Причини виникнення перепадів напруги

Немає нічого більш типового для середньостатистичної української квартири, аніж періодичні скачки напруги у мережі. Такі неполадки можуть загрожувати поломкою побутовій техніці, перенапруженням живильних ліній або навіть загорянням. Сьогодні ми поговоримо про те, у чому криється причина подібної несправності, а також як можна спробувати захистити від неї своє майно.

Стрибками напруги називають різку та значну за величиною зміну вольтажу електромережі. У абсолютній більшості випадків передбачається, що джерело цієї несправності знаходиться поза домашнім контуром, оскільки великий стрибок виключно у внутрішньобудинковій системі – порівняно рідкісна ситуація, до того ж, заведомо відомо пов’язана з серйозною та очевидною поломкою будь-якого електроприладу у момент його увімкнення. Найчастіше небезпеку становить зміна вольтажу у більший бік, оскільки вона однаково небезпечно як для техніки, так і для кабелів або дротів, які складають електропроводку. Знижений вольтаж майже завжди нешкідливий – пристрої можуть просто відключитися та не працювати певний період, проте це не загрожує їхній справності.

Технічні нюанси

Слід зазначити, що термін «стрибок напруги» не є у повній мірі технічним – це скоріше спрощена розмовна версія одного з офіційних формулювань: «відхилення у величині вольтажу», «коливання параметрів струму» або «перенапруження». У свою чергу, ці три терміни для електриків свідчать про різні прояви перепадів вольтажу. Так, відхилення являє собою найбільш тривалий стрибок – більше однієї хвилини та з вольтажем, який вписується у максимально припустимі рамки. Лімітуючою є величина 10%, що відповідає 198 В та 242 В, якщо рахувати у обидва боки від номіналу у 220 В. Якщо ж мова йде про коливання, то мається на увазі нетривале відхилення від норми, протяжністю менше хвилини, з тими самими граничними параметрами струму. Нарешті, перенапруженням називають ситуацію,яка може тривати невстановлений період часу, у тому числі, й нескінченно малий, але вольтаж при цьому перевищує граничну величину у 242 В.

Таким чином, перепадами напруги коректно називати як тривалі, але незначні зміни у мережевому вольтажі, так і короткострокові, але суттєві. Мовою професіоналів останні прийнято також називати імпульсними. У цілому, певний збиток приладам та домашньому майну здатен вчинити будь-який варіант – усе буде залежати від того, як у конкретній ситуації поєднуються амплітуда струму, його частота та тривалість впливу ненормативних показників.

У першу чергу, необхідно розуміти, що кожен електрозалежний пристрій розраховано виробником на певні характеристики струму. Безумовно, певний резерв є – більшість приладів мають діапазон стабільної роботи у 5-7% відхилення та діапазон критичної роботи у 10-15%. Сучасні пилососи, холодильники, телевізори та подібні до них вироби розраховані на номінал у 230 В, а тому скачки до 250 вольт для них абсолютно терпимі. При цьому зниження вольтажу, як і говорилося вище, просто призведе до їхнього відключення, а тому не є небезпечним. Слід розуміти, що продовження експлуатації побутової техніки у період активних стрибків напруги усе ж призводить до зменшення їхнього ресурсу. Якщо Вам стало відомо, що параметри мережі живлення нестабільні, краще відключити прилади від мережі – так вони точно прослужать довше.

У свою чергу, освітлювальні прилади можуть реагувати інакше. Якщо Ви використовуєте світлодіодні лампи, вони будуть працювати досить стабільно навіть при істотному відхиленні вольтажу від нормативу. При цьому за світінням багатьох моделей можна навіть не здогадатися, що напруга у мережі змінилася. Зате лампочки розжарювання вкрай чутливі до перепадів: якщо трапляється зниження, вони світять більш тьмяно, якщо підвищення – надто яскраво, причому нерідко доходить і до розриву вольфрамової нитки, якщо вплив було тривалим.

Причин виникнення нестабільності параметрів струму може бути безліч. Сюди включені й локальні збіги обставин, і природні катаклізми, і аварійні ситуації, і передумови техногенного характеру. Далі ми поговоримо лише про деякі з них, які мають порівняно велике поширення.

1. Одночасне перевантаження

Дана ситуація виникає у ті моменти, коли споживач вмикає до домашньої електромережі декілька потужних приладів. Практика показує, що найбільше число подібних ситуацій трапляється у зимовий період – цьому сприяє той факт, що люди менше часу бувають на вулиці та частіше сидять вдома, а тому й експлуатують різну техніку. Окрім того, погіршує ситуацію необхідність увімкнення обігрівачів, які є одними з найпотужніших побутових приладів, що працюють досить протяжний період часу протягом дня. Якщо додати до цього той факт, що свої квартири опалювати необхідно усім мешканцям багатоповерхівки, певне «просідання» вольтажу є цілком логічним наслідком.

Крім того, ті самі симптоми можуть спостерігатися тому, що проводка у житлі просто не розрахована на такі навантаження. Комунікації занадто старі, їхній перетин не дозволяє нормально експлуатувати і сучасну пральну машинку, і пилосос, і дві великих люстри у кухні та вітальні. Саме у подібних обставинах увімкнення нового приладу до мережі призводить до загального падіння вольтажу, а його відключення – до стрибка у більший бік.

2. Несправності у трансформаторній підстанції

Безумовно, лише у малому відсотку стрибків напруги є вина кінцевого користувача. Цілком ймовірно, що найближча до Вашого дому трансформаторна підстанція (ТП) частково вийшла з ладу. Якщо квартира розташована не у новобудові, а у хрущовці або сталінці, з максимальною вірогідністю можна сказати, що обслуговуванням ТП вже давно ніхто не займався. Застаріваюче обладнання, кабелі та перемички цілком можуть стати причиною стрибка напруги. Більш того, це тільки «перший дзвіночок» – швидше за усе, у недалекому майбутньому цю підстанцію чекає більш серйозна електроаварія.

Слід також розуміти, що не тільки фізичний знос модулів та комунікацій на ТП стає причиною перепадів вольтажу. З огляду на поєднання віку обладнання з перевантаженням, одержуваним від споживачів, яке описане вище, підстанція може просто тривалий термін працювати на межі своїх можливостей. Не будучи розрахованою на ту потужність, з якою їй доводиться мати справу, техніка дає збої, що й виражається у скачках напруги.

3. Неполадки у лініях електропередач

Протяжність ЛЕП у масштабах цілої країни є просто величезною, тому не дивно, що періодично у її роботі можуть з'являтися різного роду порушення. Якщо не казати про дрібні та рідкісні поломки, то найбільш типовими будуть усього дві причини. Перша, як і у ситуаціях вище – природний знос струмоведучих комунікацій. Пошкодженими можуть бути і самі дроти, і стовпи, на яких вони закріплені, що призводить до обривів та замикань. Друга причина – природна. Під час сильних дощів розмиваються ґрунти, від буревіїв вітром валить як самі опори, так і дерева – у тому числі, на лінії електропередач.

Важливою відмінністю даної ситуації буде те, що у переважній кількості ситуацій аварії на ЛЕП являють собою не просто перепад напруги з подальшим її вирівнюванням, а саме той різкий стрибок, імпульс, за яким слідує розрив комунікацій, а тому й повне припинення будь-якого електроживлення. Крім того, при обриві ЛЕП сама пікова величина вольтажу, яка доходить до споживача, практично завжди помітно вища, аніж у інших видів поломок.

4. Обрив нульового провідника

Мало знайомі з електротехнікою люди вважають, ніби обрив нульового дроту призведе тільки до різкого відключення усіх світильників та побутових приладів в них у житлі. Насправді ж, саме така ситуація відноситься до найбільш поширених факторів поломки техніки у будинках. При різкому обриві нуля, де б він не відбувся, на усіх нульових жилах у Ваших розетках може виявитися небезпечний потенціал, якому просто нікуди стекти. У результаті у зоні ризику опиняються будь-які електрозалежні пристрої, підключені до мережі у цей момент. Згоріти можуть не тільки працюючі прилади, але й ті, що просто знаходяться у режимі очікування.

Найчастіше за цілісністю нульового провідника у зовнішніх мережах електрокомунікацій стежать відповідні служби, проте у межах поверху, будинку, під'їзду чи найближчої трансформаторної електростанції належний контроль забезпечується далеко не завжди. У переважній більшості випадків проблема не у самому провіднику, а у затискачу клеми, яка його утримує. Якщо контакт поганий, але усе ж зберігається, Ви будете помічати перепади напруги, а у разі обриву «фінальний» стрибок цілком може зіпсувати техніку.

5. Проблеми із заземленням

Для багатьох звучить несподівано, проте навіть заземлювальний провідник може стати причиною змін у вольтажі. Разом з тим, це прямо випливає з його захисного призначення. Якщо Ви використовуєте розетки із заземленням, то у разі пробою фазної жили на корпус електроприладу увесь небезпечний потенціал відводиться у землю по третьому дроту. Будь-які аварійні величини поглинаються саме таким способом, а тому у разі відмови заземлювальної жили у момент стрибка у загальній мережі, надлишковий потенціал залишиться на приладах. Навіть якщо із заземлювальною рамкою просто погіршиться контакт, у Вашій локальній мережі можуть спостерігатися перепади вольтажу.

6. Перевантаження трансформаторної підстанції

Дана причина поєднує у собі відразу декілька інших. Наприклад, навіть відносно нова ТП, на якій систематично проводиться ревізія, не може бути готовою до певних величин потужних навантажень. Серед найбільш типових передумов – стрімке розростання житлових кварталів, багатоповерхова забудова у приватному секторі, зведення великих офісних центрів замість невеликих історичних будівель. Таким чином, навіть найкращі комунікації всередині наявної сьогодні підстанції виявляються багаторазово перевантаженими. Замість двох десятків квартир з'являються двісті. При цьому у новобудови відразу встановлюють потужні системи централізованої вентиляції та спліт-системи індивідуального кондиціонування. У подібній ситуації не можна обійтися просто модернізацією старої ТП, необхідно замінювати її повністю, перебудовувати, перекладати дроти до неї та від неї. Звичайно, так вчиняють не завжди: звідси й загальне перевантаження, а від нього – падіння напруги у розетках та нічні стрибки.

7. Неякісний монтаж внутрішньої мережі

Якщо казати про причини, які локалізуються безпосередньо у житлі, де виникають скачки напруги, то практично завжди винуватцями виступають неякісні матеріали проводки, надто дешева китайська електрофурнітура та непрофесійний монтаж. Поганий контакт може бути у будь-якій з ланок домашньої мережі практично з однаковою ймовірністю. Безумовно, якщо світло не мерехтить, то розумніше грішити на розетки, оскільки вони постійно відчувають найбільше механічне навантаження при експлуатації. Усередині підрозетників часто спостерігаються злами жил або пошкодження ізоляції з подальшим витоком струму. Якщо у оселі не встановлений ПЗВ, можна багато років користуватися обладнанням та навіть не підозрювати, що проблема перепадів напруги криється у розетці з поганим контактом. У тому випадку, якщо скачки вольтажу спостерігаються в усьому будинку, має сенс вивчити ввідний розподільний щиток. Цілком ймовірно, що елементи, які забезпечують електричний контакт, зроблені зі сплавів низької якості, які давно поплавилися, змінили свою форму та вже не проводять струм, як слід.

Схожу ситуацію може спровокувати навіть звичайний патрон у одному з плафонів Вашої люстри. У місці його контакту з лампочкою або навіть у точці приєднання дротів імовірний поганий контакт, а слідом за ним – іскріння та перепади напруги, що передаються у частину локальної мережі. Взагалі саме у рухомих механізмах електрообладнання слід у першу чергу шукати несправність. Хоча вимикачі вважаються тим елементом електрофурнітури, які зазвичай завдають найменше неприємностей, у них, точно так само, як у розетці та чи патроні, може бути поганий контакт.

Перепади напруги у будинку можуть бути й через те, що пошкоджені струмопровідні дроти. Особливо часто так відбувається у будинках, де проводка виконана одножильними дротами. Вони досить ламкі, а тому з часом можуть пошкодитися навіть при незначному зовнішньому впливі – наприклад, від вібрації під час свердління стіни або сильному ударі. Щоб підтвердити або спростувати припущення про поломку такого роду, доведеться ретельно та по кілька разів продзвонювати ділянки ланцюга між усіма розподільними коробками у оселі. Крім того, слід розуміти, що при використанні неякісних матеріалів та низькій кваліфікації монтажників, які здійснювали прокладку дротів, будь-які з цих причин можуть накладатися одна на одну.

8. Різке навантаження суміжної мережі

Якщо Ви живете у багатоповерхівці, перепади напруги цілком можуть бути спровоковані тим, що сусіди роблять у себе ремонт. Будь-який потужний перфоратор або зварювальний апарат дає істотне навантаження на загальну мережу, у результаті якого при підключенні та відключенні агрегату спостерігається стрибок напруги, а при його роботі – просідання вольтажу. У цілому, породити певне відхилення може будь-який прилад з високими пусковими струмами. До таких належать усі вироби з електродвигунами та потужними ТЕНами: побутові електроточила, пральні машини, духові шафи, промислові пилососи та фени, бойлери та ін.

Для людей, які проживають у промислових зонах, більш типовими є скачки, спровоковані запуском агрегатів на найближчому виробництві. Їхні пускові струми впливають на загальну мережу, а тому позначаються й на рядових споживачах у житлових масивах. Хочемо звернути увагу читачів: для формування описаної тут ситуації не обов'язково проживати у безпосередній близькості від заводу – досить, щоб і у Вас, і у підприємства була загальна розподільна підстанція десь на шляху проходження струму. Окрім того, виробництво – це не єдиний варіант. Та ж сама картина буде спостерігатися при незначній відстані від автомайстерні або невеликої насосної станції.

9. Релейний ефект

Дане явище можна назвати одним з найшкідливіших, серед усіх, наведених у цьому списку. Мова йде про скачки напруги, які обумовлені спрацьовуванням реле у електроприладах, розташованих безпосередньо у Вашій оселі. Усі пристрої з електронагрівальними елементами можуть стати джерелом короткочасного перепаду вольтажу. Коли Ви вмикаєте електрочайник, праску, фен, бойлер, електронагрівач та ін., може спостерігатися дуже незначна зміна вольтажу. Однак, коли ТЕН усередині приладу нагріється та досягне порогової температури, спрацює реле, яке розчепить контур живлення й тим самим спровокує стрибок. Якщо Ви до сих пір використовуєте лампи розжарювання, його можна буде помітити наочно, а у випадку зі світлодіодами такий перепад, швидше за усе, пройде непоміченим.

Найчастіше зміна вольтажу у такому випадку є вкрай невеликою у масштабах «справжніх» стрибків напруги, а тому вона не загрожує ані проводці, ані підключеній техніці. Єдина небезпека породжується тоді, коли мова йде про дуже старий прилад, у якому зносилися клеми біля розціплювача реле. Тоді скачки можуть бути сильнішими і, до того ж, повторюватися двічі. Фахівці часто називають такий ефект луною осцилограми – при відключенні приладу слідує не один стрибок, а два: один за іншим, причому останній може перевищувати перший. Тут вже є ризик пошкодження решти техніки, тож проблемний прилад краще у найближчий же час замінити.

   10. Блискавка

Незважаючи на усі заземлення та заходи щодо запобігання, доступні на сучасному етапі розвитку людства, електрика усе ще є вкрай чутливою до природних явищ. Найпотужнішим з них є блискавка, яка при попаданні у лінії електропередач здатна призвести до стрибків напруги у споживачів, що знаходяться навіть у багатьох десятках кілометрів від місця удару. Блискавкозахист ЛЕП не завжди може у повному обсязі впоратися зі своєю роботою, а тому розряд достатньої потужності усе ще має шанси дійти до Вашої оселі.

Руйнівна сила удару блискавки є невимовно великою, але, на щастя, енергія її впливу прикладається до дротів усього лише на мілісекунди, тож ризик пошкодження техніки не такий великий, як здається на перший погляд. Звичайно, інженери давно займаються питаннями максимального захисту від блискавок, проте на сьогоднішній день ця наукова задача ще не вирішена повністю, а тому пересічна людина не здатна зробити нічого, що б підвищило її шанси на збереження працездатності свого електричного майна під час сильної грози. Заземлення – це тільки частина рішення, яка не дає стовідсоткової гарантії, а лише трохи знижує ймовірність пошкодження техніки шляхом миттєвого відведення певної частки небезпечного потенціалу у ґрунт.

   11. Пошкодження комунікацій електротранспорту

Даний тип несправності є характерним тільки для великих міст, по вулицях яких їздять трамваї та тролейбуси. Їхня контактна лінія може зноситися з часом, зазнати удару блискавки або порватися під тиском падаючих дерев. Усе це здатне спровокувати стрибок у мережі живлення. Важливо відзначити, що тут можливі два типи ситуацій.

Перша стає можливою, якщо муніципалітет використовує розподілену схему підключення. Тоді контактна лінія має декілька точок комутації до міської електромережі, у тому числі, там, де до неї підключаються житлові будинки. У таких випадках при обриві дротів на вулиці зазвичай сильно страждають ліхтарні стовпи та незначно – техніка у квартирах будинків у межах найближчого до аварії кварталу.

Друга ситуація ґрунтується на тому, що контактна лінія централізована, тобто, цілком ведеться від однієї електричної підстанції до депо. Якщо під час грози просто трапиться її обрив, жодних стрибків жителі довколишніх будинків не відчують. Зате у разі потрапляння контактної лінії на комунальну ЛЕП, напруга буде вкрай високою, а тому можуть спостерігатися скачки у декілька сотень вольт. І якщо на цьому етапі у споживачів блискавично не спрацюють реле напруги та автоматичні вимикачі, ймовірність загоряння приладів буде вкрай високою (не кажучи вже про повне виведення їх з ладу перепадом).

Як захиститися від стрибків напруги?

Якщо спробувати категоризувати усі раніше перераховані причини стрибків напруги з урахуванням їхніх варіацій та комбінацій, можна виділити сім груп факторів:

• низька якість електрообладнання та/або порушення правил первинного електромонтажу;
• увімкнення/вимкнення силової техніки, електронагрівачів або потужних побутових приладів;
• вплив на мережу у результаті прямого або непрямого впливу природи та стихій (блискавка, повінь, шквальний вітер);
• порушення базових правил експлуатації електрообладнання, недостатня профілактика мереж електроживлення (або її відсутність);
• природний знос та старіння ліній, вузлів та контактів;
• проведення будівельних, зварювальних або монтажних робіт з порушенням технології підключення до мережі живлення, особливо трифазної;
• штатний режим роботи виробництв, аварійні випадки у загальних комунікаціях, порушення контактних ліній електротранспорту та інші подібні техногенні фактори.

У світлі вищесказаного цілком логічно напрошується питання, як же захиститися від усього цього. Чи може пересічний споживач зробити хоч щось, щоб якщо не уникнути повністю, то хоча б трохи підвищити шанси на збереження цілісності електропроводки та дорогої побутової техніки? Загальна відповідь проста, але не вичерпна: у будь-якому будинку необхідна захисна автоматика – справна та достатньо сучасна.

Мабуть, основною складністю на шляху пошуку відповідного захисного обладнання для будинку є непередбачуваність ймовірних параметрів впливу. Скачки можуть статися й при сильно навантаженій домашньої мережі (вдень), й при мінімальному числі працюючих приладів (вночі), вони можуть бути і сильними, і слабкими, й короткочасними, й тривалими. Не уся сучасна автоматика, особливо з бюджетного та середнього цінового сегмента, здатна забезпечити захист незалежно від сили та обставин впливу. Більш універсальні прилади коштують дорожче, а тому й купують їх не так часто.

Окрім того, якщо господарі всерйоз стурбовані питанням підвищення електробезпеки у будинку, їм необхідно гарно задуматися та перебрати у голові усі передумови. Багато причин можуть накладатися одна на одну: будівництво у сусідів, проживання поруч з промисловим підприємством та наявність трамвайної лінії під вікном – усе це може описувати одну й ту саму квартиру. Відповідно, дешевим технічним рішенням тут точно не обійтися.

Гарне сучасне реле напруги має можливість налаштування порогових значень, займає місце від двох до чотирьох модулів у ввідному розподільчому щитку та обов'язково оснащене невеликим дисплеєм для візуального контролю параметрів струму. Окрім установки величини мінімального та максимального вольтажу, пристрій повинен давати Вам можливість самостійно встановити час спрацьовування розчеплювача при виявленні певного відхилення від нормального діапазону. Місце даного вузла у загальному ланцюжку живлення визначається таким чином, щоб захистити ним вдалося якомога більше число стаціонарно встановлених приладів, розеток, джерел світла та комунікацій.

Разом з тим, якщо Ваше реле спрацьовує занадто часто, проблема, швидше за усе, більш глобальна. У подібній ситуації необхідно запрошувати електриків з ЖЕКу, яка обслуговуючої або електропостачальної компанії, щоб вони більш детально досліджували причину такої поведінки мережі живлення. Якщо ж звернення до окремих фахівців або до уповноважених організацій не увінчалися успіхом (через різні причини), житло слід обладнати стабілізатором напруги. Даний вузол у режимі реального часу буде відслідковувати параметри струму та приводити їх до нормальних.

Необхідно розуміти, що стабілізатор – це теж електричний пристрій, який має допустимі межі роботи. Тому й його слід захищати від надмірних перепадів за допомогою реле напруги – одне анітрохи не виключає інше. Фільтр напруги буде працювати коректно у більш широких межах, аніж реле, однак його також не слід піддавати непотрібній небезпеці. Доречно слід сказати, що у сучасних реле від відомих брендів з самого початку є функціонал стабілізації, проте такі рішення обійдуться Вам недешево. Якщо ж казати про стабілізатори як про окремі вузли, їх можна ставити не тільки на усю домашню електромережу, але й на окремі її контури або ділянки. Ви можете захистити найбільш цінну техніку по-різному – наприклад, стабілізатором, усе те, що знаходиться на кухні, а плазмовий телевізор та комп'ютер з усією оргтехнікою підключити через портативний стабілізаційний блок, «розумну» розетку, розетку-бар'єр або джерело безперебійного живлення зі вбудованим стабілізатором.

На превеликий жаль, ефективного захисту неможливо передбачити тільки від блискавки. Якщо Ви проживаєте у приватному будинку, й вона потрапить у найближчий стовп, у більшості випадків не врятує нічого. Наскільки б багато обмежувальної автоматики у Вас не стояло, швидше за усе, вона теж буде миттєво пошкоджена розрядом. Найефективніший засіб (наскільки це взагалі можливо) – обладнати своє житло спеціальним малим обмежувачем перенапруги, який встановлюються до щитка. Він працює на зразок розрядників, що розміщуються на ЛЕП, але займає менше місця та захищає тільки Вас, а не усю лінію, що дозволяє помітно збільшити шанси на успішне збереження працездатності майна у будинку.