Вся ваша электрическая система, от вашей гостиной до офиса и кухни, защищена. Это простое решение для всего дома устанавливается в вашем центре нагрузки — вне поля зрения, из памяти. Оснащенные ведущей в отрасли технологией TPMOV® компании Mersen, УЗИП Mersen Surge-Trap® соответствуют строгим требованиям безопасности UL 1449.Стандарт безопасности 4-го издания и не требует дополнительной защиты от перегрузки по току. Перечислено UL, сертифицировано CSA, RoHS

Веб-сайт Electric Power

УЗИП для линии электропередач — DIN-РЕЙКА UL CSA TYPE 1

Модульное устройство защиты от перенапряжений Surge-Trap® (SPD) — это отказоустойчивый ограничитель перенапряжения без плавких предохранителей, в котором используется запатентованная компанией Mersen технология TPMOV®. Одобренный UL 1449 4-й редакции, он монтируется на DIN-рейку, имеет отказоустойчивую самозащищенную конструкцию, визуальный индикатор и небольшую площадь. Опция удаленного индикатора показывает состояние критически важных схем управления. Модульный УЗИП с защитой от перенапряжений имеет высокую устойчивость к короткому замыканию и термически защищенный MOV, что устраняет необходимость в дополнительных устройствах защиты от перегрузки по току. Перечислены UL, признаны UL, RoHS.