Провалы напряжения, их характеристики и методы защиты

Провалы напряжения могут привести к серьезным проблемам, например, к сбою в производственных процессах и к снижению качества. Подобные провалы возникают гораздо чаще, чем прерывания. Экономические последствия провалов напряжения часто сильно недооцениваются. Но что собой представляет провал напряжения на самом деле? Как возникает провал напряжения? Можно ли предотвратить провал напряжения или нужно попытаться ограничить возможный ущерб путем своевременного распознавания? В этой статье подробно освещаются эти вопросы.

Что такое провал напряжения?

В соответствии с определением, приведенным в ГОСТ 13109-97, под данным явлением подразумевается внезапное понижение амплитуды напряжения с последующим динамическим восстановлением питания в пределах номинального значения. Пример осцилограммы падения напряжения представлен ниже.

Почему возникают

Провалы напряжения часто случаются из-за короткого замыкания в узлах нагрузки, где напряжение может быть высоким, средним или достигать 1000 Вольт.

При этом возникают стихийно, никакого нормирования у данного явления нет. Тем не менее, стоить уделять внимание тому, насколько часто они случаются, какими характеристиками они обладают.

Делать это нужно для нахождения правильного ИБП, то есть источника бесперебойного питания. Это поможет сохранить работу устройств, которые от частых появлений напряжения могут пострадать.

При этом среди устройств, наиболее чутко реагирующих на явление, встречаются серверы, разная компьютерная техника и иные чувствительные устройства.

Допустимые провалы напряжения по ГОСТ

Согласно ГОСТ 32144 2013 для определения показателей качества электроэнергии провалы следует классифицировать по двум критериям:

1. Величина остаточного напряжения.
2. Длительность.

Поскольку появление провалов носит случайный характер, для представленных выше критериев не установлены численные значения. Тем не менее, измерения амплитуды и длительности должны проводиться с целью создания статистического массива, позволяющего установить вероятность случайного события для определенной электросети, с целью характеризовать КЭ.

Что касается «допустимых по ГОСТу провалов», то данное словосочетание не имеет смысла, поскольку под провалом подразумевается отклонение от установленной ГОСТом нормы (0,9Uном). Если быть точным, то можно назвать нормированием допустимую длительность провала (30 с), при превышении которого отклонение считается пониженным напряжением.

Определение понятия

Уменьшение напряжения — это явление, при котором в определённой точке или участке электросети напряжение резко идёт на спад. После спада восстановление значения к близким, необходимым значениям происходит за определённый, короткий период времени, обычно занимающий не больше 20-30 секунд.

Напряжение может быть номинальных значений, а может иметь значение при возникновении явления. Отношения между этими значениями характеризует глубина и длительность, которые являются ключевыми параметрами в характеристике данного явления.

Длительность в провалах — это промежуток времени между началом и моментом, когда напряжение восстановилось до необходимого номинального значения.

Значения глубин может доходить от десяти до ста процентов. Время длительности тоже может различаться, но обычно не превышает нескольких десятков секунд.

Существует и характеристика, выражаемая в том, насколько часто уменьшения напряжения появляются в сети. Это вспомогательный параметр, который характеризуется тем, сколько раз это случится в сети за определённый временной период.

Низкое напряжение в сети: почему это происходит

Пониженное или слабое появление нагрузки электросети для частного дома это не редкость. Так же очень часто не хватает мощности для дачи. Этот факт доставляет много неудобств, не говоря о том, что человек не может воспользоваться помощью стиральной машины.

Что делать в такой ситуации, куда позвонить, пожаловаться, а самое главное как самостоятельно проверить качество электросети?

Недостаточное напряжение в сети является крайне неприятной ситуацией, но с ней сталкиваются практически все. Если освещение плохое и лампочка обозначает только свое присутствие, то это далеко не большая проблема.

Хуже будет, когда стирка не возможна, кипячение воды нереально, никак не приготовить еду на электрической печке или работа холодильника проходит с перебоями.

Такое часто случается при напряжении в сети меньше чем 180 вольт. Если все работает при таком напряжении, то это не очень хорошо влияет на приборы и процесс работы проходит более длительное время.

Выделим несколько основных причин низкого напряжения:

• Сечение кабеля, который входит в дом неправильное;

• Подключение выключателя выполнено не правильным образом;

• Трансформатор подстанции перезагружается или частично вышел из строя;

• Сечение магистральной линии маленькое;

• Перекошенные фазы.

Это были перечислены самые распространенные причины. Если вы поняли что причина низкого напряжения в вашем доме такая как в 1-ом, 2-ом или 6-ом пункте, то исправление причины можно выполнить самостоятельно.

Если вам подходят остальные 3 причины или одна из них, то вам стоит обратиться в обслуживающие станции.

Физика явления

Прежде всего, необходимо уяснить, что потери энергии в сети неизбежны, поскольку нагрузка имеет сопротивление и потребляет ток. Именно эта часть расходуемой электроэнергии нагревает электроприборы. Почему при подключении нагрузки падает напряжение? Потому что потребление предполагает определённый максимальный ток, а подвод электричества осуществляется проводами с различным удельным сопротивлением. Несоответствие мощности сети с диаметром проводки или допустимой величиной потребляемой мощности компенсируется снижением напряжения.

Что делать в случае выявления просадки параметра, зависит от причин этого явления. В пределах абонентской сети в доме маленькое напряжение может быть вызвано следующими основными причинами:

• неправильно выбранным диаметром проводов;
• плохими контактами соединений;
• несоответствием потребления сетевой мощности.

Особенно влияет на просадку данного параметра индуктивная нагрузка наличие приводов (холодильник, стиральная машина и т. п.). Причина в том, что при включении они потребляют ток, превышающий номинальное значение в несколько раз. В случае воздушного подвода электричества снижение параметра может вызываться нарушениями на линии. На одном фидере обычно находится несколько потребителей, и падение зависит от любого из них.

К чему ведет низкое напряжение в сети

• — значительное ухудшение условий пуска всех типов двигателей и устройств на базе двигателя;
• — при запуске электродвигателя увеличивается пусковой ток;
• — перегрев проводов вплоть до оплавления изоляции и вероятность возгорания от короткого замыкания;
• — уменьшения яркости свечения ламп или их постоянное моргание, что приводит к дискомфорту проживания в доме;
• — уменьшение срока службы бытовых электроприборов;
• — нестабильная работа чувствительной к электропитанию приборов;
• — значительное ухудшение характеристик работы электроприборов.

Глубокая посадка — напряжение

Глубокая посадка напряжения продолжительностью 0 3 с и более вызывает остановку синхронных двигателей компрессоров аммиачного и карбамидного цехов. Остановка компрессоров приводит к перерыву технологических процессов производства аммиака и карбамида. [1]

При глубокой посадке напряжения аварийно отключился трансформатор мощностью 31 5 Мва, питаемый от линии ПО кв; при этом выпали флажки указательных реле газовой и дифференциальной защиты. [2]

При глубокой посадке напряжения ( при остаточном напряжении ниже 20 % номинального) реле понижения частоты типа ИВЧ-011 перестают действовать ( рис. 5 — 4); поэтому предотвращение неправильного действия первых трех очередей устройств автоматической частотной разгрузки можно достигнуть, устанавливая для каждой очереди элемент выдержки времени с уставкой 2 5 — 3 сек. [4]

При более глубокой посадке напряжения в какой-либо точке электросети отдельные электродвигатели, питающиеся от этой сети, могут затормозиться и будут брать из сети дополнительно большую реактивную мощность, что вызовет дальнейшее понижение напряжения и останов других электродвигателей, работающих даже на соседнем участке электросети. [5]

Пониженное напряжение (провал и просадка)

• Включение в сеть мощного потребителя (электродвигателя, компрессора и т.д.)
• Временное явление при устранении других неполадок сети

Временное падение амплитуды напряжения. Провал от просадки отличается длительностью неполадки: при провале счет идет на периоды синусоиды (десятые доли секунды), а при просадке пониженное напряжение наблюдается не менее нескольких секунд.

• При серьезном снижении напряжение возможно отключение электрооборудования, перезагрузка компьютера и др.

Меры предупреждения и подавления:

• По возможности – подключение нагрузок с высоким пусковым током по выделенной линии
• Понижение пусковых явлений, например, за счет переключения конфигураций звезда/треугольник
• Применение электронных устройств таких, как инверторы (частотники)
• В случае просадок поможет использование ИБП

При запуске двигателя падает напряжение: причины и диагностика

Падение напряжения при запуске двигателя является достаточно распространенной проблемой независимо от типа силового агрегата, а также марки, модели или класса автомобиля. Проявляется снижение напряжения зачастую таким образом, что в момент начала вращения стартера резко тускнеет или гаснет свет фар, теряет яркость подсветка приборной панели, отключается и перезапускается магнитола и т.д.

Просадка по напряжению может происходить как при попытке завести холодный ДВС, так и при запусках уже прогретого агрегата. Что касается самого запуска, стартер в ряде случаев сначала активно крутит первые пару секунд, потом наступает некая «запинка». В этот момент напряжение садится, при этом прокручивание коленчатого вала продолжается, но уже с большим трудом, однако исправный двигатель обычно заводится.

Причин для такой неисправности может быть несколько, причем как очевидных и легко устранимых, так и скрытых. В этой статье мы поговорим о том, почему понижается напряжение во время пуска двигателя, а также как обнаружить и устранить неисправность.

Низкое напряжение при запуске двигателя: как найти причину

Начнем с того, что далеко не всегда виновником всех бед является АКБ, хотя достаточно часто сниженное напряжение возникает в результате проблем с аккумулятором. В любом случае, перед началом диагностики автомобиля по части электрики необходимо иметь специальный автотестер (мультиметр).

При этом важно, чтобы прибор достаточно точно измерял те или иные параметры. Как правило, функционал устройства должен позволять измерить напряжение, сопротивление, силу тока. Параллельно в рамках поиска неполадок, связанных с напряжением, нужно учитывать и частоту вращения коленвала.

Проверка аккумулятора автомобиля

Итак, при диагностике необходимо начинать с проверки аккумулятора, а также автомобильного генератора. Оценку состояния АКБ проводят путем подключения тестера к клеммам батареи. В норме напряжение на батарее при учете отсутствия нагрузки (все потребители отключены) должно составлять не менее 12.6 В. Снижение данного показателя означает, что имеет место частичный недозаряд или с самим аккумулятором возникли проблемы (сульфатация пластин, выкипание электролита и т.д.).

Так или иначе, но быстро крутить стартер и одновременно поддерживать необходимое напряжение в бортовой сети разряженная батарея не сможет. В результате стартер будет крутиться медленно, а двигатель запускаться «тяжело». Еще емкость АКБ можно оценить при помощи нагрузочной вилки. Такая вилка дает возможность реализовать сопротивление при подключении к клеммам аккумулятора.

Также можно измерить напряжение вольтметром, включая для нагрузки габаритные огни и дальний свет фар. Обычно ток разряда под такой нагрузкой (при учете установленных галогеновых ламп накала) составляет около 5–6 А, а напряжение составляет около 11.5 В. Если это так, значит АКБ рабочая и проблему нужно искать дальше.

Быстрая диагностика стартера

Если говорить о напряжении непосредственно в момент запуска (когда крутит стартер), напряжение на клеммах АКБ не должно оказаться ниже отметки 9.5 В. В случаях, когда это происходит на исправном и заряженном аккумуляторе, можно утверждать, что возникла неисправность стартера. Другими словами, стартер при работе требует слишком много электрической энергии, чего в норме быть не должно.

Важно понимать, что со временем изнашиваются различные элементы стартера, а также происходит окисление его контактов, выработка щеток и т.д. В результате устройству для нормальной работы требуется очень большой пусковой ток, который штатная АКБ дать попросту неспособна.

Добавим, что для замера тока необходим амперметр, который подключается в разрыв. При этом делать разрывы цепи в авто крайне не рекомендуется, также далеко не все амперметры способны корректно работать и фиксировать высокие показатели, которые возникают в момент запуска ДВС.

По этой причине для таких задач лучше иметь специальный мотортестер. Главный плюс устройства в том, что точность замеров достаточно высокая, а также нет необходимости подключать тестер в разрыв, так как прибор имеет отдельные датчики. Эти датчики накладные, причем работают даже через изоляцию проводов. Указанные элементы способны эффективно фиксировать изменения напряженности магнитного поля, когда по проводам в цепи проходит ток одной или другой величины.

Повышенное напряжение (всплеск, перенапряжение)

• Схемы заземления с высоким импедансом
• Отключение мощного потребителя
• Пробой фаз в трехфазной сети
• Неравномерность потребления электроэнергии

Временное повышение амплитуды напряжения. Всплеск от перенапряжения отличается длительностью: всплеск, аналогично провалу, является более короткой неполадкой (десятые доли секунды), а перенапряжение, аналогично просадке, длится не менее нескольких секунд.

• Ошибки в данных
• Мерцание освещения
• Износ электрических контактов и изоляции
• Повреждение полупроводниковых приборов
• Повышение силы тока и, как следствие, срабатывание автоматических выключателей

Меры предупреждения и подавления:

• Лучшей защитой является использование ИБП

Влияние провалов на работу электрооборудования

Данное явление считается менее опасным отклонения частоты и импульсов напряжения, но, тем не менее, провалы могут привести к следующим последствиям:

• Понижению интенсивности светового потока, производимого источниками с нитью накала.
• Снижению чувствительности радио- и телеприемников.
• Нестабильности работы рентгеновских установок.
• Ложным срабатываниям электронных систем управления.
• Понижение уровня постоянного тока в контактной сети электротранспорта негативно отражается на работе подвижного состава.
• Изменению характеристик преобразователей напряжения.
• Падение мощности электродвигателей, что приводит к электропотерям и износу.

Глубина провала более 10% от допустимого отклонения с большой вероятностью вызовет отключение газоразрядных источников освещения. При низком напряжении, более 15% от допустимой нормы, произойдет размыкание пускателей, что вызовет отключение электрооборудования и, как следствие, приведет к нарушению техпроцесса.

Характерно, что на дуговую электросварку провалы не оказывают серьезного влияния ввиду большой термической инерционности процесса, в то время как качество точечной сварки существенно снижается.

Низкое напряжение в сети: что делать, как поднять, причины

Без электричества сегодня как без рук. Оно «дает жизнь» десяткам бытовых агрегатов, освещению. Стандартное напряжение в сети – 220 вольт. С таким работает большая часть электро- и осветительных приборов. Иногда напряженность резко падает сразу на 40-60 вольт.

Такое состояние сети считается критическим, низким. Проводка перестает исправно работать. В доме низкое напряжение в сети, что делать, как увеличить? Прежде всего, определить – от кого исходит проблема: от поставщика или потребителя электроэнергии.

В первом случае помогут коллективные письма и жалобы, во втором – срочные и грамотные меры.

Возможные последствия скачков напряжения

Изменения напряжения, выходящие за установленные нормами рамки, потребителям электроэнергии грозят выходом из строя электроприборов. Напомним, что при 220 вольтах нижняя максимально допустимая граница – 198,0 В, верхняя – 242 В.

Наибольшую опасность для домашних электроприборов представляют грозовые перенапряжения, поскольку величина импульса может достигать нескольких киловольт. Ниже представлен блок питания 40” телевизора после попадания разряда молнии в ВЛ, от которой был запитан частный дом. Ни реле напряжения, установленное на вводе, ни внутренняя защита и предохранители электронного устройства сработать не успели.

С большой вероятностью бытовая техника «сгорит», если перенапряжение вызвано обрывом нуля. В таких случаях напряжение начинает стремиться к 380,0 В (на практике обычно 300-320 В, но и этого достаточно для выхода приборов из строя).

Броски меньшого уровня вызывают сбои в работе электронного оборудования, а также сокращают срок эксплуатации техники, оборудованной компрессорами или электродвигателями. На электронагревательные приборы незначительные перепады и скачки практически не оказывают серьезного влияния, исключение составляет оборудование с электронной системой управления.

Чрезмерная нагрузка на электросеть

Многие потребители электричества при подключении к сети создают большую на нее нагрузку. К таким электроприборам можно отнести, к примеру, электрические двигатели высокой мощности. Такие моторы для пуска используют токи гораздо большей величины чем номинальные, и в том случае, если проводка рассчитана исключительно на токи для работы в номинальном режиме, при запуске будут возникать провалы.

Такое явление фактически связано непосредственно с резервом сети, а также с сопротивлением в месте общего соединения и корректном соответствии с параметрами соединительной проводки.

Потери в напряжении вызванные таким путём, обычно, длятся дольше чем, например, неполадки, вызванные неисправностями в распределительных сетях и могут продолжаться от 1 до 10 секунд.

Известны способы решения проблем с приборами, связанных с сопротивлением проводки. Устройства с высокой мощностью потребления можно подсоединить к электросети через соединения в общих точках или через специальную дополнительную катушку трансформатора.

Способы защиты от скачков напряжения

Поскольку нельзя полностью исключить вероятность импульсных скачков, перенапряжений или других видов отклонений от нормы сетевого напряжения, то необходимо найти способ обезопасить дорогостоящую технику. Нет необходимости «изобретать велосипед» поскольку имеются готовые решения. Кратко расскажем о каждом из них.

Решить проблему перенапряжения или его проседания можно установив специальное реле напряжения. Данное защитное устройство (не путать с электронным УЗО) производит отключение электроэнергии, если напряжение на вводе выходит за рамки установленного диапазона.

Восстановление питания происходит после нормализации ситуации. Данные приборы обеспечивают защиту, если произошел обрыв нулевого провода или на сетевые провода ВЛ попадает контактная линия городского электротранспорта. Против импульсных скачков, возникающих при близком грозовом разряде, реле напряжения практически бесполезны.

Следует учитывать, что при защитном отключении пропадает сетевое напряжение, чтобы не ждать в темноте пока стабилизируется питание, рекомендуется обзавестись источником с бесперебойным питанием. Расскажем об особенностях такого решения.

По сути, эти устройства не являются средствами защиты, но используются совместно с таковыми для обеспечения аварийного электропитания. Обеспечивать весь дом бесперебойным питанием нецелесообразно, поскольку это будет очень дорогим решением. Но можно запитать участок электропроводки, например, линию освещения.

При выборе ИБП необходимо учитывать суммарную мощность электроприборов, которые будут запитаны от него, и на основании этого выбирать прибор с соответствующим максимальным током. Подробно о выборе ИБП можно узнать из материалов нашего сайта.

При плохом качестве электроэнергии (скачки, броски и т.д.), рекомендуется использовать специальные стабилизаторы напряжения. Эти устройства особенно эффективны при «проседании» электропитания на входе.

Стабилизаторы отлично справляются с импульсными помехами, но малоэффективны против высокого уровня перенапряжения, поэтому их рекомендуется использовать совместно с реле напряжения.

Обеспечить надежную защиту в данном случае могут только ограничители перенапряжения. Для частных домов, с питанием от ВЛ, установка ОПН необходима, в противном случае при грозе следует отключать от розеток все электроприборы.

Как видите, идеальной защиты нет, поэтому необходимо остановиться на комплексном решении.

Какой ущерб могут причинить скачки?

Электрическая сеть, напряжение в которой постоянно скачет, несет в себе угрозу для бытовых приборов. А так как бытовая техника очень дорогая, то вопрос о защите ее от резких перепадов на сегодня очень актуален. Если электросеть некачественная, то напряжение может достигать 380 В, а понижаться до 180 В. Это когда норма составляет 220 В с разрешаемой погрешностью в 10%.

Но такие допустимые отклонения могут причинить много неприятностей в жизни людей. Может для бытовой техники это влечет за собой лишь уменьшение срока эксплуатации, но для таких приборов, где важны точные значение – это уже большая проблема. Например, это может быть лабораторное либо любое медицинское оборудование, различное производственное оборудование. Скачки напряжения влекут за собой серьезные урон.