Реле напряжения: зачем нужно и какое выбрать

Автоматы защищают проводку от перегрузки и короткого замыкания, УЗО — людей от удара током. Но ни один из этих аппаратов не среагирует, если в розетке вдруг окажется 320 В вместо 230. Для этого существует реле напряжения — недорогой модуль в щите, который отключает квартиру или дом, пока напряжение вне безопасных пределов.

Ниже разберём, когда оно действительно нужно, как его выбрать по току и схеме сети и какие настройки выставить, чтобы реле защищало технику, а не выключало свет каждый вечер.

Откуда берутся скачки

Нормальным считается напряжение 230 В с отклонением ±10 %, то есть примерно от 207 до 253 В — такие пределы задаёт ГОСТ 32144-2013 на качество электроэнергии. Бытовая техника рассчитана именно на этот диапазон, с небольшим запасом. Проблемы начинаются, когда сеть выходит далеко за него.

Отгорание нуля в многоквартирном доме

Самая опасная и, к сожалению, не такая уж редкая авария. В дом приходит трёхфазная сеть, квартиры распределены по разным фазам, а нулевой проводник у них общий. Пока ноль цел, у каждой квартиры своё фазное напряжение 230 В. Если ноль обрывается или отгорает — на вводе в дом, в этажном щите или на стояке, — квартиры с разных фаз оказываются включены последовательно на линейное напряжение около 380–400 В.

Как оно поделится, зависит от нагрузки. Упрощённый пример: у соседа на фазе L1 работает только роутер и лампа (около 200 Вт, сопротивление порядка 265 Ом), у вас на фазе L2 — чайник на 2 кВт (около 26 Ом). Ток в такой цепи общий, поэтому на слабо нагруженной квартире упадёт почти всё напряжение, около 340–360 В, а у вас останется несколько десятков вольт. Стоит выключить чайник — картина меняется, и уже ваши розетки получают перенапряжение. Именно так за считанные секунды сгорают блоки питания телевизоров, платы котлов и холодильников.

Частный сектор и длинные линии

В частном доме свои причины:

• длинные воздушные линии и перегруженные трансформаторы — вечером, когда все включают обогрев и плиты, напряжение в конце линии проседает до 170–190 В, а ночью и днём у домов рядом с подстанцией может подниматься до 240–250 В;
• обрыв нуля на опоре или плохой контакт на скрутке — тот же перекос фаз, что и в многоквартирном доме, только в масштабах улицы;
• схлёст проводов при ветре или падении ветки, ошибки при ремонте линии.

Просадки

Пониженное напряжение кажется безобидным, но для техники с двигателями и компрессорами это не так. При 160–170 В холодильник или кондиционер может не запуститься, компрессор стоит под током, обмотка греется. Насосы и котлы с электроникой уходят в ошибку или работают на пределе.

Что делает реле напряжения

Реле напряжения постоянно измеряет напряжение на своём входе и сравнивает его с двумя порогами. Пока значение между ними, силовой контакт замкнут и квартира работает как обычно. Как только напряжение выходит за верхний или нижний порог, реле размыкает контакт и отключает всё, что стоит после него.

Дальше самое полезное свойство — задержка повторного включения. Когда напряжение вернулось в норму, реле не включает нагрузку сразу, а выжидает заданное время: от нескольких секунд до нескольких минут. Это защищает компрессорную технику от повторного пуска под давлением и от «дребезга», когда сеть несколько раз подряд прыгает туда-обратно.

По верхнему порогу хорошие модели срабатывают за доли секунды — это важно, потому что при отгорании нуля электроника гибнет быстро. По нижнему порогу многие реле выдерживают небольшую паузу, чтобы не реагировать на кратковременный провал при пуске мощного двигателя.

На лицевой панели обычно есть цифровой индикатор, который показывает текущее напряжение. Это удобный побочный эффект: вы сразу видите, какая сеть у вас на самом деле, и можете выставить пороги по фактической картине.

Реле, стабилизатор и УЗИП

Эти три устройства часто путают, хотя задачи у них разные и друг друга они не заменяют.

Если в сети регулярно 190 В по вечерам, реле просто будет отключать дом — в этом случае нужен стабилизатор, а реле остаётся страховкой от аварий. Если дом на воздушной линии в грозовой местности, нужен УЗИП, а реле от молнии не поможет: оно слишком медленное для импульса.

Номинальный ток и схема с контактором

Реле напряжения прямого включения пропускает через себя весь ток квартиры или дома, поэтому главный параметр — номинальный ток контакта. Правило простое: номинал реле — не меньше номинала вводного автомата, а лучше на ступень выше. Если реле рассчитано ровно на ток ввода, при длительной нагрузке его контакт работает на пределе, греется и со временем подгорает.

Модульные реле прямого включения обычно выпускают на токи от 25 до 63 А, у некоторых производителей есть модели на 80 А. Ориентиры такие:

Про выбор самого вводного автомата подробно писали в статье как выбрать автоматический выключатель.

Когда нужен контактор

Для больших токов реле используют как управляющий аппарат: его маломощный контакт включает катушку контактора, а уже контактор коммутирует силовую нагрузку. Такая схема занимает больше места в щите, но надёжнее: контакторы рассчитаны на частые коммутации и большие токи, их можно подобрать с хорошим запасом. Для трёхфазного ввода схема «реле контроля фаз + контактор» — самое распространённое решение.

Смотрите категорию применения в паспорте контактора: для обогревателей и бойлеров достаточно категории AC-1, для насосов и двигателей ориентируются на AC-3 и берут запас по току.

Однофазное или трёхфазное

В квартире с однофазным вводом вопроса нет — ставится одно однофазное реле. В частном доме с трёхфазным вводом есть два подхода, и у каждого свои последствия.

Три однофазных реле

На каждую фазу — своё реле. Если авария только на одной фазе, отключается только она, а остальные две продолжают работать: свет и холодильник на другой фазе не гаснут.

Минус — трёхфазные потребители. Если у вас насос, станок, электрокотёл или варочная панель с трёхфазным подключением, при отключении одной фазы они останутся на двух фазах. Для электродвигателя это прямой путь к перегреву и выходу из строя, для котла и плиты — к некорректной работе части ТЭНов.

Трёхфазное реле контроля

Одно устройство следит сразу за всеми фазами, а заодно за обрывом фазы, перекосом и часто за порядком чередования фаз. При аварии на любой из них оно отключает весь ввод, обычно через трёхполюсный контактор.

Плюс — трёхфазная нагрузка гарантированно не останется на двух фазах. Минус — при проблеме на одной фазе дом отключается целиком.

Как совмещают

Если в доме есть трёхфазные потребители, их часто выделяют на отдельную защиту: трёхфазное реле контроля фаз с контактором именно на эту группу, а однофазные линии — через три однофазных реле. Так двигатели защищены от работы на двух фазах, а бытовые линии не гаснут из-за проблемы на соседней фазе. Если трёхфазной нагрузки нет, достаточно трёх однофазных реле.

Пороги и задержка включения

Заводские настройки не всегда подходят к вашей сети. Мы выставляем пороги так, чтобы реле ловило настоящие аварии, но не отключало дом при обычных колебаниях.

Верхний порог

Предел по ГОСТ — около 253 В, и большинство техники без вреда переносит кратковременно и немного больше. Порог 250–255 В отсекает аварийные режимы и не реагирует на обычные колебания у подстанции.

Нижний порог

Здесь нужно учитывать реальную сеть. В квартире 180–190 В — разумная граница. В частном доме на длинной линии, где вечером стабильно 185 В, такой порог приведёт к ежедневным отключениям. Тогда нижний порог опускают до 170–175 В, а для чувствительной техники ставят стабилизатор после реле.

Задержка включения

После отключения компрессору холодильника или кондиционера нужно несколько минут, чтобы давление в контуре выровнялось. Если подать питание через 10 секунд, двигатель пытается стартовать под нагрузкой. Поэтому при наличии такой техники задержку ставят 3–5 минут. Для котла или насоса обычно достаточно меньшего времени, но в общем реле ориентируются на самый «капризный» прибор.

Место в щите и исполнение

После счётчика и вводного автомата

Реле ставят после счётчика и вводного автомата, перед УЗО и групповыми автоматами. Причины простые:

1. Реле не защищает от короткого замыкания и перегрузки — эту задачу выполняет вводной автомат, он же защищает само реле.
2. Часть щита до счётчика обычно опломбирована сетевой организацией, и ставить туда свои аппараты нельзя.
3. Реле должно отключать все линии квартиры или дома, поэтому оно стоит выше по цепи, чем групповая защита.

УЗИП обычно ставят в начале щита, до реле; точное место зависит от класса УЗИП и требований сетевой организации. Вводной выключатель нагрузки или рубильник для ручного отключения — тоже в начале цепочки.

Модульное реле занимает 2–3 модуля на DIN-рейке, поэтому место под него лучше предусмотреть при проектировании щита. Если щит уже забит, реле иногда выносят в отдельный небольшой бокс рядом. Подробнее о подборе корпуса — в статье как выбрать электрощит. Цена сборки щита у нас — 700 ₽ за модуль, то есть установка реле в щит считается так же, как любого другого аппарата, по открытому прайсу.

Модульное или в розетку

Розеточные реле выглядят как переходник: включаются в розетку, а в них — техника. Они удобны в съёмной квартире, где нельзя трогать щит, или для отдельной дорогой техники с собственной задержкой. Ограничение — обычно 16 А, то есть примерно до 3,5 кВт на один прибор.

Модульное реле в щите защищает всё сразу: розетки, свет, встроенную технику, котёл. Для квартиры после ремонта и тем более для частного дома это основной вариант. Розеточные можно добавить к нему как второй уровень для отдельных приборов.

Качество и частые ошибки

На что смотреть при покупке

• Номинальный ток контакта для активной нагрузки и допустимая пусковая нагрузка — в паспорте, а не только на лицевой наклейке.
• Точность измерения — у нормальных моделей погрешность в пределах нескольких вольт.
• Скорость срабатывания по верхнему порогу — доли секунды.
• Регулируемые пороги и задержка с цифровым индикатором, а не два нерегулируемых значения.
• Клеммы под сечение вводного кабеля: для реле на 63 А нужны клеммы, которые надёжно зажимают 10–16 мм².
• Корпус из негорючего пластика, без запаха и люфта, чёткая маркировка.

Как ориентиры на рынке: реле напряжения выпускают российские «Новатек-Электро» и «Меандр», а также IEK, EKF, DEKraft; реле контроля фаз есть у ABB и Schneider Electric. Совсем безымянные реле на маркетплейсах лучше не брать: у них часто завышен заявленный ток, а контакты быстро подгорают.

Частые ошибки

• Реле меньшего номинала, чем вводной автомат, или впритык к нему — контакт перегревается и подгорает.
• Нижний порог 200–205 В в частном доме — отключения каждый вечер, и хозяева в итоге снимают реле.
• Задержка в несколько секунд при наличии кондиционера — после каждой аварии компрессор стартует под давлением.
• Три однофазных реле при трёхфазном двигателе — двигатель остаётся на двух фазах.
• Надежда, что реле заменит УЗИП или стабилизатор — это разные аппараты.
• Тонкие перемычки к реле — провод должен быть того же сечения, что и ввод, иначе слабое место перемещается в щит.

Коротко

• Реле напряжения защищает технику от отгорания нуля, перекоса фаз и глубоких просадок — от того, что не видят автоматы и УЗО.
• Номинал реле — на ступень выше вводного автомата; при больших токах — реле плюс контактор.
• В трёхфазном доме с трёхфазными потребителями нужен контроль всех фаз для этих потребителей.
• Пороги: верхний 250–255 В, нижний 170–190 В по реальной сети, задержка 3–5 минут при компрессорной технике.
• Место — после счётчика и вводного автомата, до УЗО и групповых автоматов.

Если планируете новый щит или хотите встроить реле в существующий, «Резист» подберёт аппарат под ваш ввод и нагрузку, соберёт электрощит по ПУЭ и выставит пороги. Работаем по договору, с гарантией 5 лет на работу.