Аппараты защиты. §4 из 7. Защита от скачков напряжений в базовом диапазоне 0,4 кВ.

В предыдущих разделах были рассмотрены такие опасные режимы, как короткое замыкание, перегрузка сети и воздействие высоковольтного импульса. Однако существует ещё один вид угрозы, способный возникнуть даже при технически исправной электропроводке и добросовестной эксплуатации — межфазный перекос напряжения.

В системах электроснабжения многоквартирных домов однофазные потребители подключаются по схеме: один фазный проводник и один нулевой рабочий проводник, связанный с нейтралью трансформатора (центр «звезды»). Существенным недостатком такой схемы является невозможность обеспечить идеально равномерное распределение однофазной нагрузки по трём фазам.

На практике нагрузка по фазам распределяется случайным образом. Например, на одной фазе может оказаться группа квартир с малым энергопотреблением, тогда как другая фаза может быть нагружена множеством мощных потребителей (кондиционеры, системы тёплого пола, водонагреватели и т. п.). Возникающая фазная асимметрия (перекос фаз) приводит к увеличению тока по нулевому проводнику, его дополнительному нагреву и, в предельных случаях, к повреждению или обрыву нуля.

При обрыве нулевого проводника происходит перераспределение фазных напряжений между однофазными нагрузками. В результате в одних квартирах напряжение может существенно снизиться, тогда как в других — приблизиться к межфазному значению порядка 380 В. Такое перенапряжение способно вывести из строя даже находящуюся в режиме ожидания бытовую электронику: кондиционеры, СВЧ-печи, телевизоры, компьютеры, импульсные блоки питания и зарядные устройства.

Для предотвращения повреждений в подобных ситуациях применяется устройство контроля напряжения — реле напряжения.

⸻

Принцип работы реле напряжения

Реле напряжения представляет собой электронное устройство непрерывного контроля действующего значения сетевого напряжения. В его состав, как правило, входят:
• измерительный вход (делитель напряжения);
• аналого-циифровой преобразователь или компаратор;
• микроконтроллер или логическая схема обработки;
• исполнительный орган (электромагнитное реле или силовой ключ);
• цепи выдержки времени (задержка включения/отключения).

Устройство постоянно измеряет напряжение сети и сравнивает его с заданными пользователем порогами — верхним и нижним пределами допустимого диапазона.

Алгоритм работы следующий:
1. Нормальный режим.
При нахождении напряжения в допустимом диапазоне силовые контакты замкнуты, питание потребителей осуществляется в штатном режиме.
2. Выход напряжения за пределы.
При превышении верхнего порога или снижении ниже нижнего порога схема сравнения формирует управляющий сигнал.
3. Отключение нагрузки.
Исполнительное реле размыкает цепь питания, полностью обесточивая защищаемую линию.
4. Контроль восстановления.
После возврата напряжения в нормальный диапазон устройство выдерживает заданную задержку (обычно 5–300 секунд) и только затем повторно включает нагрузку. Это особенно важно для компрессорной техники (холодильники, кондиционеры).

Следует подчеркнуть, что реле напряжения не стабилизирует напряжение и не обеспечивает бесперебойное питание. Его задача — именно защитное отключение при недопустимых отклонениях параметров сети. Функции стабилизации выполняют стабилизаторы напряжения, а резервирование — источники бесперебойного питания (ИБП).

⸻

Резюме простым языком

Реле напряжения — это «сторож сети». Оно постоянно следит за напряжением в розетке и мгновенно отключает квартиру, если напряжение стало слишком высоким или слишком низким.

Это нужно потому, что при обрыве нуля в доме напряжение в квартире может внезапно подскочить почти до 380 В и сжечь бытовую технику.

Важно понимать:
• УЗИП защищает от очень коротких импульсов (например, от молнии).
• Реле напряжения защищает от длительного опасного повышения или просадки напряжения.

Поэтому УЗИП не может заменить реле напряжения: они защищают от разных по природе угроз. Для полноценной защиты электроустановки эти устройства должны применяться совместно.