Реле напряжения: что это такое, зачем нужно и как выбрать

Что такое реле напряжения простыми словами

Реле напряжения представляет собой электронный контрольный аппарат. Оно измеряет напряжение между контролируемыми проводниками и сравнивает его с заданными пределами.

Если значение выходит за допустимый диапазон, устройство подаёт команду на отключение. В зависимости от конструкции нагрузку отключают:

• встроенные силовые контакты самого реле;
• внешний модульный контактор;
• пускатель или другой коммутационный аппарат;
• отдельный исполнительный модуль производителя.

После нормализации напряжения реле не обязано включать питание мгновенно. Сначала оно проверяет устойчивость режима и отсчитывает установленную задержку.

Бытовое название «реле от скачков» не совсем точное. Устройство хорошо работает с продолжительными и достаточно длительными отклонениями, которые успевает обнаружить его измерительная часть. Для очень коротких грозовых и коммутационных импульсов применяют УЗИП.

Как работает реле напряжения

1. Контроль сети

   Устройство измеряет напряжение и отображает его на экране либо светодиодами, если такая индикация предусмотрена.

2. Сравнение с уставками

   Измеренное значение сравнивается с верхним и нижним пределами, заданными пользователем или изготовителем.

3. Отключение

   При превышении порога, глубокой просадке, пропадании фазы или другой контролируемой аварии реле отключает нагрузку.

4. Проверка восстановления

   Аппарат продолжает контролировать входное напряжение, даже когда выходная нагрузка отключена.

5. Задержка

   После возврата напряжения в допустимый диапазон начинается отсчёт времени повторного включения.

6. Возврат питания

   Контакты реле или контактора замыкаются, если напряжение остаётся допустимым.

У некоторых моделей отдельно настраиваются время реакции, гистерезис возврата, асимметрия фаз, последовательность фаз, максимальный ток, температура клемм и число повторных включений. Набор функций необходимо проверять по паспорту.

От чего защищает реле напряжения

Реле снижает вероятность повреждения оборудования, но не устраняет причину аварии. Плохое соединение, обгоревшую нейтраль, слабый ввод или перегруженную линию всё равно нужно ремонтировать.

Чего реле напряжения не делает

Обязательно ли устанавливать реле напряжения

Прямого универсального требования устанавливать бытовое реле напряжения в каждой квартире и каждом доме нет. Это дополнительная защитная мера, которую выбирают с учётом рисков, состава техники и качества электроснабжения.

Установка особенно оправдана, если:

• в доме уже происходили заметные повышения или просадки напряжения;
• свет периодически резко становится ярче или тусклее;
• есть риск повреждения нейтрали в старом доме или частном секторе;
• используется воздушный ввод;
• дом получает трёхфазное питание;
• есть газовый котёл, насосы или компрессорное оборудование;
• установлены сервер, NAS, видеонаблюдение или система умного дома;
• стоимость техники значительно выше стоимости нормальной защиты;
• объект находится далеко от трансформаторной подстанции;
• электроснабжение нестабильно при изменении нагрузки соседей.

Отсутствие прежних аварий не означает, что реле бесполезно. Но ставить его вместо ремонта неудовлетворительного ввода или неисправной нейтрали нельзя.

Почему напряжение становится опасным

Подробнее о поиске причины: скачки напряжения в квартире и доме.

Какие бывают реле напряжения

Название «63 А» на корпусе ещё не означает, что любой аппарат можно без проверки поставить после вводного автомата 63 А. Нужно учитывать длительный ток, характер нагрузки, категорию коммутации, допустимую внешнюю защиту, сечение проводников, клеммы и температуру в щите.

Реле напряжения в однофазной квартире или доме

В однофазной сети реле измеряет напряжение между фазой и рабочей нейтралью. В типовой схеме оно может отключать всю квартиру либо только выбранные линии.

Перед установкой проверяют не только свободные модули. Если в щите смешаны нейтрали после разных УЗО, отсутствует PE, перегреты клеммы или неправильно подобран вводной автомат, сначала устраняют эти проблемы.

Как защитить трёхфазный ввод

Для трёхфазного дома нет единственной универсальной схемы. Выбор зависит от того, имеются ли настоящие трёхфазные потребители и допустима ли работа однофазных линий на оставшихся исправных фазах.

Три независимых однофазных реле

Такой вариант рассматривают, если дом состоит преимущественно из однофазных нагрузок, распределённых по трём фазам. При аварии одной фазы можно отключить только связанные с ней линии и сохранить питание на остальных фазах.

Нужно проверить:

• контроль каждой пары L-N;
• общую нейтраль и риск её повреждения;
• группировку нагрузок;
• недопустимость совместного питания трёхфазных двигателей через независимые реле;
• логику отключения оборудования, связанного между фазами.

Одно трёхфазное реле и контактор

Реле контролирует фазные или линейные напряжения, пропадание и последовательность фаз, а затем управляет многополюсным контактором. При аварии отключается весь объект или выбранная трёхфазная нагрузка.

Такой подход особенно важен для:

• трёхфазных насосов и электродвигателей;
• станков;
• вентиляционного оборудования;
• тепловых установок с трёхфазным питанием;
• оборудования, которому нельзя работать при пропадании одной фазы;
• нагрузок, чувствительных к чередованию фаз.

Как выбрать реле напряжения

Для защиты всего объекта важнее не максимальное число на лицевой панели, а соответствие аппарата конкретной схеме. Иногда качественное управляющее реле с правильно выбранным контактором надёжнее, чем попытка пропустить большую нагрузку через компактный модуль.

Когда реле подключают напрямую, а когда через контактор

Прямое подключение нагрузки

Силовые контакты реле включаются непосредственно в цепь нагрузки. Решение подходит, если:

• модель предназначена для прямой коммутации;
• ток нагрузки не превышает допустимое значение;
• вводной автомат соответствует требованиям изготовителя;
• клеммы рассчитаны на применяемое сечение;
• в щите обеспечен допустимый температурный режим;
• характер нагрузки соответствует возможностям контактов.

Подключение через контактор

Реле измеряет напряжение и управляет только катушкой контактора. Основной ток проходит через силовые контакты контактора.

Контактор рассматривают, если:

• нагрузка велика для встроенных контактов реле;
• требуется отключить несколько полюсов;
• применяется трёхфазное реле контроля;
• нужен повышенный коммутационный ресурс;
• в схеме предусмотрены блокировки, АВР или дистанционное управление;
• изготовитель реле прямо требует внешний коммутационный аппарат.

Номинал контактора выбирают не только по числу ампер. Учитывают категорию применения, характер нагрузки, число полюсов, напряжение катушки, ресурс и условия установки.

Какие верхнюю и нижнюю уставки выбрать

Универсальных значений для всех домов и всей техники нет. Уставки зависят от реального напряжения, характеристик оборудования и того, насколько допустимы частые отключения.

Современный ориентир номинального напряжения низковольтной сети составляет 230/400 В. Диапазон 207-253 В представляет собой отклонение ±10 процентов относительно 230 В, но эти границы качества электроэнергии нельзя автоматически копировать в настройки реле.

Эти значения не являются готовой обязательной настройкой. Для конкретного котла, холодильника, насоса, станка или серверного оборудования смотрят допустимый диапазон питания в документации изготовителя.

Почему не стоит ставить слишком узкие пределы

Реле будет часто отключать питание при небольших допустимых изменениях сети. Это ухудшит удобство эксплуатации и может увеличить число перезапусков оборудования.

Почему опасны слишком широкие пределы

Устройство продолжит питать технику при напряжении, которое уже может быть нежелательным для отдельных двигателей, плат управления и блоков питания.

Как настроить задержку повторного включения

Задержка нужна для того, чтобы питание не возвращалось сразу после кратковременной аварии. Она особенно важна для компрессорной техники.

Если одно реле отключает всю квартиру, задержка 180 секунд оставит без питания также освещение, роутер и другие нагрузки. Более удобным может быть отдельное реле или отдельная задержка для компрессорных линий.

Куда ставить реле напряжения в электрощите

Аппарат устанавливают в защищённой части схемы, где его можно безопасно отключить и обслуживать. Перед ним должна быть предусмотрена подходящая защита от сверхтока.

Общая логика щита может включать:

1. вводной коммутационный и защитный аппарат;
2. счётчик, если он расположен в этом щите;
3. УЗИП с собственной защитой по выбранной схеме;
4. реле напряжения или реле контроля с контактором;
5. групповые УЗО, АВДТ и автоматические выключатели;
6. отдельные линии потребителей.

Это не универсальная последовательность для любого объекта. Место реле относительно УЗО, контактора, счётчика и других аппаратов определяют по фактической схеме, системе заземления и инструкциям изготовителей.

Нужен запас места

Реле и контактор выделяют тепло. Их не следует зажимать между горячими аппаратами без учёта рекомендаций производителя. Также нужно оставить место для проводников, маркировки и возможной замены.

Нейтраль, PE и отключение проводников

В однофазной сети реле обычно получает измерительное напряжение между L и N. При этом способ силового отключения зависит от конструкции аппарата и схемы электроустановки.

Основные правила:

• защитный проводник PE не отключают реле или контактором;
• совмещённый проводник PEN нельзя разрывать коммутационным аппаратом;
• после разделения PEN проводники PE и N не объединяют повторно;
• одно- или двухполюсное отключение выбирают по системе питания и схеме объекта;
• нельзя пропускать нейтраль через случайный дополнительный контакт без проверки его назначения;
• нейтрали после разных УЗО не должны смешиваться.

При повреждении нейтрали реле способно отключить нагрузку только в пределах своей схемы и времени реакции. Оно не делает повреждённый N исправным и не заменяет надёжные соединения на вводе.

Реле напряжения, УЗИП, УЗО и автомат работают вместе

Подробнее об импульсной защите: УЗИП типов 1, 2 и 3.

Какие линии особенно важно защитить

Почему реле напряжения часто отключает питание

Постоянные срабатывания нельзя автоматически считать неисправностью реле. Возможные причины:

• реальное повышенное или пониженное напряжение;
• плохой контакт нейтрали;
• ослабленная клемма во вводном или этажном щите;
• просадка при включении мощной нагрузки;
• перегрузка линии;
• слишком узкие уставки;
• неправильное измерение или подключение N;
• перегрев самого аппарата;
• недостаточное сечение или плохая затяжка клемм;
• неисправность реле или контактора.

Что делать при срабатывании

1. Записать отображаемое напряжение и код аварии.
2. Понять, отключилась одна квартира, подъезд, дом или улица.
3. Обратить внимание на изменение яркости света до отключения.
4. Не увеличивать пороги только ради прекращения срабатываний.
5. Не отключать реле и не устанавливать постоянный обход без диагностики.
6. Проверить щит, ввод, нейтраль и соединения специалистом.
7. При внешней причине зафиксировать измерения и обратиться в УК или сетевую организацию.

Отдельное руководство: обрыв нуля в частном доме.

Нужен ли байпас для реле напряжения

Байпас позволяет подать питание в обход реле и контактора. Он может быть полезен для обслуживания или временной работы при подтверждённой неисправности аппарата.

Но байпас создаёт риск оставить объект без защиты. Поэтому он должен:

• выполняться подходящим переключателем, а не перемычкой;
• иметь понятные положения «защита», «отключено», «обход»;
• исключать неправильное параллельное соединение цепей;
• быть рассчитан на ток нагрузки;
• иметь маркировку;
• использоваться только после понимания причины;
• не отключать PE и не нарушать схему N.

Байпас не предназначен для постоянного обхода реле при нестабильном напряжении.

Типичные ошибки при выборе и установке

Чек-лист перед установкой реле напряжения

• Определено, сеть однофазная или трёхфазная.
• Понятно, есть ли настоящие трёхфазные потребители.
• Проверены вводной автомат, счётчик и выделенная мощность.
• Известна расчётная и фактическая нагрузка.
• Проверены состояние клемм и отсутствие перегрева.
• Проверены PE, N и точка разделения PEN.
• Решено, что отключается: весь объект или отдельные линии.
• Проверено, может ли реле коммутировать нагрузку напрямую.
• При необходимости выбран контактор.
• Контактор подобран по категории нагрузки и числу полюсов.
• Перед реле предусмотрена подходящая токовая защита.
• Выбраны верхняя и нижняя уставки.
• Настроена задержка повторного включения.
• Компрессорная техника учтена отдельно.
• Для трёхфазной сети проверены контроль нейтрали и фаз.
• Реле не используется вместо автомата, УЗО или УЗИП.
• Проверено место и температура внутри щита.
• Клеммы затянуты с требуемым моментом.
• Аппараты и линии промаркированы.
• Пользователь понимает индикацию и порядок действий при аварии.

Нормативная и техническая основа

В ПУЭ нет универсального пункта, который требует устанавливать бытовое реле напряжения в каждой квартире. При этом требования к защитным проводникам, автоматическому отключению, коммутационным аппаратам и устройству электрощита должны выполняться независимо от наличия реле.

Границы качества электроэнергии и уставки защитного реле решают разные задачи. Настройки выбирают с учётом характеристик оборудования, фактического режима сети и времени срабатывания конкретного аппарата.