Защита оборудования от скачков напряжения 380в

Срабатывает реле напряжения на одной фазе в трехфазной сети — теория и практика

Существует большое количество разнообразных средств, которые позволяют контролировать скачки напряжения в сети. Для управления питанием используют реле напряжения трехфазное. Если правильно подобрать и подключить прибор, жильцы будут в безопасности, а имущество – в сохранности.

Что такое перекос фаз?

Данный термин используется для описания состояния сети, при котором возникают неравномерные нагрузки между фазами, что приводит к возникновению перекоса. Если составить векторную диаграмму идеальной трехфазной сети, то она будет выглядеть так, как показано на рисунке ниже.

Диаграмма напряжений в идеальных трехфазных сетях

Как видно из рисунка, в данном случае равны как линейные напряжения (АВ=ВС=СА=380,0 В), так и фазные (АN=ВN=СN=220,0 В). К сожалению, на практике добиться такого идеального равенства нереально. То есть, линейные напряжения сети, как правило, совпадают, в то время как в фазных наблюдаются расхождения. В некоторых случаях они могут превысить допустимый предел, что приведет к возникновению аварийной ситуации.

Пример диаграммы напряжений при возникновении перекоса

Применение приборов

Трехфазное реле напряжения ZUBR 3F

Трехфазные реле контроля применяются для защиты электродвигателя от нагрузки в бытовой жизни и производственных сферах. Они помогают правильно работать:

• системам кондиционирования;
• холодильному оборудованию;
• компрессорным установкам.

Прибор незаменим для любого оборудования со схемой АВР и других устройств, работающих на электродвигательной нагрузке. Помогает избежать аварийных ситуаций.

Схема устройства

Вот схема трехфазного реле контроля напряжения, собранного на трех однофазных реле напряжения Барьер:

Схема трехфазного реле напряжения

Ещё раз подчеркиваю, что такая схема годится только в тех случаях, когда трехфазное питание подводится к щиту, от которого питается однофазная нагрузка, распределённая по фазам. Когда нагрузка трехфазная (например, электродвигатели), то применение такой схемы может быть опасным, и нужно применять вариант 1 (трехфазное реле). Либо менять эту схему так, чтобы отключались сразу все три фазы. Для этого её нужно дополнить контактором, если кому надо, расскажу подробнее.

Для тех, кто читал мои предыдущие статьи, в данной схеме нет ничего непонятного.

Как обычно, напряжение поступает на счетчик через вводной рубильник.

По подключению трехфазного счетчикау меня есть статья, рекомендую. А вот – по устройству трехфазного счетчика Энергомера.

А вот ещё статья про то, чем отличается трехфазное напряжение 380В от однофазного 220В.

Каждое реле (А1, А2, А3) работает на своей фазе (L1, L2, L3). Выходы реле являются выходами данной схемы, я решил обозначить их через R, S, T. Далее фазы поступают штатно на свои однополюсные автоматы, и через них расходятся по потребителям.

Автоматы F1, F2, F3 не являются защитными, и используются просто как рубильники байпаса. Предполагается, что они всегда будут выключены, иначе вся эта схема не имеет смысла. Включаются они как байпас только в аварийных случаях, когда реле напряжения по какой-то причине не работает.

А причин таких может быть две – поломка реле и выход напряжения за установленные пределы.

Впрочем, есть ещё третья причина, о которой не говорится в инструкции, и о которой я говорил в предыдущей статье – при изменении пределов напряжения реле отключается. Поэтому, автомат байпаса необходимо включить при настройке реле напряжения, иначе нагрузка на время настройки будет выключена.

Ввод 1

У заказчика есть 4 ввода на два здания, все они имеют отличия, буду обращать внимание читателей по ходу статьи.

Первый ввод. В электрощитовой увидел такую картину:

Вверху слева – щиток с вводным рубильником, трехполюсный автомат D80.

Подробнее внутренности щитка:

1 – внутренности электрощита

Вверху – Трехфазный счетчик Энергомера, цифровой вольтметр Digitop ВМ-3, переключатель улица-генератор.

Какие способы подключения генератора бывают, читайте в моей статье Как правильно подключить генератор. Там рассказано, как сделать ручной и автоматический ввод резерва (АВР).

Вот поближе первый ряд, он будет очень важен для нас, поскольку там будут происходить все подключения:

1 – Выходы счетчика на переключатель

На рубильнике, вверху слева – провода (белый, голубой, коричневый), в разрыв которых нужно будет включить нашу схему реле защиты. Вот это место, ещё ближе:

1 – Переключатель счетчик-генератор

Гибкие провода справа на рубильнике – от генератора, который установлен на крыше здания.

Не смотря на то, что электрощит этот собирала солидная фирма, сразу видно грубую ошибку – обратите внимание на автоматы 25 Ампер:

1 – Грубая ошибка в выборе защитных автоматов

И если в правой части фото провод сечением 2,5 мм² понять и простить можно, то шесть проводков 1,5 мм² ни в какие ворота уже не лезет. Тут бы понизить номинал до 13 или 10А, но надо разбираться с нагрузкой, да и не за этим я пришёл на этот объект. Кому интересно – подробно рассматриваю эту проблему в статье про выбор автоматов в квартирный щиток. Там же – много ссылок на релевантные статьи.

Ладно, приступаем к сборке нашей схемы, которую я вынес в отдельный щиток:

Процесс сборки электрощита 1

Провод для монтажа использовал ПВ1, одножильный, сечением 4 мм². А точнее – распущенный на жилы ВВГ4х4. Подключал в разрыв через клеммное соединение под винт, сфотографировать не получилось, ниже ещё примеры будут.

Вот что в итоге получилось:

1 – Окончательный вид трехфазного реле контроля напряжения

Напечатал на обратной стороне крышки инструкцию по эксплуатации и настройке для пользователей. Текст приведу ниже.

Допустимые нормы значений перекоса

Поскольку в трехфазных сетях предотвратить и полностью устранить перекосы невозможно, существуют нормы несимметрии, в которых установлены допустимые отклонения. В первую очередь это ГОСТ 13109 97, ниже приведена вырезка из него (п. 5.5), чтобы избежать разночтения документа.

Нормы несимметрии напряжения ГОСТ 13109-97

Поскольку, основная причина перекоса фаз напрямую связана с неправильным распределением нагрузок, существуют нормы их соотношения, прописанные в СП 31 110. Вырезку из этого свода правил также приведем в оригинале.

Вырезка из СП 31-110 (п 9.5)

Здесь необходимы пояснения в терминологии. Для описания несимметрии используются три составляющих, это прямая, нулевая и обратная последовательность. Первая считается основной, она определяет номинальное напряжение. Две последние можно рассматривать в качестве помех, которые приводят к образованию в цепях нагрузки соответствующих ЭДС, которые не участвуют в полезной работе.

Причины перекоса фаз в трехфазной сети

Как уже упоминалось выше, данное состояние электросети чаще всего вызвано неравномерным подключением нагрузки на фазы и обрывом нуля. Чаще всего это проявляется в сетях до 1, кВ, что связано с особенностями распределения электроэнергии, между однофазными электроприемниками.

Обмотки трехфазных силовых трансформаторов подключаются «звездой». Из места соединения обмоток отводится четвертый провод, называемый нулевым или нейтралью. Если происходит обрыв нулевого провода, то в сети возникает несимметрия напряжений, причем перекос напрямую будет зависеть от текущей нагрузки. Пример такой ситуации приведен ниже. В данном случае RН это сопротивления нагрузок, одинаковые по значению.

Перекос фаз, вызванный обрывом нейтрали

В данном примере напряжение на нагрузке, подключенной к фазе А, превысит норму и будет стремиться к линейному, а на фазе С упадет ниже допустимого предела. К подобной ситуации может привести перекос нагрузки, выше установленной нормы. В таком случае напряжение на недогруженных фазах повысится, а на перегруженных упадет.

К перекосу напряжений также приводит работа сети в неполнофазном режиме, когда происходит замыкание фазного провода на землю. В аварийных ситуациях допускается эксплуатация сети в таком режиме, чтобы обеспечить электроснабжение потребителям.

Исходя из вышесказанного, можно констатировать три основные причины перекоса фаз:

1. Неравномерная нагрузка на линии трехфазной сети.
2. При обрыве нейтрали.
3. При КЗ одного из фазных проводов на землю.

Принцип работы

Принцип распределения нагрузки между потребителями

Работа прибора основана на принципе самовозврата. Если возникает аварийная ситуация, оборудование отключается. Когда на реле поступает трехфазное напряжение, оно проверяет все параметры. Если все в норме, включается встроенное электромагнитное приспособление.

При наличии неисправностей реле выключается, а после возвращения параметров в норму включается без задержек.

В течение всего срока эксплуатации прибор ведет контроль уровня напряжения и выключает нагрузку в случае:

• пропадания любой фазы;
• перекоса фазы;
• нарушения чередования фаз.

Устройство предназначено для контроля качества электрической энергии. Оно обеспечивает надежную защиту техники от резких перепадов напряжения в сети.

Схема подключения и установка реле напряжения

Прибор будет выполнять свои функции независимо от положения. Но каждая модель обладает своей схемой подключения. Ее можно посмотреть на корпусе.

Для всех устройств существуют одинаковые правила, которые предназначены для контроля процесса соединения реле с электрической цепью.

Вводные контакты к сети присоединяют через контактор или пускатель. Проводники всех фаз совмещают с клеммами, которые находятся с верхней части прибора. Элементы помечают так:

1. Фазы буквами А, В и С.
2. N – клемма нулевого провода.
3. 1,2,3 – нижние клеммы.

Сначала из клеммы 1 проводник подсоединяют к выходу катушки, которая находится в контакторе. Клемму 3 подключают к любой фазе. Второй выход присоединяют к нулевому проводнику трехфазной сети.

Силовые элементы соединяют так:

1. Каждую фазу, которая подает ток, подключают к входной клемме контактора.
2. Проводники соединяют с выходными клеммами.
3. Чтобы подключить нулевые проводники, в распределительном щитке устанавливают общую нулевую шину.

Для обеспечения надежного контакта используют специальные наконечники.

Ввод 3

Ниже показаны фото сборки и установки щитка на третьем вводе.

Обратите внимание на цветовую последовательность проводов. Вопрос: Патриотом какой страны я являюсь?

Я решил использовать гибкий кабель ПВС 4х4, ибо намучился в первых предыдущих случаях с твёрдыми жилами. Но в этом случае надо обязательно использовать наконечники, т.к. под винтовые клеммы, которые применяются в Барьерах, многожилка не комильфо.

3 – Электрощит собран и установлен

В предыдущих двух версиях провода сверху вниз шли под ДИН-рейкой, что немного напрягает.

Поэтому тут я расширил сознание и расстояние между фазами, и в образовавшиеся зазоры проложил провода. Дело в том, что блок Барьер занимает на ДИН-рейке примерно 2,8 модуля, и щели по любому будут. Так почему бы их не использовать для удобного монтажа?

3 – Щиток с Барьерами установлен

Несимметрия в высоковольтных сетях

Вызвать подобное состояние в сети 6,0-10,0 кВ иногда может подключенное к ней оборудование, в качестве характерного примера можно привести дугоплавильную печь. Несмотря на то, что она не относится к однофазному оборудованию, управление тока дуги в ней производится пофазно. В процессе плавки также могут возникнуть несимметричные КЗ. Учитывая, что существуют дугоплавильные установки запитывающиеся от напряжения 330,0 кВ, то можно констатировать, что и в данных сетях возможен перекос фаз.

В высоковольтных сетях перекос фаз может быть вызван конструктивными особенностями ЛЭП, а именно, разным сопротивлением в фазах. Чтобы исправить ситуацию выполняется транспозиция фазных линий, для этого устанавливаются специальные опоры. Эти дорогостоящие сооружения не отличаются особой прочностью. Такие опоры не особо стремятся устанавливать, предпочитая пожертвовать качеством электроэнергии, чем надежностью ЛЭП.

Ввод 4

4 – Внешний вид щитка. В разрыв через винтовой клеммник включен трехфазный Барьер

Поближе. Я думаю, все понимают, почему я применяю клеммник, а не цепляюсь напрямую к клеммам счетчика?

4 – Выход счетчика – на клеммник

В предыдущих вариантах щитки были внешние, устанавливались в электрощитовых (подсобках) и проблем с установкой не возникало. Тут же надо было сделать встраиваемую установку, мне пригодилась ножовка по гипсокартону.

4 – Врезка щитка в гипсокартонную стену

УЗО схема подключения

В квартирах подключение трехфазной сети встречается редко. Этот вариант популярен для частных домов. Аппарат защиты в них подключается несколькими способами:

• Реле напряжения 380 В 2-полюсное для дома не подходит. Используют 4-полюсные аналоги. К ним подключают 1 нулевую жилу и 3 фазных. Схема усложнена тем, что каждая линия оснащена своим прибором УЗО. Важно правильно подобрать провода. Для однофазной сети подойдет стандартный вариант ВВГ, но для 3-фазной нужен устойчивый к возгоранию ВВГнг.
• Общее УЗО для 3-фазной сети + счетчик. В схеме присутствует счетчик электроэнергии. Групповые УЗО находятся в системе обслуживания отдельных линий. Эта схема требует установки большого электрощита с множеством проводов и электроприборов.

Если в квартире или доме большое количество осветительных и розеточных контуров, а также разнообразных бытовых приборов, желательно установить двойную защиту с общим УЗО.

Инструкция для пользователя

Как и обещал, выкладываю инструкцию к реле напряжения, которую видно на фото.

Постарался написать простым языком, что это, для чего и как:

Реле контроля напряжения

Предназначены для автоматического отключения нагрузки в случае выхода значения напряжения за допустимые пределы. Работают по каждой фазе отдельно.

Автоматы F1, F2, F3 – байпасы, при нормальной работе ДОЛЖНЫ БЫТЬ ВЫКЛЮЧЕНЫ (нижнее положение). Включаются в аварийных случаях, под личную ответственность включающего!

Внимание! При включении байпаса нагрузка не защищена от опасных напряжений!

При нормальной работе реле напряжения А1, А2, А3 индицируют значение напряжения по своей фазе.
В случае выхода напряжения за установленные пределы реле отключаются, показания напряжения мигают.
Включение – примерно через 1 минуту после нормализации входного напряжения.

Если необходимо изменить пределы напряжения, обратитесь к инструкции. Во время настройки пределов напряжения и времени задержки автомат байпаса должен быть включен.

Всем спасибо за внимание, вопросы и замечания, как всегда, жду в комментариях.

Понравилось? Поставьте оценку, и почитайте другие статьи блога!

Общие настройки трехфазного реле

Чтобы реле контроля напряжения 3-фазное работало, нужно осуществить некоторые настройки. После подключения прибора к электрической цепи к нему подают питание, и на дисплее появляется информация:

• Если изображение на дисплее мигает, это говорит об отсутствии напряжения.
• Появление черточек обозначает нарушение чередования фаз или отсутствие одной.
• При длительном мигании дисплея следует заподозрить отсутствие подключения контактора.

Настроить трехфазное реле контроля напряжения можно двумя встроенными кнопками, на них изображены треугольники. Они размещаются с правой стороны устройства: верхняя кнопка с треугольником вверх, а нижняя – вниз. Чтобы получить максимальный предел отключения, нужно нажать на верхнюю кнопку. Она задерживается на несколько секунд. После этого в центральном экране появляется цифра с отображением заводского уровня. Кнопку нужно нажимать до тех пор, пока не появится нужное значение. После настроек в течение десяти минут прибор будет автоматически запрограммирован.

Как выставить время повторного отключения

С правой стороны дисплея находится кнопка управления с нарисованными часами. Ее нужно нажать и держать, пока не появится заводское значение. Временной интервал составляет 15 секунд. Это значит, что после нормализации напряжения прибор вновь включит электроэнергию через этот отрезок времени.

Показатели можно уменьшить. Достаточно нескольких нажатий на верхнюю или нижнюю кнопку, чтобы появились необходимые параметры.

Как провести настройку перекоса фазы

Для настройки необходимо одновременно нажать на обе треугольные кнопки. После этого на дисплее можно увидеть 50В. Это значит, что питание в сеть не будет подаваться, когда перекос фаз достигнет этого значения. Чтобы уменьшить или увеличить параметр, нужно выставить время одной из кнопок.

Защита в однофазной сети

В данном случае повлиять на внешние проявления системы электроснабжения не представляется возможным, например, если фазы перегружены, потребители электроэнергии не могут исправить ситуацию. Все, что можно сделать, это обезопасить электрооборудование путем установки реле напряжения и однофазного стабилизатора.

Имеет смысл установить общее стабилизирующее устройство на всю квартиру или дом. В этом случае необходимо высчитать максимальную нагрузку, после этого добавить запас 15-20%.. Это запас на будущее, поскольку со временем количество электрооборудования может увеличиться.

Совсем не обязательно подключать к стабилизатору сети все оборудование, некоторые виды приборов (например, электропечи или бойлеры), могут быть подключены к реле напряжения (через АВ) напрямую. Это позволит сэкономить, поскольку устройства меньшей мощности стоят дешевле.

Особенности распространенных видов реле напряжения

Благодаря реле напряжения во время перепадов энергии прибор не сгорит, не расплавится плата, не выйдет из строя электродвигатель. Стоимость приборов немалая, но они окупаются. Лучше предотвратить аварийные ситуации, чем покупать новую технику.

На рынке существует несколько видов несколько реле контроля разных производителей. Они обладают одинаковым принципом работы, хотя конструкция и набор дополнительных функций могут отличаться.

В современных устройствах установлена цифровая индикация. Она позволяет следить за уровнем напряжения в трех фазах. Также присутствуют дополнительные настройки. С их помощью регулируют работу прибора и обеспечивают простоту и удобство использования.

Реле контроля трехфазного напряжения – это незаменимая в хозяйстве вещь. Подключить и настроить его не трудно. Это займет не более получаса, после чего все электрические приборы будут защищены от перепадов напряжения.

Источник