Причины возникновения перепадов напряжения

Нет ничего более типичного для среднестатистической украинской квартиры, чем периодические скачки напряжения в сети. Такие неполадки могут угрожать поломкой бытовой техники, перенапряжением питающих линий или даже возгоранием. Сегодня мы поговорим о том, в чём кроется причина подобной неисправности, а также как можно попытаться защитить от неё своё имущество.

Скачками напряжения называют резкое и значительное по величине изменение вольтажа питающей электросети. В абсолютном большинстве случаев подразумевается, что источник этой неисправности находится вне домашнего контура, поскольку большой скачок исключительно во внутридомовой системе – сравнительно редкая ситуация, к тому же, заведомо сопряжённая с серьёзной и очевидной поломкой какого-либо электроприбора в момент его включения. Зачастую опасность представляет изменение вольтажа в большую сторону, поскольку оно одинаково опасно как для техники, так и для кабелей или проводов, которые составляют электропроводку. Пониженный вольтаж почти всегда безобиден – устройства могут попросту отключиться и не работать определённый период, однако это не угрожает их исправности.

Технические нюансы

Следует отметить, что термин «скачок напряжения» не является в полной мере техническим – это скорее упрощённая разговорная версия одной из официальных формулировок: «отклонение в величине вольтажа», «колебание параметров тока» или «перенапряжение». В свою очередь, эти три термина для электриков свидетельствуют о разных проявлениях перепадов вольтажа. Так, отклонение представляет собой наиболее длительный скачок – более одной минуты и с вольтажом, который вписывается в предельно допустимые рамки. Лимитирующей является величина 10%, что соответствует 198 В и 242 В, если считать в обе стороны от номинала в 220 В. Если же речь идёт о колебании, то подразумевается недлительное отклонение от нормы, протяжённостью меньше минуты, с теми же граничными параметрами тока. Наконец, перенапряжением называют ситуацию, которая может длиться неустановленный период времени, в том числе, и бесконечно малый, но вольтаж при этом превышает предельную величину в 242 В.

Таким образом, перепадами напряжения корректно называть как длительные, но незначительные изменения в сетевом вольтаже, так и краткосрочные, но существенные. На языке профессионалов последние принято также называть импульсными. В целом, определённый ущерб приборам и домашнему имуществу способен нанести любой вариант – всё будет зависеть от того, как в конкретной ситуации сочетаются амплитуда тока, его частота и продолжительность воздействия ненормативных показателей.

В первую очередь, необходимо понимать, что каждое электрозависимое устройство рассчитано производителем на определённые характеристики тока. Безусловно, некоторый резерв имеется – большинство приборов имеют диапазон стабильной работы в 5-7% отклонения и диапазон критической работы в 10-15%. Современные пылесосы, холодильники, телевизоры и подобные им изделия рассчитаны на номинал в 230 В, а потому скачки до 250 вольт для них совершенно терпимы. При этом снижение вольтажа, как и говорилось выше, просто приведёт к их отключению, а потому опасности не представляет. Следует понимать, что продолжение эксплуатации бытовой техники в период активных скачков напряжения всё же приводит к уменьшению их ресурса. Если Вам стало известно, что параметры питающей сети нестабильны, лучше отключить приборы от сети – так они точно прослужат дольше.

В свою очередь, осветительные приборы могут реагировать иначе. Если Вы используете светодиодные лампы, они будут работать достаточно стабильно даже при существенном отклонении вольтажа от норматива. При этом по свечению многих моделей можно даже не догадаться, что напряжение в сети изменилось. Зато лампочки накаливания крайне чувствительны к перепадам: если случается понижение, они светят более тускло, если повышение – чересчур ярко, причём нередко доходит и до разрыва вольфрамовой нити, если воздействие было длительным.

Причин возникновения нестабильности параметров тока может быть великое множество. Сюда включены и локальные стечения обстоятельств, и природные катаклизмы, и аварийные ситуации, и предпосылки техногенного характера. Далее мы поговорим лишь о некоторых из них, которые имеют сравнительно большое распространение.

1. Одновременный перегруз

Данная ситуация возникает в те моменты, когда потребитель включает в домашнюю электросеть несколько мощных приборов. Практика показывает, что наибольшее число подобных ситуаций случается в зимний период – этому способствует тот факт, что люди меньше времени бывают на улице и чаще сидят дома, а потому и эксплуатируют различную технику. Кроме того, усугубляет ситуацию необходимость включения обогревателей, являющихся одними из самых мощных бытовых приборов, работающих достаточно протяжённый период времени в течение дня. Если прибавить к этому тот факт, что свои квартиры отапливать необходимо всем жильцам многоэтажки, некое «проседание» вольтажа является вполне логичным следствием.

Кроме того, те же симптомы могут наблюдаться потому, что проводка в жилище просто не рассчитана на такие нагрузки. Коммуникации слишком стары, их сечение не позволяет нормально эксплуатировать и современную стиральную машинку, и пылесос, и две крупных люстры в кухне и гостиной. Именно в подобных обстоятельствах включение нового прибора в сеть приводит к общему падению вольтажа, а его отключение – к скачку в большую сторону.

2. Неисправности в трансформаторной подстанции

Безусловно, лишь в малом проценте скачков напряжения есть вина конечного пользователя. Вполне вероятно, что ближайшая к Вашему дому трансформаторная подстанция (ТП) частично вышла из строя. Если квартира расположена не в новостройке, а в хрущёвке или сталинке, с максимальной вероятностью можно сказать, что обслуживанием ТП уже давно никто не занимался. Устаревающее оборудование, кабели и перемычки вполне могут стать причиной скачка напряжения. Более того, это только «первый звоночек» – скорее всего, в недалёком будущем эту подстанцию ждёт более серьёзная электроавария.

Следует также понимать, что не только физический износ модулей и коммуникаций на ТП становится причиной перепадов вольтажа. Ввиду сочетания возраста оборудования с перегрузкой, получаемой от потребителей, которая описана выше, подстанция может просто длительный срок работать на пределе своих возможностей. Не будучи рассчитанной на ту мощность, с которой ей приходится иметь дело, техника сбоит, что и выражается в скачках напряжения.

3. Неполадки в линиях электропередач

Протяжённость ЛЭП в масштабах целой страны просто огромна, потому не удивительно, что периодически в её работе могут появляться различного рода нарушения. Если не говорить о мелких и редких поломках, то наиболее типичными будут всего две причины. Первая, как и в ситуациях выше – естественный износ токоведущих коммуникаций. Повреждены могут быть и сами провода, и столбы, на которых они закреплены, что приводит к обрывам и замыканиям. Вторая причина – природная. Во время сильных дождей размываются почвы, от бурь ветром валит как сами опоры, так и деревья – в том числе, на линии электропередач.

Важным отличием данной ситуации будет то, что в подавляющем числе ситуаций аварии на ЛЭП представляют собой не просто перепад напряжения с дальнейшим его выравниванием, а именно тот резкий скачок, импульс, за которым следует разрыв коммуникаций, а потому и полное прекращение какого-либо электропитания. Кроме того, при обрыве ЛЭП сама пиковая величина вольтажа, которая доходит до потребителя, практически всегда заметно выше, чем у других видов поломок.

4. Обрыв нулевого проводника

Мало знакомые с электротехникой люди полагают, будто обрыв нулевого провода приведёт только лишь к резкому отключению всех светильников и бытовых приборов у них в жилище. На самом же деле, именно такая ситуация относится к наиболее распространённым факторам поломки техники в домах. При резком обрыве нуля, где бы он ни произошёл, на всех нулевых жилах в Ваших розетках может оказаться опасный потенциал, которому просто некуда стечь. В результате в зоне риска оказываются любые электрозависимое устройства, подключённые к сети в этот момент. Сгореть могут не только работающие, но и просто находящиеся в режиме ожидания приборы.

Зачастую за целостностью нулевого проводника во внешних сетях электрокоммуникаций следят соответствующие службы, однако в пределах этажа, дома, подъезда или ближайшей трансформаторной электростанции надлежащий контроль обеспечивается далеко не всегда. В подавляющем большинстве случаев проблема не в самом проводнике, а в зажиме клеммы, которая его удерживает. Если контакт плохой, но всё же сохраняется, Вы будете замечать перепады напряжения, а в случае обрыва «финальный» скачок вполне может испортить технику.

5. Проблемы с заземлением

Для многих звучит неожиданно, однако даже заземляющий проводник может стать причиной изменений в вольтаже. Вместе с тем, это прямо вытекает из его защитного назначения. Если Вы используете розетки с заземлением, то в случае пробоя фазной жилы на корпус электроприбора весь опасный потенциал отводится в землю по третьему проводу. Любые аварийные величины поглощаются именно таким способом, а потому в случае отказа заземляющей жилы в момент скачка в общей сети, избыточный потенциал останется на приборах. Даже если с заземляющей рамкой просто ухудшится контакт, в Вашей локальной сети могут наблюдаться перепады вольтажа.

6. Перегруз трансформаторной подстанции

Данная причина сочетает в себе сразу несколько других. К примеру, даже относительно новая ТП, на которой систематически проводится ревизия, не может быть готова к определённым величинам мощностных нагрузок. Среди наиболее типичных предпосылок – стремительное разрастание жилых кварталов, многоэтажная застройка в частном секторе, возведение крупных офисных центров вместо небольших исторических зданий. Таким образом, даже самые лучшие коммуникации внутри имеющейся сегодня подстанции оказываются многократно перегруженными. Вместо двух десятков квартир появляются двести. При этом в новостройки сразу устанавливают мощные системы централизованной вентиляции и сплит-системы индивидуального кондиционирования. В подобной ситуации нельзя обойтись просто модернизацией старой ТП, необходимо заменять её полностью, перестраивать, перекладывать провода к ней и от неё. Разумеется, так поступают не всегда: отсюда и общий перегруз, а от него – падение напряжения в розетках и ночные скачки.

7. Некачественный монтаж внутренней сети

Если говорить о причинах, которые локализуются непосредственно в жилье, где возникают скачки напряжения, то практически всегда виновниками выступают некачественные материалы проводки, чересчур дешёвая китайская электрофурнитура и непрофессиональный монтаж. Плохой контакт может быть в любом из звеньев домашней сети практически с равной вероятностью. Безусловно, если свет не мерцает, то разумнее грешить на розетки, поскольку они постоянно испытывают наибольшую механическую нагрузку при эксплуатации. Внутри подрозетников часто наблюдаются изломы жил или повреждения изоляции с дальнейшей утечкой тока. Если в жилище не установлено УЗО, можно много лет пользоваться оборудованием и даже не подозревать, что проблема перепадов напряжения кроется в розетке с плохим контактом. В том случае, если скачки вольтажа наблюдаются во всём доме, имеет смысл изучить вводной распределительный щиток. Вполне вероятно, что элементы, обеспечивающие электрический контакт, сделаны из сплавов низкого качества, которые давно оплавились, изменили свою форму и уже не проводят ток, как следует.

Похожую ситуацию может спровоцировать даже обычный патрон в одном из плафонов Вашей люстры. В месте его контакта с лампочкой или даже в точке присоединения проводов вероятен плохой контакт, а вслед за ним – искрение и перепады напряжения, передающиеся в часть локальной сети. Вообще именно в подвижных механизмах электрооборудования следует в первую очередь искать неисправность. Хотя выключатели считаются тем элементом электрофурнитуры, которые обычно доставляют меньше всего неприятностей, в них, точно так же, как в розетке и или патроне, может быть плохой контакт.

Перепады напряжения в доме могут быть и из-за того, что повреждены токоведущие провода. Особенно часто так происходит в домах, где проводка выполнена одножильными проводами. Они довольно ломкие, а потому со временем могут повредиться даже при незначительном внешнем воздействии – например, от вибрации при сверлении стены или сильном ударе. Чтобы подтвердить или опровергнуть предположение о поломке такого рода, придётся тщательно и по нескольку раз прозванивать участки цепи между всеми распределительными коробками в доме. Кроме того, следует понимать, что при использовании некачественных материалов и низкой квалификации монтажников, производивших прокладку проводов, любые из этих причин могут накладываться друг на друга.

8. Резкая нагрузка смежной сети

Если Вы живёте в многоэтажке, перепады напряжения вполне могут быть спровоцированы тем, что соседи делают у себя ремонт. Любой мощный перфоратор или сварочный аппарат дают существенную нагрузку на общую сеть, в результате которого при подключении и отключении агрегата наблюдается скачок напряжения, а при его работе – проседание вольтажа. В целом, породить некое отклонение может любой прибор с высокими пусковыми токами. К таковым относятся все изделия с электродвигателями и мощными ТЭНами: бытовые электроточила, стиральные машины, духовые шкафы, промышленные пылесосы и фены, бойлеры и пр.

Для людей, проживающих в промышленных зонах, более типичны скачки, спровоцированные запуском агрегатов на ближайшем производстве. Их пусковые токи влияют на общую сеть, а потому сказываются и на рядовых потребителях в жилых массивах. Хотим обратить внимание читателей: для формирования описанной здесь ситуации не обязательно проживать в непосредственной близости от завода – достаточно, чтобы и у Вас, и у предприятия была общая распределительная подстанция где-то на пути следования тока. Кроме того, производство – это не единственный вариант. Та же самая картина будет наблюдаться при незначительном удалении от автомастерской или небольшой насосной станции.

9. Релейный эффект

Данное явления можно назвать одним из самых безобидных, среди всех, приведённых в этом списке. Речь идёт о скачках напряжения, которые обусловлены срабатыванием реле в электроприборах, расположенных непосредственно в Вашем жилище. Все устройства с электронагревательными элементами могут стать источником кратковременного перепада вольтажа. Когда Вы включаете электрочайник, утюг, фен, бойлер, электронагреватель и пр., может наблюдаться весьма незначительное изменение вольтажа. Однако, когда ТЭН внутри прибора нагреется и достигнет пороговой температуры, сработает реле, которое расцепит контур питания и тем самым спровоцирует скачок. Если Вы до сих пор используете лампы накаливания, его можно будет заметить наглядно, а в случае со светодиодами такой перепад, скорее всего, пройдёт незамеченным.

Зачастую изменение вольтажа в таком случае крайне невелико в масштабах «настоящих» скачков напряжения, а потому оно не угрожает ни проводке, ни подключённой технике. Единственная опасность порождается тогда, когда речь идёт об очень старом приборе, в котором износились клеммы возле расцепителя реле. Тогда скачки могут быть сильнее и, вдобавок, повторяться дважды. Специалисты часто называют такой эффект эхом осциллограммы – при отключении прибора следует не один скачок, а два: один за другим, причём последний может превышать первый. Здесь уже есть риск повреждения остальной техники, так что проблемный прибор лучше в ближайшее же время заменить.

   10. Молния

Несмотря на все заземления и меры предохранения, доступные на современном этапе развития человечества, электрика всё ещё крайне чувствительна к природным явлениям. Мощнейшим из них является молния, которая при попадании в линии электропередач способна привести к скачкам напряжения у потребителей, находящихся даже во многих десятках километров от места удара. Молниезащита ЛЭП не всегда может в полном объёме справиться со своей работой, а потому разряд достаточной мощности всё ещё имеет шансы дойти до Вашего жилья.

Разрушительная сила удара молнии неописуемо велика, но, к счастью, энергия её воздействия прикладывается к проводам всего на миллисекунды, так что риск повреждения техники не так велик, как кажется на первый взгляд. Разумеется, инженеры давно занимаются вопросами максимальной защиты от молний, однако на сегодняшний день эта научная задача ещё не решена полностью, а потому рядовой человек не способен сделать ничего, что бы повысило его шансы на сохранение работоспособности своего электрического имущества при сильной грозе. Заземление – это только часть решения, которая не даёт стопроцентной гарантии, а лишь несколько снижает вероятность повреждения техники путём мгновенного отвода некоторой доли опасного потенциала в грунт.

   11. Повреждение коммуникаций электротранспорта

Данный тип неисправности характерен только для крупных городов, по улицам которых ездят трамваи и троллейбусы. Их контактная линия может износиться со временем, претерпеть удар молнии или порваться под давлением падающих деревьев. Всё это способно спровоцировать скачок в сети питания. Важно отметить, что здесь возможны два типа ситуаций.

Первая становится возможной, если муниципалитет использует распределённую схему подключения. Тогда контактная линия имеет несколько точек коммутации к городской электросети, в том числе, там, где к ней подключаются жилые дома. В таких случаях при обрыве проводов на улице обычно сильно страдают фонарные столбы и незначительно – техника в квартирах домов в пределах ближайшего к аварии квартала.

Вторая ситуация основывается на том, что контактная линия централизована, то есть, целиком ведётся от одной электрической подстанции в депо. Если во время грозы просто случится её обрыв, никаких скачков жители близлежащих домов не почувствуют. Зато в случае попадания контактной линии на коммунальную ЛЭП, напряжение будет крайне высоко, а потому могут наблюдаться скачки в несколько сотен вольт. И если на этом этапе у потребителей молниеносно не сработают реле напряжения и автоматические выключатели, вероятность возгорания приборов будет крайне высока (не говоря уж о полном выводе их из строя перепадом).

Как защититься от скачков напряжения?

Если попытаться категорировать все ранее перечисленные причины скачков напряжения с учётом их вариаций и комбинаций, можно выделить семь групп факторов:

• низкое качество электрооборудования и/или нарушение правил первичного электромонтажа;
• включение/выключение силовой техники, электронагревателей или мощных бытовых приборов;
• воздействие на сеть в результате прямого или косвенного воздействия природы и стихий (молния, наводнение, шквальный ветер);
• нарушение базовых правил эксплуатации электрооборудования, недостаточная профилактика сетей электропитания (или её отсутствие);
• естественный износ и старение линий, узлов и контактов;
• проведение строительных, сварочных или монтажных работ с нарушением технологии подключения к питающей сети, особенно трёхфазной;
• штатный режим работы производств, аварийные случаи в общих коммуникациях, нарушение контактных линий электротранспорта и другие подобные техногенные факторы.

В свете вышесказанного совершенно логично напрашивается вопрос, как же защититься от всего этого. Может ли рядовой потребитель сделать хоть что-то, чтобы если не избежать полностью, то хотя бы немного повысить шансы на сохранение целостности электропроводки и дорогой бытовой техники? Общий ответ прост, но не исчерпывающ: в любом доме необходима защитная автоматика – исправная и достаточно современная.

Пожалуй, основной трудностью на пути поиска подходящего защитного оборудования для дома является непредсказуемость вероятных параметров воздействия. Скачки могут произойти и при сильно нагруженной домашней сети (днём), и при минимальном числе работающих приборов (ночью), они могут быть и сильными, и слабыми, и кратковременными, и длительными. Не вся современная автоматика, особенно из бюджетного и среднего ценового сегмента, способна обеспечить защиту вне зависимости от силы и обстоятельств воздействия. Более универсальные приборы стоят дороже, а потому и приобретают их не так часто.

Кроме того, если хозяева всерьёз озаботились вопросом повышения электробезопасности в доме, им необходимо крепко задуматься и перебрать в голове все предпосылки. Многие причины могут накладываться друг на друга: стройка у соседей, проживание рядом с промышленным предприятием и наличие трамвайной линии под окном – всё это может описывать одну и ту же квартиру. Соответственно, дешёвым техническим решением здесь точно не обойтись.

Хорошее современное реле напряжение имеет возможность настройки пороговых значений, занимает место от двух до четырёх модулей во вводном распределительномщитке и обязательно оснащено небольшим дисплеем для визуального контроля параметров тока. Кроме установки величины минимального и максимального вольтажа, устройство должно давать Вам возможность самостоятельно установить время срабатывания расцепителя при обнаружении определённого отклонения от нормального диапазона. Место данного узла в общей цепи питания определяется таким образом, чтобы защитить им удалось как можно большее число стационарно установленных приборов, розеток, источников света и коммуникаций.

Вместе с тем, если Ваше реле срабатывает слишком часто, проблема, скорее всего, более глобальна. В подобной ситуации необходимо приглашать электриков из ЖЭКа, обслуживающей или электроснабжающей компании, чтобы они более детально исследовали причину такого поведения питающей сети. Если же обращение к отдельным специалистам или в уполномоченные организации не увенчались успехом (в силу разных причин), жилище следует оборудовать стабилизатором напряжения. Данный узел в режиме реального времени будет отслеживать параметры тока и приводить их к нормальным.

Необходимо понимать, что стабилизатор – это тоже электрическое устройство, которое имеет допустимые границы работы. Потому и его следует защищать от чрезмерных перепадов при помощи реле напряжения – одно ничуть не исключает другое. Фильтр напряжения будет работать корректно в более широких пределах, чем реле, однако его также не следует подвергать ненужной опасности. Уместно следует сказать, что в современных реле от известных брендов изначально имеется функционал стабилизации, однако такие решения обойдутся Вам недёшево. Если же говорить о стабилизаторах как об отдельных узлах, их можно ставить не только на всю домашнюю электросеть, но и на отдельные её контура или участки. Вы можете защитить наиболее ценную технику по-разному – например, стабилизатором, всё то, что находится на кухне, а плазменный телевизор и компьютер со всей оргтехникой подключить через портативный стабилизационный блок, «умную» розетку, розетку-барьер или источник бесперебойного питания со встроенным стабилизатором.

К огромному сожалению, эффективной защиты невозможно выработать только от молнии. Если Вы проживаете в частном доме, и она попадёт в ближайший столб, в большинстве случаев не спасёт ничего. Как бы много ограничивающей автоматики у Вас не стояло, скорее всего, она тоже будет мгновенно повреждена разрядом. Самое эффективное средство (насколько это возможно) – оборудовать своё жилище специальным малым ограничителем перенапряжения, устанавливаемым в щиток. Он работает наподобие разрядников, размещаемых на ЛЭП, но занимает меньше места и защищает только Вас, а не всю линию, что позволяет заметно увеличить шансы на успешное сохранение работоспособности имущества в доме.