Что такое перенапряжение в электричестве
Перенапряжение в электросети и в чем его опасность: разновидности и способы защиты
Качество электроснабжения наших жилищ и объектов общего пользования регламентировано Государственным стандартом. В настоящее время номинальным напряжением считается 230V, допустимые отклонения плюс/минус 10%.
Значение напряжение, превышающее эти цифры, называется перенапряжением электросети. Оно может носить импульсный или колебательный характер и имеет, как правило, небольшую длительность – несколько миллисекунд.
Но даже этих нескольких миллисекунд достаточно, чтобы нанести значительный ущерб бытовой технике. Тем более что она даже в штатном режиме постоянно находится под повышенным напряжением.
Дело в том, что по предыдущему стандарту номинальное напряжение равнялось 220V и на это напряжение и была рассчитана вся выпускаемая электротехника. Многие из этих приборов используются и сейчас, при новом номинале 230V.
В данной статье мы расскажем вам о причинах скачков напряжения и о способах защиты от перенапряжения.
Главная опасность перенапряжения электросети
Одним из уязвимых мест электроприборов, а также электропроводов и кабелей является их изоляция.
Она может выдержать лишь некоторое определенное значение увеличения напряжения. Эти значения, как правило, указываются в технических паспортах изделий и в инструкциях по эксплуатации.
Опасность пробоя изоляции в результате скачка напряжения усугубляется еще и тем, что сама изоляция может иметь дефекты, обусловленные самыми разными причинами:
Когда на все эти факторы накладывается перегрузка в электросети, то может произойти короткое замыкание, возгорание электропроводки, непоправимые повреждения электроприборов, пожар.
Перенапряжение особенно опасно в старых домах, оборудованных старыми проводками, где не проводятся систематические профилактические осмотры, где систематически допускается перегрев розеток.
Особенно уязвимы в этом отношении незаземленные электросети. Краткосрочный скачок напряжения или разряд молнии при грозе может вывести из строя дорогую электротехнику – холодильники, телевизоры, компьютеры, которые, в большинстве случаем, не оборудованы специальной защитой от таких аварийных ситуаций.
Причины возникновения перенапряжения
Грозовая деятельность
Это самая опасная из аварийных ситуаций, потому что грозовые разряды имеют очень большую мощность. Разряд молнии может попасть непосредственно в электрическую сеть, поразив провод воздушной проводки, или попасть в молниеотвод.
Но даже если разряд молнии произойдет и на некотором расстоянии, электросеть может получить повреждения в результате электромагнитного воздействия и перенапряжения.
При таких ударах импульс перенапряжения может достичь значения в десятки тысяч вольт всего за микро-доли секунды.
Надо знать, что даже если здание и оборудовано молниеотводом, это не обеспечивает стопроцентную защиту от поражения разрядом: значительная его часть уйдет в землю, а остающаяся энергия в произвольном порядке распределится по электросети здания.
Коммутационная нагрузка
Во время включения или отключения мощных агрегатов возникают резкие изменения в стационарном режиме работы сети.
В контурах могут возникнуть колебания с частотой до сотен килогерц. Пиковые скачки напряжения, соответственно, будут также значительными.
Причиной критического перенапряжения в сети и выхода из строя электрооборудования может стать, например, отключение мощного силового трансформатора и мгновенного освобождения накопленной им энергии в виде магнитного насыщения.
Аварийные обрывы в сетях
Частым типом аварий в сетях бывает так называемый «обрыв нуля», иначе говоря, обрыв нейтрального проводника в трехфазной электросети.
Возникает такое явление как «перекос фаз», поскольку напряжение перераспределяется в зависимости от того, какова фазная нагрузка.
Такие аварийные ситуации чаще всего происходят на трансформаторах, которые не имеют соответствующего компенсирующего оборудования.
Электростатические факторы перенапряжения электросети
Есть материалы, способные накапливать и сохранять электрический заряд. Это их свойство многократно усиливается в сухом воздухе. Такие электростатические потенциалы не ощущаются до тех пор, пока не происходит разряд.
Происходит разряд совершенно неожиданно, если случайно прикоснуться к трубам или батареям отопления, или к металлическим частям подключенной к электросети аппаратуры.
Накопить на себе электростатический потенциал в несколько тысяч вольт можно, если походить в диэлектрической обуви по ковровому покрытию.
При прикосновении к корпусу подключенного к сети оборудования, к примеру, к корпусу компьютера, произойдет разряд длительностью в несколько наносекунд.
Этого разряда может оказаться достаточно, чтобы вывести из строя некоторые электронные детали вашего компьютера.
Способы защиты электросети
Прежде всего, электросети должны быть изначально смонтированы с учетом требований ГОСТа и должны быть оборудованы всеми необходимыми устройствами защиты от перенапряжений.
Невозможно стопроцентно защитить электросети от импульсных перенапряжений, но снизить их значения до безопасного уровня вполне возможно.
Производители современной электротехнической аппаратуры знакомы с этими рисками, поэтому изделия производятся с определенным запасом критической чувствительности к пиковым значениям перенапряжения.
Но пользователям бытовой аппаратуры нужно принять и собственные меры защиты:
Защитив свое жилище таким образом, вы значительно снизите риск повреждения своей электросети и электроприборов в случае аварийных перенапряжений в сети и случайных разрядов молнии.
Что такое перенапряжение? Виды перенапряжений и их опасность
Перенапряжение – это скачкообразное увеличение уровня напряженности в любой точке ЛЭП или электроустановки. Это явление опасно для состояния изоляции электрооборудования и, следовательно, представляет угрозу для оборудования и здоровья людей.
Качественные характеристики перенапряжений в электросети
По силе их классифицируют
Интересное видео об импульсном перенапряжении:
Классификация по месту возникновения перенапряжения
Кроме того, внутренние перенапряжения классифицируют на:
Рассмотрим каждую разновидность в отдельности.
Для данной разновидности атмосферных явлений характерна высокая величина номинала напряжения, которая может достигать нескольких десятков тысяч вольт за период времени до 1мсек.
Ещё одно видео о защите от перенапряжений:
Причинами возникновения коммутационных перенапряжений являются
3. Электростатические перенапряжения возникают в основном в сухих средах при скапливании электростатического разряда, которые формируют электростатическое поле.
4. Переходные перенапряжения возникают под влиянием напряжений промышленной частоты.
Такие явления возникают вследствие внутренних повреждений из-за дефектов фаза/корпус, обрыва нейтрального проводника и пр. частота таких процессов равна частоте сети.
Что такое перенапряжение? Виды перенапряжений и их опасность
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.
Что такое перенапряжение?
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.
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:
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:
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?
31 комментариев к записи “Что такое перенапряжение? Виды перенапряжений и их опасность”
отлично освежает даже то что и незнал
Добрый день.
Ну вот я поставил УЗИП после УЗО,но до автоматов.
При срабатывании УЗИП УЗО отключит ток.
Вот всё думаю,правильно я сделал.
Да…Линия у нас воздушка.Трансформатор метрах в 600,и всё это хозяйство на возвышенности.
Александр, в следующих статьях я расскажу про все уровни защиты, как для квартиры, так и для частного дома.
Будем ждать, спасибо.
В очередной раз не устану говорить как же Вы классно оформляете статьи. Продолжаю изучать электричество на Вашем сайте.
Спасибо за знакомство с различными видами перенапряжения!
Здравствуйте, подскажите пожалуйста про вот такое устройство УЗМ-50М,УЗМ-51М. Импортных аналогов не нашел. Может ли это устройство заменить УЗИП и если да, то как его монтировать в щите, где он должен стоять, после вводного автомата, после УЗО или каком либо другом месте? Или вообще не стоит связываться?
Андрей, устройства УЗМ-50М и УЗМ-51М служат для защиты электрооборудования от превышения или понижения напряжения больше нормируемого. Например, у Вас оборвался рабочий нулевой проводник на одном из этажей жилого дома. Напряжение сразу же распределилось по-разному на каждой фазе, где то практически 0 (В), а где то превышает 300 (В). Вот УЗМ-50М и УЗМ-51М отключит Вашу квартиру от такого «некачественного» напряжения и спасет электрические приборы.
Устройства для защиты от перенапряжений, сокращенно УЗИП- это совсем другие устройства, которые защищают от импульсных перенапряжений при грозе и т.п. В комментарии не освятить все нюансы установки УЗИП или ОПН — я планирую написать об этом подробную статью.
Спасибо огромное за ответ. Я конечно понимаю, что вопрос достаточно сложный и многогранный, но все-же спрошу. Какие средства защиты, Вы порекомендуете для установки в щит для защиты людей, техники и самого деревянного дачного дома. Автоматы, УЗО и дополнительное заземление это понятно. Имеются ввиду УЗИП, ОПН, УЗМ и т.д. Что касается УЗИП, читал, что у некоторых УЗИП выводит из строя весь щит (взрываются). Я несколько далек от профессии электрика, а в данный момент как раз собирается щит. Схема питания TN-C-S.
УЗИП в ВРУ (вводном щитке) обязательно, если ввод в дом запитан с воздушной линии. Это так сказать, называется первой ступенью защиты от перенапряжений. Современные УЗИП на базе варисторов ведут себя более менее «спокойно».
Здравствуйте Дмитрий, не могли бы вы в следующих ваших статьях рассказать о природе и физическом смысле такого явления как феррорезонанс напряжений если вас не затруднит конечно. Заранее благодарен.
Уважаемый дмитрий объясните почему при грозе происходит «посадка напряжения»? заранее благодарен
При грозе возникают перенапряжения — об этом я писал в статье. Во время перенапряжения может возникнут пробой изоляции, что может привести к короткому замыканию, а, как Вы уже знаете, при коротком замыкании напряжение в месте КЗ всегда равно нулю и увеличивается по мере отдаленности от этой точки.
Здравствуйте,Дмитрий.Подскажите насколько эффективны РММ47 и ОПС.И как правильно их подключать(монтажная схема).Спасибо.
Не подскажете, где можно узнать о допустимой длительности перенапряжений. У нас 245 — несколько часов в сутки суммарно, а в остальное время 250-255 В. ЖКХ кивает на электросети, а сети на комунальщиков.Хотя платим в сбытовую,но она говорит,что они берут только деньги,а не ремонтируют.
Как быть, если даже по новому госту только 243В допустимо какое-то время?
Так, что Николай чтобы вам попусту не оббивать пороги и не тратить свои нервы зря, обзаведитесь автоматическим стабилизатором напряжения. Это сэкономит вам время, деньги и нервы.
Здравствуйте Дмитрий, подскажите-такой вопрос. К дому от ВЛ (2 провода — фаза и ноль)сделано ответвление СИПом, по фасаду спуск в гофре, наружный ящик ВРУ, в нём автомат 32А, счётчик, УЗО 100 мА и УЗМ50. Заземление ТТ. Электрики предлагают установить 2 шт ОПН на столбе со своим заземлением по столбу. Есть в этом смысл?
Евгений, смысл есть, т.к. ограничитель перенапряжений (ОПН) или другими словами устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) обязательны к установке при воздушном вводе. Другой вопрос в том, что их можно установить не на опоре, а в Вашем наружном ВРУ.
В продаже есть ОИН и ОПН(С)-чем они различаются?
Оба этих устройства имеют одинаковую функцию, т.е. защищают электрическую сеть от импульсных перенапряжений. Отличаются между собой названием и заявленными характеристиками.
Дмитрий!Когда же выйдут статьи про монтаж УЗИП?Очень жду.Посмотрел цены на Узип импортных производителей-очень дорогие от 17000т.р при 3Х фазном вводе.ИЭК подешевле,но какое у них качество?Как вы думайте?
В конце статьи сказано, что для осуществления полной защиты от перенапряжений нужно отдельный контур заземления для молниезащиты соединить с основным контуром дома. Разве не правильнее наоборот не соединять контур для молниезащиты и контур заземления дома. Зачем дополнительно снабжать в случае грозоразряда систему электроснабжения дома грозовым перенапряжением. Пускай через контур заземления молниезащиты по максимуму в землю уходит. Оно и так на систему электроснабжения наведется, а мы его еще и усилим, соединив контуры…
Вопрос по пункту «отдельный контур заземления для молниезащиты, который нужно соединить с основным контуром дома» — то есть вы точно уверены, что при максимальном ударе молнии, человек держащийся за корпус заземлённого компьютера(к примеру)(при средней сухости кожи/обуви/пола)болезненно не ощутит часть того тока?
Денис, а что вам даст знание того, что было 220, стало 230? Что радикально изменилось/изменится от того, что напряжение изменилось в пределах ранее установленного допуска 220В +/-10%, т.е. 22В? Вся современная импОртная техника наверняка уже на 230 сделана, с теми же +/-10%. Как работала одна, так и вторая будет.
Вячеслав, если вы поясните, зачем человек в грозу держался за корпус компьютера, заземленный, я попытаюсь пояснить остальное.
Вставлял флешку и задумался, держась за корпус…
У вашего кампутёра передняя панель из чугуния, или пластика? Флешка «из того же материалу»? Какая деталь флэшки касается корпуса и ваших пальцев, скажете? В вашей домовой сети нет защиты от перенапряжений. Тогда зачем работаете при грозе?