Еще из советских времен сохранилась традиция - в грозу выключать все из розеток. Но, что делать с холодильником, ведь грозовая погода может продлиться несколько часов, а он за это время потечет? Или, если у Вас срочный проект и Вы не можете выключить компьютер? Или, если Вас нет дома?
Почему электричеством нельзя пользоваться в грозу - или все-таки можно?
Существует сотни причин не выключать технику. Многие так и делают с надеждой, что молния попадает в ЛЭП раз на 20 лет, и на этот раз пронесет. Но, зачем играть в лотерею, если можно защититься и спокойно пользоваться электричеством. Давайте разберемся, чего именно стоит опасаться во время грозы.
Миф о том, что электротехника - грозовой магнит
Как Вы уже поняли, электроприборы не притягивают молнии . Этот миф очень похож на то, что якобы нельзя в грозовую погоду пользоваться мобильными телефонами - это не правда. Такое утверждение появилось после того, как в 2006 году в «Британском медицинском журнале» bmj.com была опубликована статья о том, что мобильный телефон усугубляет последствия удара молнии. Но, в тексте нет ни слова о том, что мобильники притягивают грозу.
Интересно: в статье говорилось о металлических телефонах. Были зафиксированы случаи, когда после удара молнии металлический корпус телефона раскалялся и наносил серьезные ожоги. Но, статья вышла в 2006 году, а сейчас корпусы смартфонов делают преимущественно из пластика, как у Samsung и стекла, как у iPhone. Информация из статьи уже утратила актуальность.
После выхода статьи, газеты начали массово печатать заголовки типа «Мобильные телефоны опасны во время грозы». Везде говорилось, что жертвы во время удара говорили по телефону или то, что он у них был при себе. Тема вызвала резонанс и начала еще больше раскручиваться. Так появился на свет этот популярный миф. Но, могут ли в действительности электроприборы притягивать грозовые разряды?
Как электроприборы влияют на грозу
На самом деле, выключенная или включенная бытовая электротехника никак не влияет на грозу . Это связано со спецификой возникновения данного природного явления. В облаках скапливается статический заряд с силой в полмиллиона ампер и напряжением в миллионы вольт. Чтобы разрядить такую энергию необходимо нейтральное поле, способное пропустить ток сверхвысокой мощности.
Поглотить такую энергию может только земля. Природный барьер между плюсовой тучей и минусовой землей - воздух, который сам по себе диэлектрик. И как только скопившийся заряд набирает достаточно мощности, чтобы пробить эту природную изоляцию - появляется молния. Чаще всего электрический разряд идет по дождевым каплям - пути наименьшего сопротивления, а на земле нацеливается в высокие объекты: железные трубы, мокрые деревья, молниеотводы и т.д. Мизерное электромагнитное поле смартфона и или другой техники никак не может повлиять на заряд такой мощности.
Техника не притягивает грозовые разряды, но она может пострадать от них . Чтобы этого не случилось, ее нужно защитить.
Как защитить технику от грозовой погоды?
Вопреки популярному заблуждению молнии никогда не бьют в сами провода высоковольтных линий. Они попадают в мокрые от дождя столбы и по ним проходят в землю. Но, проходящий разряд сверхвысокой мощности создает сильное электромагнитное поле. Из-за него в ЛЭП возникает импульс высокой мощности.
Чем опасен импульсный разряд?
Электронный импульс двигается по проводнику, заходит в домашнюю сеть и через розетку попадает в электроприборы. Из-за этого выгорает вся электроника с микросхемами . Импульсный разряд сжигает полупроводниковые элементы (резисторы, тиристоры и т.д.). Как правило, электроника после такого уже не пригодна к ремонту.
Для нагревательных электроприборов сверхмощный электрический импульс не опасен , так как он длится меньше секунды и за это время не успевает нагреть металл до опасных температур.
Электрический импульс от грозы может прийти в дом не только по ЛЭП, но и по телефонному или интернет-кабелю. В таком случае выгорят все приборы с проводниковым подключением к интернету.
Пожар из-за такого разряда, вряд ли возникнет, но вреда от этого немало. За долю секунды сверхток успевает сжечь электронные платы. Чтобы был очаг возгорания, на плату нужно нарочно налить бензина. Такой случай может быть лишь раз на тысячу. Тем не менее электронная техника стоит недешево и требует защиты.
Как защититься от грозового импульса?
Для защиты нужно купить устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) или, как его еще называют, разрядник. Чтобы заряд полностью рассеялся, он должен пройти через несколько степеней заземленной защиты:
- УЗИП на столбе высоковольтных линий - проводит ток свыше 100 кА;
- Класс 1 (В) - проводит от 50 кА до 100 кА, устанавливается на предприятиях, административных зданиях;
- Класс 2 (С) - снимает от 15 кА до 50 кА;
- Класс 3 (D) - проводит от 8 кА до 45 кА.
В квартирах часто ставят класс D, а в частных домах С и D один за другим - для большей эффективности. Невозможно предвидеть в какой именно столб ЛЭП попадет молния. Например, если это случится неподалеку, с большой вероятностью класс D не защитит сеть.
Класс B ставят на вводе в многоэтажки, куда заводят провода с сечением 25 мм2 и больше. Более тонкая жила не может пропустить столь мощный импульс, и ставить на нее разрядник высокого класса нет смысла.
Бытовой УЗИП состоит из химического полупроводникового состава, пропускающего сверхвысокие токи. С одной стороны к нему подключен провод, а с другой - земля. Как только по проводнику протекает импульс сверхвысокой мощности, химический состав пропускает его через себя в землю.
Чтобы понять, что грозозащита сработала, многие производители делают состав таким, что меняет цвет при разряде . Это не значит, что разрядник одноразовый. Некоторые бренды заявляют о том, что их модели рассчитаны на 2-3, а то и больше срабатываний.
Если разрядник недорогой, лучше его заменить после первого срабатывания и не надеяться на второй раз. Тем более стоимость бюджетных аналогов начинается от 350 грн.
Куда ставить защиту?
Часто поставить один разрядник на электросеть - мало . Это не единственный путь сверхвысокого импульсного разряда в вашу сеть. Есть еще компьютерный и телефонный кабель, их тоже нужно защитить.
Интернет-кабель
Часто интернет-кабель провайдера выводится на столбы ЛЭП. И если вдруг молния ударит в этот столб возникнет сразу два импульса, которые одновременно потекут в дом по электросети и медножильному сетевому кабелю.
Если, у Вас был установлен УЗИП на вводе и он снял один из токовых импульсов, то второй сожжет всю электронику на своем пути. Сгорит роутер и все компьютеры подключенные к интернету по кабелю, даже если они в этот момент были выключены. Поэтому, на интернет-кабель нужен специальный грозоразрядник .
В многоэтажках нет необходимости его ставить, так как провайдеры сами защищают собственную технику. Каждый интернет-узел на этаже уже оборудован средствами грозозащиты. Но, из каждого правила бывают исключения, поэтому уточните у провайдера , стоит ли Вам ставить дополнительную защиту.
Грозы нужно опасаться, если интернет проведен медной витой парой, оптический кабель - ток не проводит.
Телефонный кабель
Аналогичная ситуация с телефонными линиями. Они независимы от электросетевых магистралей и пропускают сверхвысокие импульсы по собственному кабелю. Если не будет защиты и случится разряд, сгорят все телефонные аппараты. В частном доме последствия не такие и страшные - сгорит один или два телефона. Но, например, в офисе выгорят все телефонные аппараты и факсы. А это убытков на тысячи гривен. Дешевле поставить разрядник стоимостью несколько сотен.
В многоквартирных домах оператор должен защищать собственное оборудование от грозы, но в украинских реалиях это не всегда так. Например, в линиях Укртелекома - это лотерея, защита стоит через раз. Не редкость случаи, когда из-за отсутствия грозозащиты в этого оператора, выгорала бытовая техника.
Антенный кабель
Так называемые «польские антенны» постепенно уходят в прошлое. Тем не менее ими до сих пор пользуются в украинских селах. Приемники сигнала размещают на 10-метровых мачтах, чаще всего металлических, а коаксиальный кабель от них заводят в здание.
Такие антенны - лучшая мишень для молний. После попадания, токовой импульс протекает в дом и «убивает» телевизор. Как и другая техника, после этого он уже не подлежит ремонту. Чтобы не покупать новый «ящик» после каждой грозы, лучше поставить грозоразрядник на антенный кабель .
Как защитить сеть с электрогенератором?
Предположим, что у Вас стоит генератор, на случай перебоев с электроснабжением или по другой причине. Когда пропадает свет, резервный источник включается автоматически через систему АВР. Куда в таком случае поставить разрядник?
Если генератор небольшой на 3-5 кВт и стоит в помещении , например, где-нибудь в сарае, можно просто установить грозоразрядник на магистральную линию перед АВР . Вероятность, что молния попадет в резервный источник и создаст импульс - мизерная, скорее она ударит в сам сарай и спровоцирует пожар. Поэтому защищать резервную линию, в данном случае - нет смысла.
Другая ситуация, если генератор установлен на улице . Если нет громоотвода, молния может попасть в него, чем вероятно выведет из строя. Но, это не все убытки, ведь по резервному кабелю протечет сверхвысокий ток и выведет из строя систему АВР.
Если во время удара сеть питалась с резервного источника, то грозовой разряд попадет в нее и уничтожит электронику включенную в розетки.
Ставить один грозоразрядник после АВР - неправильно , потому что ее «убьет» разряд из городской сети. Если поставить грозозащиту перед АВР на основной линии, то вся электроника выйдет из строя через резервную линию. Поэтому в данной ситуации наиболее адекватный вариант поставить два грозоразрядника перед АВР - на резерв и городскую сеть.
Как защитить дом от грозы?
Попадание молний в здания сопровождается пожарами . Последнее нашумевшее происшествие случилось 22 августа 2017 года, когда удар пришелся на здание апелляционного суда Харьковской области. Возгорание началось с крыши, затем огонь дошел до второго и первого этажа. Общая площадь пожара составила 1500 кв.м. И это далеко не единственный такой случай. Из-за грозы часто случаются пожары и в частных домохозяйствах.
Вероятность попадания зависит от многих факторов: высоты расположения, размещению поблизости более высоких зданий и т.д. Если дом стоит на холме, вероятность выше, чем если бы он стоял где-то внизу. Также, если рядом расположены более высокие здания, вероятно что молния попадет именно в них.
Но, даже если здание стоит в низине, вероятность попадания все равно остается. Это может быть вызвано стечением обстоятельств. Например, в то время, как пошел дождь, грозовое облако сформировалось как раз над Вашим домом. Удар придется на крышу или ближайшее высокое дерево. Чтобы не случилось пожара, поставьте громоотвод .
Это длинная мачта с заземлением, установленная на самой высокой точке здания. Через нее электричество отводится в землю, где закопанный металлический куб - такая конструкция лучше проводит сверхвысокие токи. Заземление громоотвода должно быть независимым и никак не соприкасаться с заземлением сети. Лучше их развести на максимально возможную дистанцию.
Если заземление громоотвода и электросети соприкоснется, то импульсный разряд попадет в дом через розетки. Грозовому току все равно, по чему течь - фазе, нейтрали или заземлению.
При планировании громоотвода, отведите наружные сетевые провода подальше от контура его заземления, иначе удар молнии спровоцирует импульс в близлежащих проводниках.
Пользуйтесь электричеством в любую погоду
Если поставите модульные грозоразрядники в щиток, Ваша техника будет в безопасности. Так Вы сможете пользоваться интернетом на компьютере даже в грозовую погоду и не бояться, что «сгорит» вся электротехника. Минимальный комплект для частного дома стоит около 1000 грн. (может дороже, в зависимости от производителя). В него входят:
- грозоразрядники класса C и D;
- грозоразрядники для интернет-кабеля;
- грозозащита для телефонной линии.
Данного набора хватит на 10-15 лет , а может и больше, если Ваш дом не расположен в эпицентре формирования грозовых туч. Этого достаточно, чтобы не дергаться от каждого мерцания в дождливую погоду и не бегать, выдергивая все из розеток при звучании грома.
Грозовой разряд очень опасен, так как его величина может достигать нескольких сотен тысяч вольт. После каждой грозы выходит из строя техника, повреждаются линии электропередач, а также могут пострадать люди. Куда ударит молния определить нельзя, поэтому ошибочно полагать, что это явление обойдет стороной ваш дом.
Молния может ни разу не попасть в тот или иной участок электросетей и соответственно опасность грозы может недооцениваться. Если молния за несколько лет ни разу не попала в тот или иной участок электросети, то это не значит, что такая возможность исключена.
Возникновение в бытовой электросети грозового перенапряжения при отсутствии соответствующей защиты приведет к выходу из строя бытовых электроприборов, включенных в тот момент в сеть, а также существует опасность того, что пострадают жители дома. Следовательно, необходимо позаботиться о защите домашней электропроводки от грозовых перенапряжений, чтобы избежать возможных негативных последствий.
Прежде всего, следует отметить, что защиту от перенапряжений должны обеспечивать снабжающие организации путем установки на линиях электропередач соответствующих защитных устройств. Но, как часто бывает на практике, большинство воздушных линий электропередач находятся в неудовлетворительном состоянии и не имеют должной . В таком случае вопрос защиты домашней электропроводки от возможных перенапряжений - это проблема самих потребителей.
Модульные ограничители перенапряжений
Для защиты электросетей на распределительных подстанциях, а также непосредственно на воздушных линиях электропередач применяются нелинейные ограничители перенапряжений, так называемые ОПН.
Основной конструктивный элемент данных защитных устройств - варистор, элемент с нелинейными характеристиками. Нелинейность характеристик заключается в изменении сопротивления варистора в зависимости от величины приложенного к нему напряжения.
В нормальном режиме работы электросети, когда напряжение находится в пределах номинальных значений, ограничитель напряжения имеет большое сопротивление и не проводит ток. В случае возникновения импульса перенапряжения, который возникает при попадании молнии в провода электрической сети, сопротивление варистора ОПН резко снижается до минимальных значений и нежелательный импульс уходит в , к которому подсоединен ограничитель перенапряжения.
Таким образом, ОПН ограничивает скачки напряжения до безопасного уровня, тем самым защищая оборудование и потребителей от повреждения и других негативных последствий перенапряжений.
Для реализации защиты от перенапряжений в домашней электропроводке существуют компактные модульные ограничители перенапряжений. Такое защитное устройство устанавливается в домашний распределительный щиток и не занимает много места.
Модульный ОНП имеет такой же принцип работы, как и ограничители, применяемые в электросетях. Соответственно он будет работать только при наличии рабочего заземления электропроводки. В противном случае установка модульного ОПН будет бесполезна, так как в случае возникновения перенапряжения в сети опасный импульс не будет ограничен.
То есть для реализации защиты домашней электропроводки от грозовых перенапряжений при помощи модульного ограничителя перенапряжений обязательным условием должно быть , предусмотренного конфигурацией электрической сети или же индивидуального заземляющего контура.
Что касается реле напряжения, а также устройств, имеющих соответствующую функцию (стабилизатор, источник бесперебойного питания и др.), то следует учитывать, что данные устройства могут работать в заданных пределах рабочего напряжения, их изоляция не способна выдерживать высокие напряжения.
Поэтому в случае попадания молнии грозовой импульс повредит реле напряжения и другие устройства, имеющие соответствующую функцию, не только выйдут из строя, но также повредятся другие электроприборы, включенные в сеть, так как опасный импульс пойдет дальше по электропроводке и включенным в сеть бытовым электроприборам.
То есть реле напряжения не может выполнять функцию защиты от грозовых импульсов. Но все же данное защитное устройство должно быть установлено в .
Реле напряжения осуществляет отключение электропроводки в случае выхода напряжения за границы допустимых пределов, так как чрезмерное снижение или увеличение напряжения бытовой электрической сети может привести к выходу из строя бытовых электроприборов.
Сетевые фильтры
Большинство сетевых фильтров имеют встроенный варистор, то есть данные устройства осуществляют защиту включенных электроприборов от скачков напряжения. Многие люди приобретают и считают, что включенная в него техника будет защищена от возможных перепадов напряжения. Но при этом в большинстве случаев не учитывается тот факт, что варистор сетевого фильтра, как и в ограничителе напряжения, ограничивает опасный импульс перенапряжения только при наличии рабочего заземления электропроводки.
В сетевом фильтре варистор соединяет фазный или нулевой проводник электропроводки с защитным заземляющим проводником и в случае возникновения перенапряжения опасный импульс уходит в заземляющий контур по заземляющему проводнику, тем самым защищая электроприборы от повреждения. Поэтому включение сетевого фильтра в сеть, не имеющую рабочего заземления, сводит на нет защитную функцию - бытовые электроприборы не будут иметь защиты и в случае возникновения грозового импульса выйдут из строя.
Другие пути попадания грозовых импульсов
Защита домашней электропроводки от попадания грозовых импульсов не позволяет полностью защитить электроприборы от попадания молнии. Не стоит забывать, что молния может ударить не только в провода электрических сетей, но и в кабельные линии другого назначения, которые проложены открытым способом. В данном случае речь идет о сетевом кабеле интернета, телевизионном и телефонном кабеле. Также молния может попасть в установленную вне помещения антенну.
При попадании молнии в кабель или антенну грозовой разряд попадает в устройство, которое к ним подключено. То есть можно сделать вывод, что наличие защиты бытовой электрической сети от грозовых импульсов не исключает попадание опасных импульсов другим путем.
Многие люди при приближении грозы сразу отключают от сети телевизор, компьютер или другую технику, которая имеет внешнюю антенну или подключена к внешним кабельным сетям. После грозы, включив технику в сеть оказывается, что она вышла из строя по причине попадания грозового импульса через внешний кабель или антенну.
Какие меры защиты существуют в данном случае? Чтобы исключить возможное попадание грозового импульса через кабель необходимо его отключить от устройства. Например, отключить сетевой кабель от компьютера или маршрутизатора, либо если идет речь о телевизоре - отключить антенный кабель или кабель кабельного телевидения.
Существуют также специализированные грозозащитные устройства для защиты сетевых кабелей и устройств от разрядов молнии. Но данные устройства достаточно дорогие и соответственно в быту не используются. Более того, они могут оказаться вовсе неэффективными и не обеспечить защиту в случае необходимости.
В заключении следует отметить, что попадание разряда молнии в бытовые электроприборы, электропроводку очень опасно для людей, находящихся в данный момент в непосредственной близости к данным электроприборам, элементам электропроводки. Если бытовой электроприбор, поврежденный разрядом молнии, можно отремонтировать либо приобрести новый, то для человека это может закончиться плачевно.
Также не исключено возгорание техники или электропроводки в результате попадания грозового импульса. Следовательно, нельзя пренебрегать защитой домашней электропроводки от грозовых перенапряжений, а также стараться по возможности отключать сетевые кабели и внешние антенны в случае приближения грозы.
Андрей Повный
Многие сталкивались с проблемой выхода из строя сетевого оборудования после грозы. Во время такого рода природных явлений, могут “выгорать” как отдельные порты, так и целиком сетевые устройства и даже связанные между собой участки сети. Поэтому о защите от их последствий, стоит позаботиться заранее. Для этого существует целый класс специализированного оборудования, именуемый . С видами и принципами работы которого, мы сегодня познакомимся.
Что такое грозозащита?
В первую очередь, грозозащита - это устройство призванное защищать сетевое оборудование от выхода из строя вызванного статическим электричеством. Которое может возникать даже в воздухе, как разность потенциалов двух зарядов. Главной причиной его возникновения, как правило, являются различные атмосферные явления: дождь, снег, грозовые разряды и даже ветер. Однако, так же возможно накопление статического напряжения вблизи различных электромагнитных источников, таких как высоковольтные линии электропередач, силовые кабели и даже обычные электрические провода.
Часто в технической и сопроводительной документации к оборудованию, а так же в разного рода описаниях и технических характеристиках, защита от статического электричества, упоминается как ESD Protection и измеряется в напряжении от которого она может защитить, обычно этот параметр указывается в киловольтах (kV).
Напряжение статического заряда, от которого защищает грозозащита, может достигать 10-20kV (10 000 - 20 000 Вольт). Поэтому на самом деле, это защита от грозы, а не от молнии, как некоторые часто думают. От прямого попадания молнии, защиты быть просто не может, так как в таком случае, напряжение доходит до 1GV (один Гигавольт или 1000000000 Вольт), а сила тока до СТА ТЫСЯЧ (100 000) Ампер. Но такое происходит крайне редко, ведь по статистике, шанс попадания молнии в ваше оборудование, равен примерно 1:600 000.
Есть два основных вида грозозащиты:
Первая, как вы сами понимаете, применяется в проводных сетях и служит для защиты Ethernet портов. Используется там, где часть сети проходит по открытой местности. Например, когда кабель протянут между двумя зданиями по “воздуху” или когда от , расположенной на крыше или мачте, идет , к вашему или .
А второй вид, применяется в тех случаях, когда для организации беспроводных сетей или каналов связи, используется внешняя , например, установленная на крыше. Чтобы защитить сам высокочастотный модуль от статического разряда, в разрыв между антенной и точкой доступа, устанавливается грозозащита.
При этом, некоторые современные беспроводные точки доступа, предназначенные для наружной установки, изначально оборудованы встроенной грозозащитой высокочастотного тракта.
Как работает грозозащита?
Классическая грозозащита, это по сути, диодный мост, который имеет защитный диод. Основной принцип работы грозозащиты заключается в том, что когда между проводами возникает разность потенциалов больше 6V, диод “открывается” и замыкает провода на заземление, куда и стекает статический заряд.
Примерная схема грозозащиты для LAN сетей, выглядит следующим образом:
Именно поэтому, крайне важным элементом грозозащиты, является правильное заземление, сопротивление растеканию тока которого, не превышает 2-3Ом.
ВАЖНО! Не используйте грозозащиту без заземления или при плохом заземлении!
Так как ток всегда идет по пути наименьшего сопротивления, то в случае плохого заземления, этим путем может оказаться, как раз ваш кабель, это может привести не только к выходу из строя оборудования, но и к более тяжелым последствиям: поражению электрическим током или пожару.
Применение
Как уже было сказано, защита для LAN портов, устанавливается в разрыв сетевого кабеля с одной или с двух сторон. При установке грозозащиты с двух сторон, обе должны быть заземлены. Так же, обязательным условием является использование экранированного кабеля витая пара (FTP) и экранированных коннекторов с обеих концов. Экран коннекторов, должен быть хорошо соединен с экранирующей жилой или фольгой кабеля.
Защита высокочастотного тракта беспроводного оборудования , при помощи дополнительных коннекторов или пигтейлов, устанавливается между антенной и точкой доступа. Не смотря на то, что такие виды грозозащиты часто бывают газоразрядного типа, заземление, так же является необходимым условием ее эксплуатации.
Выбрать и приобрести необходимое вам оборудование грозозащиты, можно на нашем сайте.
Мы рассмотрели, как защитить дом от удара молнии при помощи громоотвода, но защитные меры этим не ограничиваются. О том, что еще нам угрожает и как от этих угроз защититься, мы расскажем в этой статье.
Как было сказано в самом начале, организации внешней защиты недостаточно. Мы снимаем только риски непосредственного попадания молнии в дом и другие объекты, расположенные на приусадебном участке. К сожалению, гроза может воздействовать на объекты, которые могут находиться даже за пределами участка. Но результат такого воздействия представляет серьезную опасность и для дома. В реальных условиях такое воздействие встречается чаще, чем попадание молнии непосредственно в дом.
Внутренняя защита от импульсного перенапряжения
Каналом, по которому может быть оказано опасное воздействие, являются внешние электрические и коммуникационные сети. Так, если молния попала, например, в электрические сети даже в нескольких километрах от загородного дома, ущерб может быть существенным. От выхода из строя электронных устройств и электрического оборудования до самого настоящего пожара. Такое воздействие принято называть импульсным перенапряжением. Следует отметить, что кроме грозы такое перенапряжение может быть вызвано и другими причинами, например, аварией на подстанции.
Обычно выделяются две причины возникновения перенапряжения, вызванного грозой. Первая, это непосредственное попадание молнии в сеть, чаще всего электрическую. Вторая, это попадание молнии рядом с сетью. Дело в том, что при таком ударе возникает электрическое поле, и мы получим индуцированный электрический ток, который и вызывает перенапряжение. Молния может ударить недалеко от дома, а может и за пределами приусадебного участка. Отсюда вывод, что защитить внешние сети от такого воздействия может быть невозможно, поэтому нужно защищать сети непосредственно в доме.
Следует отметить два важных момента. Первый, чтобы такая система защиты работала, прежде всего, сами электрические сети должны быть выполнены на должном уровне, в частности, должна быть реализована полноценная система уравнивания потенциалов. Второй важный момент, универсального средства защиты от импульсного перенапряжения не существует. Поэтому применяется зоновый принцип, а все устройства защиты делятся на классы и категории. Класс «А» для рядовых пользователей интереса не представляет, такое оборудование предназначено для установки на подстанциях. Для защиты загородного дома используется оборудование класса от «B» до «D».
Защита дома
На вводе в здание обычно организуется первый уровень защиты. Для этих целей используется оборудование класса «В», его задача ограничить перенапряжение до величины 2,5 кВ. Обычно для таких целей используются разрядники разных типов. Устроены они просто, схематически это два контакта, между которыми устанавливается требуемый зазор. В обычных условиях такой зазор работает как диэлектрик. При достижении критического значения происходит пробой, между контактами образуется дуговой разряд и перенапряжение гасится на заземление.
Разрядник для установки на вводе
Такие разрядники устанавливаются на самом вводе в дом. Это делается для того, чтобы избежать воздействия на защитный проводник и место соединения уравнивания потенциалов. Разрядники бывают открытыми и газонаполненными. Параметры открытых разрядников зависят от внешних воздействий, например, таких, как влажность воздуха. Зимой влажность воздуха ниже, но зимой грозы случаются очень редко. Поэтому, такой разрядник должен защитить от аварий на трансформаторной подстанции. Параметры перенапряжения в этом случае известны, что позволяет подобрать и необходимое устройство. Летом, когда как раз и стоит ожидать грозы, влажность воздуха повышается, а значит, и уровень срабатывания разрядника понижается. При этом выбранный исходя из зимних условий разрядник будет обеспечивать надежную защиту и летом.
У газонаполненного разрядника контакты изолированы от воздействий внешней среды, а емкость заполнена инертным газом под низким давлением. Такие устройства имеют стабильные параметры, хотя и стоят дороже.
Защита линии
Если для всего дома ограничение напряжения 2,5 кВ может быть и оправданным, то для отдельных домовых линий оно является чрезмерным. Поэтому, необходим следующий рубеж, который будет защищать отдельные линии. К сожалению, бытует мнение, что для защиты достаточно простых автоматов. Это опасное заблуждение. Все дело в том, что у автоматов несколько другое назначение — они защищают от нештатных ситуаций на линии, например, короткого замыкания. А вот, от внешних воздействий они защитить не могут.
Для защиты линий используются варисторы, это устройства класса «С», которые защищают от импульсного перенапряжения до 1,5 кВ. Варистор, или полупроводниковый резистор, чаще всего выпускается в керамическом исполнении. В нормальном режиме они имеют сопротивление в единицы ГОм, то есть ток по ним практически не идет. При достижении критического значения напряжения сопротивление резко падает до десятков Ом, при дальнейшем увеличении напряжения сопротивление только уменьшается, поэтому разряд гасится на землю. Для домовых сетей (напряжение 220/380 В 50 Гц) критическое значение напряжения составляет 470-560 В. Устанавливаются варисторы в распределительных щитах на каждую линию, которую необходимо защитить.
Защита конкретного устройства
Последний рубеж защиты — это защита конкретного бытового прибора. Для этих целей используются устройства класса «D». Это особенно актуально для электронного оборудования , которое чувствительно к скачкам напряжения. Хорошо знакомые нам устройства бесперебойного питания для компьютеров, и даже сетевые фильтры могут иметь встроенную защиту требуемого уровня.
Обычно каждое устройство от таких скачков не защищают — для некоторых бытовых приборов такие скачки не наносят вреда, стоимость других просто гораздо ниже, чем организация такой защиты. Например, проще заменить лампу накаливания, чем защищать ее от редких скачков напряжения. В том же случае, когда требуется защита, существуют приборы, которые позволяют защитить даже отдельную розетку. Чаще всего это уже знакомый нам разрядник, правда, рассчитанный на более низкий критический уровень импульсного перенапряжения. Могут быть использованы и варисторы, тоже специализированные.
Важно помнить, что без организации защиты верхних уровней, а это защита дома и линий, надеяться на надежную защиту конкретного устройства все же не стоит.
Уличные электрические сети
С электрическими сетями мы практически разобрались. Остался только последний случай. Описанные выше способы предназначены для защиты внутренних сетей от перенапряжения, которое генерируется во внешней сети. Но перенапряжение может возникать и в самой внутренней сети. Так происходит, например, когда необходимо подключить к электрической сети находящиеся на улице устройства. Например, таковым может быть уличное освещение или система защиты от обледенения.
В таких случаях вывод электрических сетей за пределы дома нужно организовывать как отдельную линию. А в качестве дополнительного защитного устройства устанавливается разрядник, аналогичный тому, который устанавливается на вводе в дом.
Защита слаботочных сетей
В современном доме кроме электрических, существуют и слаботочные сети. Внутри дома защиты от грозы они не требуют. А вот в том случае, если такие сети выводятся за пределы дома, то защита необходима. Очевидным примером является телевизионная антенна. Прямое попадание молнии вполне вероятно. Другие слаботочные сети тоже могут выводиться за пределы дома. Например, для соединения с домашней компьютерной сетью два отдельных строения. А возможно, что такая сеть будет проложена для управления автоматическим поливом или для организации видеонаблюдения. Если проложить кабель под землей, то прямого попадания молнии не будет. Тем не менее, если вспомнить об индуктивном ударе, то становится понятно, что от импульсного перенапряжения это не защитит.
Устройство защиты слаботочных сетей на дин рейку
Для защиты слаботочных сетей могут применяться и разрядники, и варисторы, конечно, с соответствующими параметрами. Но оборудование, использующее такие сети, очень чувствительно к перенапряжению, поэтому чаще используют комбинированные устройства, которые содержат одновременно и газовый разрядник, и варистор.
Устройство защиты слаботочных сетей свободной установки
Размещают защитные устройства в слаботочных щитах, на дин рейки. Если, конечно, в доме организована СКС (структурированная кабельная система). Если же нет, то используют устройства свободной установки, такие небольшие коробки, предназначенные для закрепления на стене. Удобно, что устройства могут быть рассчитаны сразу на несколько каналов, обычно не более четырех.
Теперь читатель знает все о защите от грозы своего загородного дома. Осталось только реализовать эти знания в жизни.
Вадим Жигулевский, рмнт.ру
По итогам майских гроз пришлось провести ревизию сгоревшего оборудования и хотя ущерб был не так велик материально, но выход из строя некоторого оборудования нарушил устоявшийся комфорт проживания в собственном доме. Так я решил обратиться к специалистам в своей области, проконсультироваться и расширить систему защиты.
Исходные данные: дом, 3 фазы (15 кВт на дом), заземление штырем в 3 м длиной, автономная электросистема на базе солнечных батарей
На фото результат короткого замыкания со стороны линии 10 КВ. Защита не отработала на районной подстанции. Так выглядит вводной щит со стороны 0.4КВ. Автомат IEK на 100А не смог разорвать дугу между губками. Далее по линии стоял МАП HYBRID 9кВт 48В . Отделались легким испугом: в инверторе поменяли варистор, после чего МАП ожил, правда, перестал нормально работать порт RS232. То есть серьезная авария на подстанции, которая сожгла автоматический предохранитель на 100 Ампер, отразилась на инверторе только сгоревшим варистором и ошибками на контроллере, а весь прочий функционал устройства сохранился, как и вся техника, подключенная после него – достойная похвалы работа.
А ниже на фото узел учета со стороны 10 КВ
Эта авария случилась не в моем доме, но мне эти фотографии передали специалисты компании МикроАРТ . В свое время я решил переключиться на оборудование российского
производителя для своей гибридной солнечно-сетевой электросистемы и описывал эти устройства и .
У меня же был следующий случай: во время грозы молния ударила в мою подстанцию или рядом, в результате чего отработала защита на вводе в дом. Результатом той грозы явилось сгоревшее зарядное устройство аккумуляторов, подключенное к сети в момент грозы, сгоревшее реле автоматики вентиляции (реле питалось от линии, которую поддерживало то самое ЗУ), а инвертор МАП Hybrid 4.5 кВт начал мигать экраном и перестал генерировать. После грозы перезапуск всех систем вернул дом к электроснабжению, инвертор запустился без проблем, а я задумался о серьезной защите домашней электросети.
Немного теории
Во время грозы в обычной квартире или офисном здании должны отработать защиты, установленные стационарной электросетью. В коттеджном поселке, деревне или на дачах защита, как правило, ограничивается вкопанным заземлением на подстанции и предохранителем, отключающим всю сеть от работы. Причем, по правилам подключения, заземление должно быть смонтировано также на каждом втором столбе и отдельно на конечном, где производится подключение абонентского дома. Пройдя по свой деревне и осмотрев более полусотни столбов, я не нашел ни одного заземления, то есть остается полагаться только на себя.
Вторым «убийственным» фактором является наведенное электричество. Во время молнии происходит довольно мощный всплеск ЭМИ, а проводка дома, по сути, является большой антенной. Чем ближе молния, тем больше вероятность скачка напряжения во внутренней сети. С таким явлением постоянно сталкивались и продолжают сталкиваться монтажники домовых локальных сетей, когда свитчи без заземления, во время грозы, сгорают целыми цепочками.
Итак, нам нужно защититься от внешнего импульса, который может прийти с подстанции и от внутреннего скачка, который может случиться при молнии рядом с домом.
Практика
Молниеотвод
Если Ваш дом находится на возвышении, далеко от любых строений и является высшей точкой на местности, то лучше озаботиться молниеотводом. Устройство это надежное, но необходимо четко высчитать площадь покрытия. На эту тему есть масса материалов в сети. Скажу только, что действие молниеотвода распространяется конусом от высшей точки к земле. Для «прикрытия» всего дома надо ставить либо два молниеотвода с металлическим тросом между ними, либо один, но довольно высоко. Если заземление молниеотвода выполнено отдельно от общего заземления, то необходимо применить систему уравнивания потенциалов.
Выдержки из ИНСТРУКЦИИ ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ РД 34.21.122-87:
«В качестве заземлителей молниезащиты допускается использовать все рекомендуемые ПУЭ заземлители
электроустановок, за исключением нулевых проводов воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ. „
“2.5. Для исключения заноса высокого потенциала в защищаемое здание или сооружение но подземным
металлическим коммуникациям (в том числе по электрическим кабелям любого назначения) заземлители защиты от
прямых ударов молнии должны быть по возможности удалены от этих коммуникаций на максимальные расстояния,
допустимые по технологическим требованиям. „
Ввод сети в дом
Опасность ввода высокого напряжения страшна не только в грозу, но и при перехлестывании проводов на столбах или большом перекосе фаз. Обычное дело для деревенских электросетей, когда напряжение по фазам может составлять 180, 200 и 240 В. ГОСТ допускает подачу питания с отклонением напряжения до 10% (если точно, то +10% и -15%) от нормы в 220 в, то есть от 187 до 242 В. Но не вся поставляемая аппаратура может выдержать такие перепады напряжения. Для обычной защиты лучше всего применять стабилизаторы напряжения. Причем есть трехфазные и однофазные стабилизаторы. Чаще всего три однофазных стабилизатора будут работать лучше одного трехфазного, хотя бы потому, что у простейших устройств отслеживается напряжение по одной фазе и изменение (увеличение или снижение) напряжения происходит по всем трем. Упрощенно: при подъеме напряжения со 180 до 220 В, произойдет рост напряжения на другой фазе с 210 до 250 В, что чревато для оборудования. Поэтому отслеживание каждой из фаз будет надежнее. Кроме того, можно выделить несколько типов стабилизаторов:
- Релейный
- Симисторный
Первый
обладает высокой точностью установки напряжения, поскольку моторчик скользит водилом по обмоткам и задает нужное напряжение. Плюсы: низкая цена, высокая точность выдаваемого напряжения. Минусы: низкая скорость реакции на скачки напряжения, физический износ механики
Второй
обладает повышенной скоростью переключения обмоток трансформатора, но так как мощности могут достигать десятка и более кВт, то контакторы реле изнашиваются и рано или поздно могут залипнуть, что приведет к печальным последствиям. Плюсы: доступная цена, достаточная скорость переключения. Минусы: недостаточная надежность ввиду использования механических реле.
Третий
тип наиболее интересный, но и наиболее дорогой. Использование мощных ключей позволяет мгновенно реагировать на изменение входного напряжения и переключать обмотки трансформатора. Физического износа, как и залипания контактов попросту нет. Кроме того, переключение происходит при переходе синуса через ноль, поэтому и скачки также исключены. Плюсы: высокая скорость срабатывания, отсутствие физического износа. Минусы: высокая цена.
Для себя я выбрал более дорогой, но и более надежный вариант, стабилизатор с симисторным управлением СН-LCD “Энергия» на 6 кВт . Так как у меня уже стоит инвертор на 4.5 кВт, который в пике может выдавать до 7 кВт, то решено было выбрать стабилизатор с номинальной мощностью 6 кВт и возможностью выдавать в пике до 7.4 кВт.
Об особенностях работы этих стабилизаторов и какие вообще бывают стабилизаторы можно подробно прочитать .
Ну а мне было интересно его разобрать и посмотреть, что там внутри.
Вскрытие стабилизатора показало
Как видно из фото, стабилизатор использует тороидальный трансформатор, который при тех же размерах, что Ш-образный, имеет больший КПД и меньший вес. Сам трансформатор изготовлен в Туле, а стабилизатор разработан и собран в Москве. Таким образом можно смело заявлять о полностью российском производстве, которое сумели организовать и сохранить в компании МикроАРТ.
Итак, я подстраховался от проседания и роста напряжения в диапазоне 125-275 Вольт, но что делать, если будет резкий скачок напряжения, сильно выходящий за эти пределы? Инвертор как-то показал мне по фазе 287 В, после чего ушел в защиту. Но подай на него 380 В и он попросту сгорит, как и стабилизатор. Хотелось защитить дорогое оборудования. Требовался какой-то расцепитель, который при пороговых значениях напряжения отключал бы внешнюю сеть. Лучше уж остаться без сети, чем потом чинить или менять сгоревшее оборудование. Выход был найден - реле контроля сетевого напряжения УЗМ-51M1 .
Этот девайс создан для обеспечения работы одной фазы, при этом можно вручную задавать верхний и нижний пороги напряжения, при которых реле будет срабатывать. Время отключения составляет около 20 мс, что является очень неплохим показателем. При этом, небольшие просадки или некоторое превышение напряжения не вызовут моментального отключения, а запустится таймер отключения. При возврате параметров к норме реле самостоятельно подключит нагрузку к сети. Итак, домашние устройства защищены от перепадов и скачков внешней электросети при помощи реле контроля напряжения и стабилизатора. В случае исчезновения сети начинает работать инвертор. А что делать, если внешняя сеть уже отключена, молния бьет рядом и проводка дома работает, как антенна?
Защита внутренней сети
Будем исходить из того, что все розетки имеют правильную разводку, заземление выполнено должным образом и лишний заряд стекает в землю. Но скачок напряжения во внутренней сети легко губит всю технику, поскольку все защиты стоят для обороны от внешних скачков. А вот от внутренних наводок ничего нет. С этой мыслью я обратился к инженерам МикроАРТ, когда забирал стабилизатор и мне порекомендовали «Устройство защиты от молний и наводок» - УЗИП .
Это своеобразный разрядник, который при появлении критического напряжения между фазой и землей пропускает через себя импульс, отправляя его на заземление. То есть во время грозы, когда молния ударит рядом и напряжение в домашней сети поднимется до нескольких киловольт по фазному проводу относительно земли и превысит определенное значение, этот УЗИП просто пустит весь заряд в землю. Поэтому он ставится перед инвертором, одним концом подключаясь к фазе, а другим к заземлению. Стоит учесть, что разряд может быть существенным, поэтому на сечении заземляющего провода экономить не стоит, иначе сопротивление провода может оказаться критичным и не успеть передать импульс в землю.
Так выполнено подключение к внешней сети и генератору:
Я уже упоминал, что у меня есть автономная система на солнечных батареях. По проводам, идущим от солнечных батарей, также может прийти серьезный импульс, выводя из строя солнечный контроллер, а за ним и инвертор. Поэтому на каждый из проводов от солнечных батарей я также повесил УЗИП.
Защита от генератора
На самый аварийный случай, когда внешней сети нет, солнца не видно, а аккумуляторы уже сели, у всех автономщиков есть резервный вариант - бензо\дизель генератор. Он позволит домашней сети функционировать, самому поработать мощным инструментом, да еще и аккумуляторы подзарядить. Подобную топологию резервирования я описывал в своем материале . Проблема такого подключения заключается в том, что большинство генераторов выдают крайне нестабильное и «шумное» питание. Иной раз инверторы или зарядники просто не могут работать с таким питанием. Для подавления помех есть специальный сетевой фильтр. Можно обойтись стандартным «пилотом», но он рассчитан, как правило, на мощность до 2-3 кВт, а от генератора зачастую потребляется больше. Итак, я нашел еще и ЭМИ (электромагнитный импульс) фильтр: Сетевой фильтр подавления ЭМП .
Он выдерживает потребляемую мощность до 11 кВт, чего вполне достаточно для питания целого дома, если имеется мощный генератор. Он имеет сквозное подключение и отдельный контакт для заземления.
Итоги проведенных работ
Результатом одной грозы и малых потерь явилось переосмысление способов защиты, как от внешних энергетических коллизий, так и от внутренних. Кроме того, увеличилась защищенность всех электроприборов в доме, как от перепадов напряжения, так и от резких скачков и импульсов. Дополнительно повысилась автономность за счет подключения генератора через фильтр, что гарантирует стабильный заряд батарей и нормальную работу инвертора.
В итоге, электросистема поменялась. До:
Так стало ПОСЛЕ установки защиты:
Схема подключения генератора довольно проста. Любой из проводов объединяется с имеющейся землей и нулем, заведенным в дом. Второй провод после этого становится фазой. Важно выбрать такой переключатель, который будет исключать одновременное замыкание фазы генератора и фазы с подстанции.
Первый запуск всей системы выглядел так: