Обмежувач перенапруги на захисті електронної та побутової техніки

У міських умовах напруга в мережі в основному стабільно 220 ... 230 Вольт. ДСТУ допускає відхилення рівня напруги від 220 В на 5%, і дійсно, напруга в 230 В не небезпечно для домашньої техніки, а при 210 В просто трохи тьмяніше будуть світити лампочки в люстрі. Проте з різних причин в мережі постійно трапляються коливання напруги - провали чи підвищення напруги.

Провали напруги - це короткочасне «просідання» напруги на 15-20 або більше відсотків від номіналу на декілька десятих доль секунди.

Провали напруги провокують споживачі енергії, коли одночасно включають в мережу такі прилади, як обігрівачі, мікрохвильові печі, електрочайники та пральні машини. Такий перепад напруги відстежується по яскравості ламп розжарювання. При цьому у момент включення, наприклад, електрочайника, світло короткочасно меркне.

Підвищення напруги - це ситуація симетрична провалу. Спостерігається різке збільшення напруги в розетках. Провокується відключенням тих же самих потужних споживачів.

Описані перепади напруги трапляються в мережах, що працюють в штатних режимах і, як правило, не призводять до фатальних наслідків. Але бувають і неприємності гірше - наприклад, така як стрибок напруги (перенапруги).

Перенапруга - це ситуація, при якій напруга миттєво зростає до 260 В і вище. Практично ВСЯ побутова техніка, включена в момент "стрибка" напруги в електромережу підштукатуркою, виходить з ладу. І при цьому підвищується ймовірність виникнення пожежі.

У мікрохвильовій печі, телевізорі, відеомагнітофони, наприклад, згорає імпульсний блок живлення - з вигляду маленький пристрій, але при ремонті стоїть аж ніяк немаленьких грошей. В середньому ремонт побутової техніки обходиться в 200-500 гривень за кожну одиницю, і це при хорошому збігу обставин (коли техніку ще можна відремонтувати).

Менше піддаються впливу перенапруги холодильники і пральні машини. Втім, іноді горять і вони. Якщо в результаті перенапруги згорів холодильник, в гіршому випадку доведеться міняти мотор і закачувати новий фреон, в кращому - вентилятор, термодатчик і таймер.

Вартість повного відновлення холодильника коливається в районі 2-3 тис. грн. Вартість ремонту пральних машин (у них, як правило, згорає блок управління або мотор) починається від 400 грн. і може досягати 700-1000 грн.

Причин стрибків напруги теоретично може бути багато. Адже від електростанції до кінцевого споживача (телевізора або комп'ютера) електроенергія проходить через безліч ділянок ..

У теорії на кожній з цих ділянок можливий збій. Причиною може стати що завгодно:

перевантаження електричної мережі(з кожним роком енергоємність житла неухильно зростає);
несприятливі погодні умови, там, де живлення зроблено повітряною лінією (вітер, що звалив дерево - основна причина обриву нульових проводів);
короткі замикання в електричній мережі;
поганий контактв місцях з'єднання нульових провідників;
крадіжка кольорового металу (проводів);
стара, неякісна електропроводкавнутрішньо-будинкової мережі;
помилки обслуговуючого персоналу.

До того ж не варто заперечувати, що винуватцем перенапруги, наприклад на майданчику з трьох-чотирьох квартир, може виявитися мешканець, що самовільно регулює "гвинтики" і "шпунтики" в поверховому щитку.

Прорахувати наперед, коли відбудеться перенапруга і відключити перед цим всі свої електроприлади НЕМОЖЛИВО!

В даний час існують різні пристрої для захисту побутової, аудіо-, відео-, комп'ютерної техніки від перенапруги.

Розглянемо деякі з них:

Реле контролю напруги

Принцип дії даного пристрою простий - воно "відстежує" напругу в мережі і при виході його за допустимі межі відключає споживачі від мережі. Тим самим, заступаючи шлях підвищеній напрузі до Ваших дорогих побутових приладів. А при поверненні напруги живлення в норму автоматично підключає споживачі до мережі з затримкою часу, необхідною для проведення аналізу стану мережі.

Мережевий фільтр

У робочому режимі він виконує дві функції - відсікає високовольтні сплески і фільтрує високочастотний шум, а в разі аварії і перенапруги зможе відключити включену в нього техніку.

Обмежувач перенапруги

Це автоматичний вимикач із захистом від перевищення і «стрибків» мережевої напруги.

Типова схема установки захисних елементів зонного захисту представлена нижче:

Захисні пристрої класу В, газові або повітряні розрядники зі струмом розряду від 45 до 60 кА (10/350 мкс), встановлюються на вводі в будинок (у ввідному щиті, в ГРЩ або ж у спеціальному боксі).

Захисні пристрої класу С у вигляді потужних варисторних модулів з струмами розряду порядку 40 кА (8/20 мкс) - на інших розподільчих щитах.

Захист класу D, варисторні модулі з струмом розряду 6 - 8 кА або всілякі фільтри з вбудованим варисторним захистом встановлюється безпосередньо біля споживача.

Захист класу В повинен встановлюватися обов'язково на об'єктах які мають повітряний ввід і відповідно чия мережа може бути підвержена грозовому розряду. У разі підземного кабельного вводу достатня установка захистів класу С і D.

Наведені цифри по струмах для захистів за даною схемою істотно перевищують вимоги нормативу, проте розумне посилення всіх рубежів захисту дає гарантію багаторічної безаварійної роботи елементів і забезпечує істотно менші залишкові напруги.

Встановлення запобіжника в першій ступені захисту між нульовим робочим (N) і нульовим захисним (PE) провідниками необов'язкова, оскільки захисні пристрої розташовані безпосередньо біля точки розділення PEN провідника на N і PE провідники. У другій ступені захисту між N і PE провідниками встановлюватися обмежувач перенапруги, оскільки при видаленні від точки поділу PEN провідника і збільшенні довжини електричних кабелів індуктивність і, відповідно, індуктивний опір жив кабелів току розряду блискавки різко зростає. У результаті цього можливе виникнення різниці потенціалів між елементами обладнання, підключеного до N і PE провідникам.

Так само при установці захисних пристроїв дуже важливо, щоб відстань між сусідніми ступенями захисту була не менше 7-10 метрів по кабелю електроживлення. Виконання цієї вимоги необхідно для правильної роботи захисних пристроїв. У момент виникнення в силовому кабелі імпульсного перенапруження, за рахунок збільшення індуктивного опору металевих жил кабелю забезпечується необхідна тимчасова затримка в зростанні імпульсу перенапруги на наступному ступені захисту, що дозволяє забезпечити почергове спрацьовування обмежувачів перенапруги від більш потужних до менш потужним. В разі необхідності розміщення захисних пристроїв на більш близькій відстані або поруч (в одному щиті) необхідно використовувати штучну лінію затримки у вигляді дроселя з номінальним струмом мережі.

Підключення пристроїв захисту до РЕ рекомендується робити окремим провідником і зводити шинні вирівнювання потенціалу (ШВП). Таке підключення дозволяє звести до мінімуму стрибок потенціалу в результаті спрацьовування пристроїв захисту від імпульсного перенапруження.

У разі застосування пристроїв УЗО, обмежувачі перенапруг класів В і С необхідно

розміщувати на лінійній стороні УЗО, щоб струми розряду і струми витоку, що протікають через них на РЕ провідник, не викликали спрацьовування УЗО. До того ж у разі установки обмежувачів перенапруги класів В і С на сторону навантаження УЗО, останнє може бути виведено з ладу струмом розряду блискавки, що неприпустимо з погляду забезпечення електробезпеки.

Обмежувачі перенапруг класу D можна встановлювати після УЗО на стороні навантаження для захисту обладнання від диференціальних перенапруг між фазним провідником L і нейтраллю N. В цьому випадку імпульсні струми розряду будуть протікати між L і N провідниками, не відводять на захисний РЕ провідник.

При даній схемі середня точка двох варисторів підключається до РЕ провідника через розрядник, який не дозволить струмам витоку варисторів викликати помилкове спрацьовування УЗО. У даній схемі необхідне застосування УЗО типу S з тимчасовою затримкою спрацьовування. Однак слід зазначити, що питання застосування УЗО на об'єктах, де необхідне забезпечення електроживлення по першій категорії, на даний момент часу залишається не вирішеним. ПУЕ видання 7-е 1999 передбачає застосування УЗО в електроустановках житлових, громадських, адміністративних та побутових будівель.