Перенапруження, замітки електрика

У своїй статті про стабілізатори напруги для приватного будинку я піднімав питання про основні показники одержуваної електричної енергії з мережі, згідно ГОСТ 13109-97. Переходьте за посиланням і знайомтеся докладніше. Тут лише повторю, що до них відносяться відхилення напруги, провали напруги і перенапруги.

Для захисту електрообладнання від перших двох показників я рекомендував Вам встановлювати стабілізатори напруги. Ось наочний приклад про те, як правильно вибрати стабілізатор напруги для свого будинку.

А ось про захист електрообладнання і електропроводки від перенапруг я як то випустив з уваги. Тому тема даної статті буде присвячена видам перенапруг і їх небезпекам.

Що таке перенапруження?

Для початку давайте визначимося, що ж таке перенапруження.

Перенапруження - це імпульс або хвиля напруги, яке накладається на номінальну напругу мережі.

Ось так приблизно це виглядає.

Наприклад, напруга однофазної мережі у нас становить 220 (В). Нагадую Вам, що це діюче значення напруги. Якщо перевести його в амплітудне, помноживши чинне напруга на √2, то отримаємо 310 (В). Так ось під час імпульсних перенапруг амплітудне значення напруги може досягати значення до декількох тисяч вольт. Тривалість таких імпульсних перенапруг не велика - всього кілька мілісекунд (мсек).

Яку небезпеку несуть в собі перенапруги? приклади

Ізоляція електропроводки (кабелів і проводів) і різних електричних приладів може витримувати певний рівень напруги. Ось приблизна таблиця електричної міцності ізоляції деякого електрообладнання.

По таблиці видно, що ізоляція у більшості провідників і приладів може витримувати до 1000 (В). Як я вже говорив вище, під час перенапруг амплітудне значення напруги досягає значень до декількох тисяч вольт.

Думаєте до чого це призведе?

Це призведе до пробою ізоляції, а отже, до виходу з ладу електричних приладів, електропроводки і виникнення пожежі.

Якщо електричний прилад буде вимкнений з розетки, то Ви його захистите від перенапруг. А ось дроти і кабельні лінії електропроводки завжди знаходяться під напругою (розетки. Одноклавішний і двоклавішні вимикачі) і зовсім не захищені від перенапруг.

Наведу наочний приклад, що трапився зовсім недавно на дачі мого знайомого.

При виникненні імпульсного перенапруження стався пробій ізоляції живильних проводів розетки, що призвело до короткого замикання.

Ось ще один приклад згубних наслідків імпульсних перенапруг, який вивів з ладу електронний однофазний лічильник електричної енергії «Енергоміра» СЕ102.

Але ж ми іноді і не маємо на увазі, що той чи інший електричний прилад вийшов з ладу через перенапруження в мережі, а посилаємося на відповідну якість виробника.

Причини виникнення та види імпульсних перенапруг

Всього існує 3 види імпульсних перенапруг:

комутаційне
грозове (його ще називають атмосферним)
електростатичне

Розглянемо кожен вид окремо.

1. Коммутационное перенапруження

Комутаційні перенапруги виникають при різкій зміні усталеного режиму роботи електричної мережі. Таке явище називають перехідним процесом. Імпульси і хвилі при даному виді перенапруг мають високу частоту: від десятків до сотень (кГц), а їх значення досягає до декількох тисяч вольт і в більшій мірі залежить від параметрів електричного кола (індуктивність, ємність), швидкодії комутаційних апаратів і фази струму під час комутації.

Причини виникнення комутаційних перенапруг:

відключення автоматичних вимикачів та інших апаратів захисту
пуск або відключення від мережі потужних електродвигунів
включення і відключення від мережі силових трансформаторів
включення або відключення від мережі конденсаторних батарей

Уявіть собі якесь перенапруження виникне при комутації силового трансформатора потужністю 400 (кВА)?

2. Атмосферний (грозове) перенапруження

Атмосферні (грозові) перенапруги відносяться до природних явищ, викликані грозовими розрядами.

Грозові розряди - це потужне імпульсна перенапруга в десятки тисяч вольт і тривалістю не більше 1 (мс).

За загальною статистикою 90% блискавок мають струм розряду порядку 40-60 (кА). Трохи менше 1% блискавок мають струм розряду 100 (кА) і вище.

Існують прямі влучення блискавок в електричну мережу (повітряну лінію) або в блискавкоприймач, і віддалені попадання блискавок на відстані до 1500 м, при якому виникають імпульсні перенапруги. Дивіться картинки нижче.

На картинках вище хвиля перенапруги (імпульс) підписана двома написами, або 10/350, або 8/20. Ці хвилі (імпульси) мають певну форму і довжину хвилі.

Як видно з графіку, імпульс 10/350 найбільш небезпечний для об'єкта, що захищається, ніж 8/20, тому що він в десятки разів довше впливає на електричну мережу.

Ще кілька слів хотів би сказати про перерозподіл енергії грозового розряду. Прийнято вважати, що 50% від початкового імпульсу перенапруги, за умови, що у нас в будинку виконана система блискавкозахисту і є заземлюючих пристроїв (система TN-CS. TN-S. ТТ), відводиться в землю, а решта 50% перерозподіляються рівномірно між всіма провідниками електричної мережі, в тому числі трубами і побутовими комунікаціями.

3. Електростатичне перенапруження

Ще один вид, який ми розглянемо - це електростатичне перенапруження. Найчастіше воно виникає в сухих середовищах шляхом скупчування електростатичних зарядів, які в свою чергу створюють сильне електростатичне поле. Це дуже не передбачуваний вид перенапруг.

Наприклад, якщо походити по килиму в діелектричній взуття. то ми зможемо зарядиться до декількох тисяч вольт. При торканні будь провідної конструкції (батарея, корпус комп'ютера) відбудеться електричний розряд тривалістю кілька наносекунд (нсек). Найбільш небезпечний даний вид перенапруг для електронних деталей і компонентів електричних приладів і пристроїв.

Як захистити свій будинок від перенапруг?

Ну ось ми підійшли до найголовнішого питання, як же захистити електричні прилади і електропроводку свого будинку або квартири від вищеперелічених імпульсних перенапруг.

Скажу відразу, що повністю позбутися від імпульсних перенапруг не вийде. Наша мета - це лише знизити значення імпульсних перенапруг до значень, що не загрожують нашому обладнанню.

Справа в тому, що навіть при правильному монтажі системи блискавкозахисту 50% потужності імпульсного розряду йде в землю, а решта 50% перерозподіляються по мережах електропроводки і побутовими комунікаціями будинку. Тому для здійснення повного захисту від перенапруг необхідно виконати:

повторне заземлення PEN провідника на опорі введення повітряної лінії (ПЛ) в будинок
повторне заземлення крюків і кронштейнів всіх опор повітряної лінії
монтаж системи блискавкозахисту
окремий контур заземлення для блискавкозахисту, який потрібно з'єднати з основним контуром будинку
система зрівнювання потенціалів (ОСУП, ДСУП)
ступінчаста захист за допомогою спеціальних пристроїв УЗИП (пристрій захисту від перенапруг)

P.S. На цьому мабуть і все. Сподіваюся Ви зрозуміли, чим небезпечні імпульсні перенапруги і що в обов'язковому порядку необхідно від них захищатися?

Чи не підкажете, де можна дізнатися про допустиму тривалості перенапруг. У нас 245 - кілька годин на добу сумарно, а в решту часу 250-255 В. ЖКГ киває на електромережі, а мережі на комунальщіков.Хотя платимо в збутову, але вона каже, що вони беруть тільки гроші, а не ремонтують.
Як бути, якщо навіть за новим ГОСТу тільки 243В допустимо якийсь час?

Так, що Микола щоб вам даремно не оббивати пороги і не витрачати свої нерви даремно, обзаведіться автоматичним стабілізатором напруги. Це заощадить вам час, гроші і нерви.

Привіт Дмитро, підкажіть-таке питання. До будинку від ПЛ (2 дроти - фаза і нуль) зроблено відгалуження СІПом, по фасаду спуск в гофре, зовнішній ящик ВРУ, в ньому автомат 32А, лічильник, УЗО 100 мА і УЗМ50. Заземлення ТТ. Електрики пропонують встановити 2 шт ОПН на стовпі зі своїм заземленням по стовпу. Є в цьому сенс?

Євген, сенс є, тому що обмежувач перенапруг (ОПН) або іншими словами пристрій захисту від перенапруг (ПЗІП) обов'язкові до установки при повітряному вводі. Інше питання в тому, що їх можна встановити не на опорі, а в Вашому зовнішньому ВРУ.