Если исключить механические повреждения изоляции, то перенапряжение является одной из основных причин возникновения аварий как на участках ЛЭП виды линий электропередач, так и на проводке внутри дома или квартиры. А если учесть факт того, что напряжение, передаваемое по электросетям, может достигать нескольких сотен киловольт, то деформированный провод может стать причиной пожара или травмирования случайно проходящих мимо людей.
Перенапряжение: ключевые понятия и виды
Если говорить в общих чертах, то перенапряжение – это мгновенное увеличение напряжения на небольшом участке электросети или внутри электроприборов, которое приводит к нарушению изоляции провода. Особенно важно, что перенапряжение – это не продолжительный процесс. В зависимости от причины оно может длиться от доли секунды до часа. Это явление имеет нарастающий характер и представляет собой кратное соотношение воздействующего и рабочего напряжения.
То есть, интенсивность перенапряжения зависит не только от силы воздействия, но и от рабочего напряжения внутри электросети.
Само по себе перенапряжение неопасно, поскольку имеет импульсный характер. Но в случае если в результате воздействия будет нарушена целостность изоляции, результатом может стать короткое замыкание, которое, в свою очередь, становится причиной аварийной ситуации на участке ЛЭП или поломки прибора.
Причины для возникновения перенапряжения могут быть разные, начиная от удара молнии и заканчивая коротким замыканием. В целом их можно разделить на внешние и внутренние.
Внутренние причины перенапряжения: основные характеристики
Внутренние перенапряжения в электрических сетях чаще всего возникают в результате переходных или пограничных процессов. К примеру, перепад напряжения, возникший в результате короткого замыкания или нестабильного режима работы прибора. По большей части такие процессы происходят внутри зданий или помещений и являются следствием нарушений монтажа электропроводки (грамотное проектирование внутреннего электроснабжения исключает такие ошибки) или эксплуатации электроприборов разной мощности.
Внутренние перенапряжения делятся на:
- коммутационные;
- квазистационарные.
Коммутационные перенапряжения электросети возникают в результате резкой смены режима работы. Такое может произойти в процессе включения или отключения, а также ликвидации последствий короткого замыкания или АПВ (аварийного повторного включения).
Квазистационарные перенапряжения возникают в результате неблагоприятных сочетаний параметров схемы и могут длится довольно долго. К примеру, к этой категории относятся односторонне питаемые генератором ЛЭП.
В условиях жилого дома или здания ситуации перенапряжение, случившееся по внутренним причинам, возникает не так часто, так как напряжение в большинстве случаев не превышает показателя в 220 V.
Внешние причины перенапряжения: основные характеристики
Главной причиной внешнего перенапряжения является удар молнии или грозовое перенапряжение.
Молния – это искровой разряд в длинных воздушных промежутках. Они делятся на нисходящие и восходящие, и сами удары могут различаться по продолжительности. Наиболее опасными считаются прямые удары молний в токоведущие части, а также в заземленные участки, которые могут перенаправить полученный заряд на токоведущие части электросети. Молния оказывает на приборы или ЛЭП не только электромагнитное воздействие, которые и становится причиной возникновения перенапряжения, но еще и тепловое и механическое, которые также могут послужить источником нарушения целостности изоляции.
Но даже если молния попала не непосредственно в участок электросети, а в землю неподалеку, тоже может возникнуть перенапряжение. Оно еще называется индуктированным из-за увеличения интенсивности электромагнитного поля вокруг пострадавшего от удара молнии участка. Распространяющаяся в результате волна вызывает резкий скачок напряжения внутри приборов или участках электросети, расположенных рядом.
Необходимо учитывать также, что и сами линии электропередач нередко становятся источником возникновения перенапряжения (Качественный монтаж воздушных линий электропередач снижает риск повреждения изоляции) на участках, располагающихся в значительном отдалении от прямого удара молнии. Дел в том, что так называемая волна перенапряжения с довольно большой скоростью движется вдоль ЛЭП с малым коэффициентом затухания. В результате один удар может привести к одновременному возникновению участков порыва изоляции, расположенных в нескольких местах.
Последствия перенапряжения электрической сети
Если скачок напряжения произошел на линии электропередач в результате удара молнии, то последствием станет авария на участке сети, что, в свою очередь, приведет к обесточиванию населенных пунктов, целых жилых районов или предприятий. Но и на бытовом уровне перенапряжение нередко становится причиной нарушения нормального уклада жизни.
Приборы, работающие в диапазоне 195-225V и питающиеся от сети с напряжением в 220V, способны противостоять кратковременным скачкам без каких-либо последствий. Но более продолжительные нарушения, а также резкое увеличение мощности может стать причиной поломки прибора, а некоторых случаях короткого замыкания.
Владельцам дорогостоящей техники особенно важно знать, что поломка бытовых или цифровых приборов, а также последствия перенапряжения в участке электропроводки внутри помещения не являются страховым или гарантийным случаем.
Методы и способы защиты от перенапряжения
Основным способом защиты техники и проводки внутри отдельно стоящего здания или сооружения является молниезащита. Она состоит из:
- Молниеприемника, который «захватывает» грозовые удары и переводит их на систему заземления. Существуют стержневые, тросовые и сетчатые молниеприемники.
- Токоотвода, предоставляющего собой проводник, обеспечивающий максимально быстрое и безопасное переведение электрического заряда от молниеприемника к заземляющему устройству.
- Заземляющее устройство, создающего путь наименьшего сопротивления электрическому току для равномерного и безопасного распределения его по земле.
Защита от внутреннего перенапряжения осуществляется с помощью приборов, целью работы которых является контроль качества подачи электроэнергии (проверить состояние сети и качество электроэнергии помогают услуги электролаборатории) и защита от скачков напряжения. К ним относятся:
- реле контроля напряжения или РКН;
- датчики повышенного напряжения или ДПН;
- стабилизаторы.
РКН не защищает электропроводку от перенапряжения, а контролирует ее состояние. В случае резкого скачка оно в автоматическом режиме отключает участок сети от источника с целью исключения вероятности возникновения короткого замыкания.
ДПН работает по схожему принципу и часто устанавливается вместе с устройством защитного отключения.
Стабилизаторы – это приборы, ключевой задачей которых является предотвращение образования перенапряжения в сети с помощью нормализации разностных показателей подающихся потенциалов до требуемого параметрами сети на выходе. Устанавливаются они на монтаж электрического щита. Однофазные стабилизаторы предназначены для стабилизации сети в одном помещении, а двух- и трехфазные подходят для обслуживания целого здания или сооружения.
Существует несколько разновидностей стабилизаторов:
- релейные – наиболее простые и доступные по цене, но не отличающиеся высокой точностью и издающие фоновый шум;
- сервоприводные – более точные и способные выдержать до 200% мощностной нагрузки;
- инверторные – отличаются высокой точностью и полной бесшумностью работы.
В выборе стабилизатора для дома или здания очень важно учитывать его эксплуатационные параметры.
- Полная и активная выходная мощность. Она определяет степень нагрузки на прибор. Чем выше это значение, тем большее количество приборов можно подключить к сети, которую обслуживает стабилизатор.
- Минимальное и максимальное входное напряжение. Этот параметр устанавливает ограничения входящего напряжения сети, к которому подключается прибор.
- Уровень и стабильность выходного напряжения. Указывает на максимально допустимые параметры сети, возникающие в результате эксплуатации стабилизатора.
Помимо вышеуказанных параметров, стоит также учитывать требования к условиям использования и количество разъемов для подключения.
Специалисты не советуют экономить на установке приборов, защищающих от перенапряжения. Именно они смогут защитить ваш дом от вероятности поломки техники, возникновения короткого замыкания и следующего за ним пожара, а также многих других проблем, связанных со скачками напряжения в электрической сети.
