Электроэнергия в России. Нормативы и реальность
Сетевые параметры в нашей стране регулируются ГОСТами, которые на 2021 год устанавливают величину номинального напряжения в однофазной/трёхфазной сети в 230/400 В с допустимым отклонением ±10% (привычные многим 220/380 В не потеряли своей актуальности и по-прежнему допустимы к применению, однако строительство новых подстанций и реконструкция старых осуществляется под стандарт 230 В).
К сожалению, на практике вышеприведённые требования выдерживаются далеко не всегда: в сетях встречаются и хронические отклонения, и резкие колебания с размахом большим разрешённых 10%.
Отметим, что среди ситуаций, в которых фактическое напряжение оказывается выше номинального, более распространены кратковременные скачки с последующим возвратом к норме. Длительно (хронически) повышенное напряжение не исключено, но встречается не столь часто, особенно по сравнению с обратной ситуацией – длительно пониженным напряжением.
Причины высокого сетевого напряжения
Хронически повышенное напряжение, если оно всё-таки наблюдается, имеет две основные причины:
- действия энергоснабжающей организации – иногда энергетики сознательно завышают параметры подаваемой в сеть электроэнергии. Делается это для обеспечения приемлемым напряжением максимального числа потребителей. Дело в том, что неизбежные потери на линии нейтрализуют «лишние вольты» и на большинстве участков энергосистемы в итоге устанавливаются нормальные сетевые показатели. Однако в некоторых точках, в частности в непосредственной близости от подстанции, фактическое значение напряжения всё же будет превышать его номинальную величину.
- перекос фаз – неравномерное распределение нагрузки между фазами в трёхфазной сети приводит к увеличению напряжения на наименее загруженной фазе. На практике к такой проблемной фазе могут быть подключены квартира или целый подъезд в многоэтажном доме, либо отдельное строение (коттедж, дача) в частном секторе.
У кратковременных скачков напряжения поводов больше:
- аварии во внешней сети или в проводке, проложенной непосредственно у потребителя – происходят по десяткам причин, среди которых общий износ инфраструктуры, применение некачественных материалов и электроустановочных изделий при монтаже питающих линий, человеческий фактор (ошибка электрика, вандализм), природные явления (удар молнии, ледяной дождь, ураган);
- сброс части нагрузки – отключение мощного потребителя (группы мощных потребителей) может вызвать непродолжительное, но достаточно сильное сетевое колебание;
- перекос фаз – как из-за асимметрии нагрузок (более сильной, чем при хронически повышенном напряжении), так и из-за проблем с нулевым проводником, обрыв которого провоцирует молниеносный бросок напряжения до критической величины;
- коммутационные процессы – изменения состояния энергосистемы (переход на другой режим работы, включение/отключение дополнительных сегментов и т.д.), часто сопровождаются вбросом в сеть высоковольтного импульса.
Влияние высокого сетевого напряжения на электрооборудование
Начнём с того, что для части электроприборов нежелательны сетевые колебания даже в разрешённых ГОСТом пределах. Возможно, они и не вызовут их немедленной поломки, но точно приведут к сбоям в работе. Примером является современный газовый котёл – его электроника может «уйти в ошибку» при минимальном превышении параметрами электропитания установленного номинала.
Вред, наносимый более серьёзным ростом напряжения (свыше 10%), прямо пропорционален величине фактического отклонения от нормы, и, кроме того, зависит от типа попавшего под его воздействие оборудования. Рассмотрим основные группы бытовых электроприёмников:
| Группа электроприёмников | Последствия при воздействии высокого напряжения |
| Изделия с классическими и инверторными электродвигателями (холодильники, насосы, компрессоры, стиральные и посудомоечные машины, кухонные комбайны) | Чрезмерный разгон двигателя (приводит к ускорению механического износа или моментальному повреждению подвижных деталей). Перегрев (с последующим возгоранием). Сбой в программном обеспечении (возможна снимаемая только перепрошивкой критическая ошибка). Поломка электронных компонентов и блоков. |
|---|---|
| Изделия с импульсным блоком питания (различная компьютерная, а также аудио- и видеотехника, принтеры, сканеры) | Импульсные БП достаточно устойчивы к повышенному напряжению, некоторые модели выдержат и 260-270 В на входе. В случае более экстремального перенапряжения выгорят входные предохранители БП. Если до этого момента часть высоковольтного импульса успеет проскочить дальше, то пострадают и другие компоненты устройства (вплоть до полного разрушения). |
| Светотехнические изделия (источники света и сопутствующее им оборудование) | Рост яркости светового потока (приводит к быстрому перегоранию ламп). Выход из строя драйверов питания у светодиодов и встроенных дросселей у люминесцентных ламп. Сбои в системе управления освещением. Взрывы и возгорания (при экстремальных перенапряжениях). |
| Нагревательное и отопительное оборудование | Повышенное тепловыделение (уменьшает срок службы нагревательных элементов и пожароопасно для всего окружающего). Сбой в программном обеспечении (при его наличии у устройства). Поломка электронных компонентов и блоков. |
| Изделия передачи и распределения электроэнергии (провода, удлинители, распаячные коробки) | Пробой изоляции с последующим возгоранием (при экстремальных перенапряжениях). |
| Прочие изделия | Перегрев (с последующим возгоранием). Сбой в программном обеспечении. Поломка электронных компонентов и блоков. |
⇒ Повышенное напряжение может навредить не только кошельку человека (ремонт вышедшей из строя бытовой техники и электроники – удовольствие не дешёвое), но и его здоровью. Прямой риск связан с возгоранием или взрывом поражённого электроприбора, косвенный – с нежелательным для глаз слишком ярким свечением ламп, а также с выделением токсичных веществ из нагретых компонентов электроприборов (некоторые фракции могут образовываться не только при открытом горении, но и просто при длительном разогреве сверх нормальной температуры, характерном для ситуации с хронически повышенным напряжением).
Защита от высокого сетевого напряжения
Основной способ – применение специальных устройств, которые не допустят повышенное напряжение до отдельной нагрузки или сразу на какой-то участок сети (во всю сеть) и таким образом исключат его негативное влияние на электроприборы.
Рассмотрим основные виды таких устройств:
| Устройство | Область применения | Типичное место установки | Работа при высоком напряжения |
| Сетевой фильтр | Защита одного прибора или группы приборов | В непосредственной близости от защищаемого оборудования | Отключение нагрузки. Осуществляется только при экстремальном перенапряжении. Конкретная граница срабатывания зависит от характеристики внутреннего варистора. |
|---|---|---|---|
| Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) | Защита участка сети или всей сети (используется только в связке с автоматическим выключателем) | Во вводном щитке | |
| Следует понимать, что напряжение, представляющее угрозу для большинства электроприборов, может быть ниже, чем напряжение способное вызвать отключающее срабатывание сетевого фильтра или УЗИП. | |||
| Реле контроля напряжения (РКН) | Защита участка сети или всей сети, в редком случае – отдельного прибора | Во вводном щитке | Отключение нагрузки. Осуществляется в случае превышения напряжением задаваемого пользователем порога. |
| Подходит только для относительно стабильных сетей. Если напряжение будет достигать установленной точки срабатывания слишком часто, то постоянные обесточивания значительно осложнят эксплуатацию подключенной нагрузки. | |||
| Стабилизатор | Защита одного прибора, группы приборов, участка сети или всей сети | В непосредственной близости от защищаемого оборудования или вводного щитка | Коррекция (при критическом значении – отключение) |
| Источник бесперебойного питания (ИБП) | Коррекция (при критическом значении – переход на АБ) | ||
⇒ Мы не включили в таблицу автоматические выключатели и предохранительные пробки, так как данные устройства предназначены для защиты от недопустимых значений тока и не могут рассматриваться как действенное средство борьбы с повышенным напряжением.
Стабилизатор и ИБП обеспечивают наиболее целостную защиту от высокого напряжения. Они понижают его значение при любом, даже самом незначительном отклонении от нормы, и обеспечивают нагрузку электроэнергией либо с номинальными параметрами, либо с максимально приближенными к номинальным (отклонение у лучших моделей не более ±2%).
В случае критического сетевого скачка подключенная к стабилизатору нагрузка будет корректно обесточена, а подключенная к ИБП – продолжит функционировать за счёт накопленной в его батареях электроэнергии.
⇒ Не все стабилизаторы и ИБП одинаково эффективны – некоторые модели не смогут работать согласно вышеприведённому описанию!
⇒ Гарантированно решить проблему высокого сетевого напряжения, полностью исключив его негативное влияние на электроприборы, смогут только онлайн ИБП и инверторные стабилизаторы. У изделий других типов повышенное входное напряжение может отразиться на качестве выходного напряжения, возможны: искажения формы, отклонения от номинального значения, кратковременные обрывы, а в худшем случае – повторение входного скачка на выходе. Всё указанное так или иначе отразится на общем состоянии подключенного к стабилизатору/«бесперебойнику» оборудования.
⇒ Инверторные стабилизаторы и онлайн ИБП успешны не только в борьбе с повышенным сетевым напряжением, но и при противодействии другим сетевым проблемам, среди которых:
- пониженное напряжение (хронические отклонения и резкие провалы);
- несинусоидальные или гармонические искажения (отклонения формы напряжения от синусоиды);
- электрические помехи.
Всё перечисленное будет нейтрализовано, а нагрузка запитана электроэнергией с эталонными параметрами!
Где купить инверторный стабилизатор или онлайн ИБП?
Предлагаем воспользоваться нашим официальным интернет-магазином производителя «Штиль», который на сегодняшний день является одним из лидеров отечественного рынка высокотехнологичного электрооборудования. На указанной площадке вы сможете приобрести инверторные стабилизаторы напряжения и онлайн ИБП.