Что такое реле напряжения и как выбрать реле напряжения для частного дома
{$co}
Реле напряжения (реле контроля напряжения, РКН) - это аппарат, который непрерывно измеряет напряжение сети и отключает питание дома или отдельной линии, когда напряжение выходит за заданные верхний и нижний пороги. Он защищает технику от обрыва нуля, перекоса фаз, скачков и длительных просадок, а после нормализации сети автоматически включает питание с задержкой. От грозовых импульсов защищает УЗИП, от утечек тока УЗО, поэтому реле напряжения работает в связке с ними, а не вместо них. Для частного дома выбирается аппарат с номинальным током от 40-63 А или схема с контактором.
Что такое реле напряжения простыми словами
Реле напряжения - это модульный аппарат, который устанавливается в распределительный щит после вводного автомата и непрерывно следит за величиной напряжения в сети: пока напряжение находится в заданном диапазоне, питание дома включено, а как только напряжение выходит за верхний или нижний порог, аппарат размыкает цепь и обесточивает нагрузку до тех пор, пока сеть не вернется в нормальный режим.
В нормативных и технических документах тот же аппарат называется реле контроля напряжения, сокращенно РКН, а в каталогах производителей встречаются названия «защитное реле напряжения» и «реле максимального и минимального напряжения». Термины разные, функция одна: не допустить работу техники при ненормальном напряжении.
В частном доме реле напряжения размещается в главном вводном щите и контролирует весь дом целиком, а отдельные модели в розеточном исполнении защищают один конкретный прибор, например холодильник или котел отопления.
Как работает реле напряжения
Аппарат измеряет действующее значение напряжения сети и сравнивает его с двумя порогами: верхним и нижним. Пока измеренное значение лежит между порогами, силовые контакты реле замкнуты, и нагрузка питается от сети. При выходе напряжения за любой из порогов контакты размыкаются, причем на превышение верхнего порога аппараты реагируют быстрее, чем на провал: у модульных моделей время отключения по верхнему порогу составляет сотые доли секунды.
После возвращения напряжения в норму реле не включает нагрузку мгновенно, а выдерживает задержку повторного включения. Задержка регулируется, у большинства моделей в диапазоне от 3 до 600 секунд, и нужна она для техники с компрессорами: холодильник, кондиционер, насос не должны перезапускаться сразу после отключения, потому что повторный пуск под давлением перегружает компрессор. Для линий с такой техникой задержка выставляется в 120-180 секунд и больше, для остальных линий достаточно нескольких секунд.
Для проверки и настройки на корпусе предусмотрены дисплей с текущим напряжением, кнопки задания верхнего и нижнего порогов и регулятор задержки включения. Для проверки и настройки на корпусе предусмотрены дисплей с текущим напряжением, кнопки задания верхнего и нижнего порогов и регулятор задержки включения. Заводские пороги у большинства моделей стоят в районе 250 В по верхней границе и 170 В по нижней, и под конкретный дом их необходимо перенастроить с учетом состояния сети и состава техники.
Что означают обозначения на корпусе реле напряжения
На лицевой стороне и в паспорте аппарата указываются параметры, по которым реле идентифицируется еще до монтажа: номинальный ток контактов In в амперах (40, 63, 80), номинальное напряжение сети (230 В для однофазных, 400 В для трехфазных моделей), диапазон регулировки верхнего и нижнего порогов в вольтах, диапазон задержки повторного включения в секундах, степень защиты корпуса (для щитовых моделей обычно IP20) и класс точности измерения напряжения. Обозначения необходимо читать до покупки, потому что внешне одинаковые модульные корпуса различаются именно током контактов и наличием измерения действующего значения, и установка аппарата с током 25 А на ввод дома с вводным автоматом 63 А заканчивается перегревом контактов и выходом реле из строя.
От чего защищает реле напряжения
Первый и главный сценарий - обрыв нулевого провода в трехфазной сети: при обрыве нейтрали на вводе фазные напряжения перераспределяются между потребителями пропорционально их нагрузке, и в розетках одного дома может оказаться 300 В и выше, а у соседа ниже 100 В, поэтому техника, рассчитанная на 220 В, в таком режиме выходит из строя за считанные минуты, и реле напряжения оказывается единственным аппаратом в щите, который способен отключить питание при подобном перенапряжении.
Второй сценарий - перекос фаз и длительные отклонения напряжения в слабых сетях: на конце длинной линии, в садоводствах, в поселках с перегруженной трансформаторной подстанцией. Повышенное напряжение перегружает изоляцию и блоки питания техники, пониженное заставляет электродвигатели и компрессоры работать с током выше номинального, что ведет к перегреву обмоток и разрушению изоляции.
Третий сценарий - коммутационные скачки при включении мощной нагрузки у соседей по линии или при переключениях в самой сети: кратковременные выбросы до 300-400 В выжигают импульсные блоки питания техники, и реле с быстрым верхним порогом отсекает такой выброс за сотые доли секунды, до того как он достигнет подключенных приборов.
От чего реле напряжения не защищает
Границы применимости необходимо понимать точно. Реле напряжения не реагирует на утечку тока: эту функцию выполняет УЗО. Оно не защищает от грозовых и мощных импульсных перенапряжений длительностью в микросекунды: их отводит на землю УЗИП. Оно не отключает короткое замыкание и перегрузку: это задача автоматического выключателя. Полная защита электроустановки загородного дома строится именно связкой аппаратов: автомат, УЗО, УЗИП, реле напряжения, и отсутствие любого элемента оставляет в защите открытый участок.
Чем реле напряжения отличается от УЗО, УЗИП и стабилизатора
Аппарат
Что контролирует
От чего защищает
Чего не делает
Реле напряжения
Величину напряжения сети
Скачки, просадки, обрыв нуля, перекос фаз
Не выравнивает напряжение, только отключает
УЗО
Разность токов в фазе и нуле
Утечки тока, прикосновение к частям под напряжением
Не реагирует на напряжение
УЗИП
Импульсные перенапряжения
Грозовые и коммутационные импульсы
Не реагирует на длительные отклонения
Стабилизатор
Величину напряжения сети
Длительные просадки и повышения: выравнивает до 220 В
Не отключает мгновенно при обрыве нуля
Принципиальная разница между реле и стабилизатором в характере действия: реле контролирует и отключает, стабилизатор корректирует и поддерживает. Если в поселке напряжение хронически занижено, реле будет просто держать дом обесточенным значительную часть времени, и в такой сети необходим стабилизатор, а реле остается как защита от аварийных режимов.
Реле напряжения с термозащитой: что это и зачем нужно
Реле напряжения с термозащитой - это модель со встроенным датчиком температуры, который контролирует нагрев самого аппарата и отключает нагрузку при перегреве. Когда внутренняя температура достигает порога, реле размыкает контакты, а после остывания включается автоматически: у отдельных моделей порог отключения составляет около 80°C, порог повторного включения около 60°C, конкретные значения производители задают по своим расчетам.
Причина перегрева всегда одна из двух. Первая - длительная работа контактов на пределе номинального тока, когда реле выбрано без запаса по току и часы подряд пропускает нагрузку, близкую к максимальной. Вторая - ослабленный контакт в клеммах: плохо протянутая клемма греется под током, и нагрев локализуется внутри корпуса аппарата.
Без термозащиты такой режим заканчивается оплавлением корпуса, свариванием контактов и в тяжелых случаях возгоранием внутри щита, причем вводной автомат на этот перегрев не реагирует, потому что ток остается в пределах его номинала. Поэтому для щита частного дома, где реле стоит на вводе и пропускает через себя всю нагрузку, модель с термозащитой рассматривается как предпочтительная, а ее срабатывание является сигналом о перегрузке аппарата или об ослабленном контакте, а не о неисправности.
Виды реле напряжения по исполнению
По способу установки аппараты делятся на три группы. Модульные реле на DIN-рейку ставятся в щит и защищают весь дом или отдельные группы, это основной формат для частного дома. Реле в розеточном исполнении включаются в розетку и защищают один прибор, чаще всего холодильник или котел. Реле с выносной розеткой совмещают щитовой блок и розетку на корпусе.
По контролируемой сети различают однофазные аппараты и трехфазные реле контроля фаз. Трехфазное реле следит за наличием всех фаз, их чередованием и напряжением в каждой, и при обрыве любой фазы или недопустимой несимметрии отключает ввод: для дома с трехфазным вводом 15 кВт это важно, потому что работа двух фаз вместо трех выводит из строя трехфазные котлы и насосы.
Как выбрать реле напряжения для частного дома
Выбор ведется по нескольким параметрам, и каждый имеет конкретное обоснование.
Номинальный ток. Реле пропускает через свои контакты всю нагрузку дома, поэтому его номинал выбирается не ниже номинала вводного автомата и с запасом: для квартиры и небольшого дома применяются аппараты на 40, 63 и 80 А, а модели с током ниже 40 А на ввод не ставятся, потому что длительная работа контактов на пределе ведет к перегреву и свариванию. При нагрузке выше возможностей контактов реле работает как орган управления и коммутирует катушку модульного контактора, который и размыкает силовую цепь.
Диапазон и регулировка порогов. Пороги должны регулироваться в широких пределах, потому что заводские значения подходят не каждой сети. Ориентиром служит ГОСТ 32144-2013, который устанавливает, что отклонения напряжения в точке передачи электрической энергии не должны превышать 10% от номинального значения, то есть для сети 220 В допустимый диапазон составляет от 198 до 242 В.
Задержка повторного включения. Наличие регулировки от единиц секунд до нескольких минут обязательно, если в доме есть компрессорная техника: холодильник, кондиционер, тепловой насос, скважинный насос.
Индикация и измерение. Дисплей с текущим напряжением, память минимального и максимального значений и точное измерение действующего значения напряжения (True RMS) повышают точность срабатывания на несинусоидальном напряжении, которое дают генераторы и мощные импульсные нагрузки.
Термозащита. Для аппарата на вводе наличие встроенной тепловой защиты предпочтительно по причинам, описанным выше.
Схемы подключения реле напряжения
Базовая схема выглядит так: вводной автоматический выключатель, далее реле напряжения, далее групповая часть щита с УЗО и автоматами, причем реле ставится именно после вводного автомата, а не до него, потому что сам аппарат нуждается в защите от сверхтоков и должен обесточиваться при любых работах внутри щита.
При однофазном вводе нагрузка в пределах номинала контактов реле коммутируется напрямую через аппарат, а при большей нагрузке или при желании разгрузить контакты реле управляет катушкой модульного контактора: фаза на дом проходит через силовые контакты контактора, а реле лишь замыкает и размыкает цепь его катушки, и такая схема снимает с аппарата основной рабочий ток и многократно продлевает ресурс его контактов.
При трехфазном вводе применяется трехфазное реле контроля фаз, которое отключает ввод через контактор при обрыве любой фазы, нарушении чередования или недопустимой несимметрии. Альтернатива - три однофазных реле, каждое на своей фазе: схема позволяет оставить в работе исправные фазы, но требует аккуратного распределения нагрузки и не защищает трехфазные потребители от двухфазного режима.
Типовые ошибки монтажа: установка реле до вводного автомата, выбор номинала контактов без запаса, протяжка клемм без контроля, подключение нагрузки с компрессорами без настройки задержки включения. Каждая из этих ошибок либо выводит аппарат из строя, либо превращает защиту в источник регулярных отключений.
Как настроить пороги и задержку
Настройка начинается с порогов. Верхний порог устанавливается с учетом техники дома: большинство приборов рассчитано на работу до 242-253 В, поэтому верхняя граница выставляется в районе 245-250 В, а при наличии чувствительной электроники ниже. Нижний порог выставляется в районе 190-200 В: ниже этой границы компрессоры и электродвигатели начинают работать с перегревом обмоток. Ориентиром служит ГОСТ 32144-2013 с допустимым диапазоном 198-242 В, но для защиты техники пороги разумно сужать, а не расширять.
Задержка повторного включения настраивается по составу нагрузки: для линий с компрессорной техникой не менее 120-180 секунд, для остальной части дома достаточно 5-15 секунд. Если в поселке напряжение нестабильно и реле срабатывает часто, задержка защищает технику от серии быстрых перезапусков.
Нормативная база
Качество сетевого напряжения в России нормирует ГОСТ 32144-2013 «Электрическая энергия. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»: номинальное напряжение 220 В между фазным и нейтральным проводниками и 380 В между фазными, а положительные и отрицательные отклонения напряжения в точке передачи электрической энергии не должны превышать 10% от номинального значения в течение 100% времени интервала в одну неделю (п. 4.2.2). Выход напряжения за пределы 198-242 В является нарушением качества электроэнергии, которое сетевая организация обязана устранять, однако до устранения техника дома работает в аварийном режиме, и реле напряжения остается единственной оперативной защитой.
Типичные ошибки при выборе и монтаже
Ниже перечислены дефекты, которые встречаются в щитах частных домов:
реле с номинальным током ниже 40 А на вводе всего дома;
реле установлено до вводного автомата;
отсутствие реле контроля фаз при трехфазном вводе;
попытка заменить стабилизатором защиту от обрыва нуля;
реле без термозащиты на полную нагрузку дома;
ослабленная протяжка клемм, локальный нагрев внутри корпуса.
Зачем защиту по напряжению закладывают в проект
Реле напряжения влияет на компоновку щита: место на DIN-рейке, наличие контактора, сечение перемычек, организация задержек по линиям. Когда аппарат закладывается в проект электроснабжения вместе с УЗО и УЗИП, щит собирается как единая защитная система с рассчитанными номиналами, а не дорабатывается после первого сгоревшего котла или холодильника.
Мы проектируем и монтируем электроснабжение частных домов в Санкт-Петербурге и Ленинградской области, в Москве и Московской области, и защита по напряжению входит в наши проекты щитов как обязательный элемент, с подбором аппарата под выделенную мощность и состав нагрузки конкретного дома.
Реле напряжения - это аппарат в электрощите, который измеряет напряжение сети и отключает питание дома, когда напряжение становится слишком высоким или слишком низким. После возвращения напряжения в норму аппарат сам включает питание с задержкой. Его задача - не допустить работу техники при аварийном напряжении.
Что такое реле напряжения с термозащитой
Это модель со встроенным датчиком температуры, которая контролирует нагрев самого аппарата. При перегреве, например от ослабленного контакта в клеммах или длительной работы на пределе тока, реле отключает нагрузку, а после остывания включается автоматически. У отдельных моделей порог отключения составляет около 80°C, повторного включения около 60°C.
Чем реле напряжения отличается от стабилизатора
Реле контролирует напряжение и отключает питание при выходе за пороги, но не выравнивает его. Стабилизатор корректирует напряжение и поддерживает на выходе 220 В, но не отключает мгновенно при обрыве нуля. При хронически заниженном напряжении в поселке необходим стабилизатор, а реле остается защитой от аварийных режимов.
Какое реле напряжения поставить в частный дом
На ввод однофазного дома - модульное реле на DIN-рейку с номинальным током не ниже 40-63 А, регулируемыми порогами, задержкой включения и предпочтительно с термозащитой. При нагрузке выше возможностей контактов реле подключается через модульный контактор. При трехфазном вводе - трехфазное реле контроля фаз.
Куда устанавливается реле напряжения
В главный распределительный щит, после вводного автоматического выключателя и перед групповой частью с УЗО и автоматами. Розеточные модели включаются в розетку и защищают один прибор, например холодильник или котел отопления.
Какие пороги выставить на реле напряжения
Ориентир - ГОСТ 32144-2013 с допустимым диапазоном 198-242 В. На практике верхний порог выставляется в районе 245-250 В, нижний в районе 190-200 В, а при чувствительной технике диапазон сужается. Заводские настройки около 250 и 170 В под конкретную сеть необходимо перенастраивать.
Нужно ли реле напряжения, если уже есть стабилизатор
Нужно. Стабилизатор выравнивает длительные отклонения, но не отключает питание мгновенно при обрыве нейтрали и резком перенапряжении. Реле с быстрым верхним порогом отсекает такой режим за сотые доли секунды, поэтому аппараты дополняют друг друга.
Чем реле напряжения отличается от УЗИП
УЗИП отводит на землю кратковременные грозовые и коммутационные импульсы длительностью в микросекунды. Реле напряжения контролирует длительные отклонения: скачки, просадки, обрыв нуля, перекос фаз. Импульс УЗИП гасит, длительное перенапряжение отсекает реле, и в щите необходимы оба аппарата.
Работает ли реле напряжения при трехфазном вводе
Работает, но в трехфазном исполнении: реле контроля фаз следит за наличием всех трех фаз, их чередованием и напряжением в каждой и при обрыве фазы или недопустимой несимметрии отключает ввод через контактор. Это защищает трехфазные котлы и насосы от работы в двухфазном режиме.
Какая задержка включения нужна для холодильника
Для линий с компрессорной техникой, холодильником, кондиционером, скважинным насосом, задержка повторного включения выставляется не менее 120-180 секунд. Повторный пуск компрессора сразу после отключения происходит под остаточным давлением и перегружает двигатель, а пауза позволяет давлению в системе выровняться.
Что делает реле напряжения при обрыве нуля
При обрыве нулевого провода в трехфазной сети фазные напряжения перераспределяются между потребителями, и напряжение в розетках может вырасти до 300 В и выше. Реле регистрирует выход за верхний порог и отключает питание дома за сотые доли секунды, не позволяя технике поработать в аварийном режиме.
Можно ли поставить реле напряжения на одну линию
Можно: реле устанавливается не только на ввод, но и на отдельную группу, если защитить требуется конкретную нагрузку, например линию котельной или серверной. Для единичного прибора существуют модели в розеточном исполнении, которые включаются между розеткой и вилкой прибора.