Перепады напряжения в квартире и частном доме: причины, последствия и способы защиты

Бытует мнение, что сильные перепады напряжения опасны только для индивидуальных домов и коттеджей, а многоквартирные дома защищены от них при помощи пробок, автоматов и других устройств. На самом деле эта проблема актуальна как для жителей частного сектора, так и для владельцев квартир.

В этой статье мы ответим на главные вопросы электробезопасности: из-за чего возникают перенапряжение в сети? В каких ситуациях устройства электрической защиты («автоматы» и пробки) не справляются со своей задачей? К каким последствиям могут привести сильные перепады напряжения? Какие современные способы защиты от них существуют?

Из-за чего «скачет» напряжение?

Проведение сварочных работ. В многоквартирных домах самой распространенной причиной перенапряжения является использование соседями мощных электроприборов и оборудования. К примеру, это может быть сварочный аппарат. При его включении пиковые нагрузки способны выжечь электропроводку.

Бытовые электронагреватели. Осенью, когда в квартирах падает температура, а отопление еще не включили, многие владельцы квартир начинают использовать отопительные электроприборы, тем самым в разы увеличивая нагрузку на электросеть.

Перегрузка электросети. Многоквартирные дома, построенные в XX веке, не были рассчитаны на современный уровень энергопотребления. Он увеличился в несколько раз. Сейчас в среднестатической квартире используется более 20 электрических приборов – компьютеры, телевизоры, игровые приставки, фены, микроволновки, утюги, пылесосы, электрочайники и многое другое. В старых домах, в которых не было капитального ремонта с заменой электропроводки, риск аварии увеличивается с каждым новым электроприбором, приобретенным жильцами. 

Удар молнии. Отсутствие или неисправность грозозащиты на здании может привести к попаданию молнии. В этом случае огромная сила тока (200 килоампер и выше) способна привести к самым печальным последствиям, вплоть до пожара.

Ошибки при монтаже проводки, кустарный ремонт. Нарушение технологии монтажа и схем подключения, использование материалов, не соответствующих правилам электробезопасности, замена проводки или её ремонт лицами, не имеющими опыта и допуска, приводят к скачкам напряжения и авариям электросети. 

Обрыв «нуля». Так называемый «нулевой» провод, который соединен с заземлением трансформатора, обеспечивает выравнивание напряжения. Его окисление или перегорание приводит к так называемому «перекосу» фаз. При этом пострадают все квартиры на площадке и те, что расположены выше этажа с поврежденным «нулевым» проводом.

Последствия перепадов напряжения

Выход из строя бытовой техники. Домашняя электроника и бытовая техника с каждым годом становится всё более сложной и чувствительной к току «низкого качества». Незначительные, но постоянные перепады напряжения могут оказывать на технику такое же губительное влияние, как одномоментный резкий скачок. Даже небольшие отклонения, не превышающие 10% от нормы, приводят к сбросу настроек и сбоям в блоках управления электротехники и оборудования.

Частые перенапряжения, достигающие 25%, вдвое сокращают рабочий ресурс домашней техники. Более сильные скачки способны «убить» сетевое оборудование, блоки питания электроники, сенсорные панели и блоки управления. Также нужно учесть, что электроника и бытовая техника может выйти из строя не только из-за высокого, и из-за слишком низкого напряжения. К примеру, холодильники реагируют на него остановкой работы и потом плохо запускаются.

Важная деталь – если причиной поломки электрического прибора стал перепад напряжения в сети, то в большинство производителей не возьмут его в ремонт, даже если он будет на гарантии.

Удар током. При обгорании нулевого провода в электрощитке в сети пропадает «ноль»: это означает, что металлические корпуса электрических приборов окажутся под напряжением и жители квартир подвергаются риску удара током.

Пожар. Худшее, что может произойти при перенапряжении – это искра в диэлектрическом слое проводки, провоцирующая электродугу. Она зачастую и становится причиной пожара.

Помогают ли способы электрозащиты, которые стоят «по умолчанию»?

Тут вполне резонно задать вопрос – разве пробки не обеспечивают защиту от тех ситуаций, которые описаны выше?

На этом моменте стоит остановиться подробнее. Стандартным напряжением в электросети является 220 В. Защита в виде плавких предохранителей предусматривает колебания от 198 В до 242 В. При «скачках» в этом диапазоне пробки действительно защищают от перегрева проводки, коротких замыканий и возгорания, обесточивая сеть при резком повышении напряжения.

Между тем такие средства не способны обеспечить полную электробезопасность – к примеру, при ударе молнии импульс проходит по сети настолько быстро, что пробки просто не успевают сработать. На сегодняшний день плавкие предохранители морально устарели – есть гораздо более эффективные средства электрозащиты. 

Устройства для защиты от перепадов напряжения

Сетевые фильтры. Самое простое и часто используемое в быту решение для защиты от перенапряжения – это сетевой фильтр, устройство с розетками и выключателем. Предназначено для подключения «чувствительной» электротехники, которой могут повредить даже небольшие перепады напряжения.

Система защиты в таких устройствах очень проста -  катушки индуктивности и конденсаторы, что позволяет выравнивать скачки до 500 В, с током нагрузки не выше 15 А. Многие современные бытовые электроприборы имеют аналогичную встроенную защиту.

Стабилизаторы напряжения и ИБП

Стабилизаторы – это более мощные аналоги сетевых фильтров: они обеспечивают защиту от скачков напряжения и короткого замыкания, «очищают» высокочастотные помехи. Мощные стабилизаторы монтируются для всей сети – чаще всего их устанавливают в частных домах, загородных коттеджах, то есть там, где электросеть отличается нестабильностью напряжения. Менее мощные модели могут быть установлены для защиты какого-нибудь отдельного устройства – например, дорогого холодильника, чувствительного к качеству тока.  

В электросетях с напряжением 220 В устанавливаются однофазные стабилизаторы. Для сетей 380 В нужен трехфазный или три однофазных стабилизатора.

Ограничители перенапряжения. ОПН обладают компактными размерами, чаще всего используются в индивидуальных домах. В их конструкцию входит варистор. При перепаде напряжения, нелинейный резистор шунтирует возникшую нагрузку и снижает величину сопротивления.

Датчики повышенного напряжения. ДПН применяется в сочетании с автоматом или устройством защитного отключения (УЗО). После того, как такой датчик определяет превышение напряжения, УЗО производит размыкание цепи.

Источники бесперебойного питания. ИБП представляют собой комбинированные устройства: они объединяют в себе стабилизатор и сетевой фильтр. Могут быть резервными, с двойным преобразованием и интерактивными.

В резервных ток проходит через LC-контур. Благодаря наличию встроенного аккумулятора, они обеспечивают стабильную работу электропотребителей при отключении электроэнергии. Минусом ИБП этого типа является задержка при переключении на батареи питания, которая может составлять до 15 миллисекунд.

В ИБП с двойным преобразованием переменный ток преобразуется в постоянный. На выходе для электропотребители снова подаётся переменный ток с нужным напряжением. Батареи устройства при этом подключены к сети в постоянном режиме. «Бесперебойники» такого типа наиболее дорогие, при этом сильнее нагреваются. Чаще всего такие ИБП используются для медтехники, серверов и другого оборудования, особо требовательного к надежности питания.

Интерактивные «бесперебойники» - устройства, оснащенные ступенчатым стабилизатором, который поддерживает нужное напряжение без применения аккумуляторов, что существенно продляет срок их эксплуатации. Такие ИБП подходят для компьютеров и бытовой техники.

Реле защиты: компактность и отсутствие шума

Защитные реле контактора напряжения (РКН) обеспечивают обесточивание сети при перенапряжении, при этом при его стабилизации подача электроэнергии возобновляется. Подключение реле производится после входного автомата. В зависимости от модели реле, это может быть автоматическое возобновление подачи тока, или ручное включение.

У таких устройств защиты есть ряд важных преимуществ:

• способность выдерживать значительную нагрузку (от 25 А до 60 А);
• широкий диапазон минимального и максимального напряжения;
• компактность;
• удобство и простота монтажа (на простую din-линейку);
• высокая скорость срабатывания защиты (несколько миллисекунд);
• эффективная защита от повреждения «нулевого» провода.

Еще один плюс – в отличие от стабилизаторов, которые ощутимо гудят при работе, реле работают бесшумно. Между тем у реле есть и недостатки: они не справляются с сильными перепадами напряжения и не смогут защитить от мощного импульса при ударе молнии.

УЗИП: современные устройства защиты от импульсных перенапряжений

Данное устройство лишено недостатка всех перечисленных выше приборов защиты – УЗИП способны защитить внутренние линии электросети частного дома от импульсного тока высокого напряжения. В отличие от стабилизаторов и реле, УЗИП при мощном разряде не выходит из строя: после защитного срабатывания он автоматически возвращается в стандартный рабочий режим.

Классификация таких устройств включает в себя три категории:

• B(I) – УЗИП устанавливается в главном распределительном электрощите и обеспечивает защиту от разряда молнии при её прямом попадании в систему грозозащиты;
• C (II) – выступают в качестве второго уровня защиты от молнии, а также предупреждают повреждения токораспределительной сети от перепадов напряжения (коммутационных импульсов);
• D(III) – могут иметь исполнение в виде удлинителя, модуля под розетку. Монтаж таких УЗИП осуществляется перед потребителем. Выступают в качестве последней линии защиты электропотребителей от дифференциальных перенапряжений и остаточных скачков напряжения.

Заключение

Подведем итоги. Напряжение в электросети может «скакать» по самым разным причинам, при этом последствия таких перепадов могут быть разными – от выхода из строя домашней техники до пожара. Стандартные средства защиты от перенапряжения – пробки и автоматы не всегда могут защитить проводку и электропотребителей от выхода из строя.

Чтобы обеспечить электробезопасность в частном доме или в квартире, необходимо использование более современных устройств – стабилизаторов, реле защиты, ИБП и УЗИП. Выбор устройств защиты электросети производится в зависимости от общей нагрузки, класса стойкости электропроводки, характера и периодичности скачков напряжения. Устройства должны соответствовать требованиям ГОСТ и стандартам МЭК (международной электротехнической комиссии).