Может ли плохой трансформатор коммунального хозяйства вывести из строя бытовую технику?

Отказ бытовых приборов, таких как холодильники, телевизоры, микроволновые печи и приводы гаражных ворот, часто связывают с неисправностью трансформатора в электрической сети. В некоторых случаях это действительно может быть так, но в других может быть гораздо более сложная ситуация с определением причины отказа прибора, чем просто утверждение, что “трансформатор вышел из строя”. В этих случаях правильное определение причины отказа позволит принять профилактические меры, чтобы избежать подобных отказов в будущем, и определить, следует ли привлекать к ответственности виновную сторону за отказ. В этой статье мы обсудим, как трансформаторы могут потенциально причинять ущерб бытовым приборам, предоставим список из пяти основных неисправностей, которые могут привести к отказу прибора, и оценим, присутствует ли самый серьезный тип отказа прибора. Кроме того, мы предоставим читателям информацию о том, как выявить признаки потенциальных неисправностей в приборах.

Короче говоря, если ваш трансформатор работает плохо, это может вызвать проблемы с вашими приборами; однако в большинстве случаев это не фактический отказ трансформатора, а скорее другая проблема, связанная с нейтральным проводом. Нейтральный провод отвечает за обеспечение нейтральной точки для трансформатора, что, в свою очередь, дает вам стабильное питание 120 В. Если нейтральный провод обрывается, то ваши два силовых провода будут получать 240 В. В общем, в зависимости от типа нагрузки, которая прикладывается к трансформатору, этот трансформатор будет терять часть своей энергии, что обычно приводит к тому, что на одном из выходов будет более низкое выходное напряжение. Если у вас небольшая нагрузка на одном из выходных проводов, вы увидите, что напряжение может превышать 70 В максимум. В такой ситуации потеря энергии будет достаточной, чтобы уничтожить и повредить электрические приборы, питающиеся этой энергией, или вывести из строя некоторые устройства, такие как моторы, например, холодильники или кондиционеры.

Как трансформатор повреждает приборы

Трансформаторы поддерживают рабочее напряжение трансформатора на достаточно низком уровне, чтобы его можно было использовать в жилых зданиях, таких как дома. В Северной Америке распределительный трансформатор снижает высокое напряжение с помощью центрального отводного провода. Этот провод работает как опорная точка или нейтральный провод. Этот провод остается на земле, что позволяет ему функционировать без каких-либо произвольных соединений.

Исходящие провода переносят напряжение между различными точками. В обоих случаях провода имеют фиксированное напряжение. Независимо от того, сколько приборов подключено к каждому источнику питания, трансформатор всегда сохраняет преимущества существующей системы.

Таким образом, можно сказать, что проблемы с подключением приборов приводят к повреждениям, связанным с прибором, а не с трансформатором. В редких случаях действительно может случиться, что трансформатор может быть неисправен. Но большинство случаев связано с нейтральными проводами. Основная физика схемы питания стоит понимания перед диагностикой сбоя, и она объясняется с первых принципов в нашем руководстве по основах распределительных трансформаторов.

Потерянной нейтрали: истинный виновник

Проблема с открытым нейтралем, которая иногда также известна как потерянный нейтраль или неисправность слабо зажатого нейтраля, является самой распространенной неисправностью в системе электроснабжения жилых домов. Причина может быть упущена, поскольку симптомы этой проблемы обычно проявляются как случайные поломки различных приборов, а не как неисправность в подаче электроэнергии.

Процесс в таком случае включает в себя соединение двух фаз питания через нейтраль в любое время. Однако, когда нейтраль выходит из строя, две фазы больше не имеют стабильной опоры. Две фазы действуют как последовательно соединенная цепь. Нагрузка на одной фазе должна испытывать такое же количество тока, как и нагрузка на другой фазе, потому что две фазы становятся одной цепью. Следовательно, напряжение распределяется между двумя фазами цепи в зависимости от их сопротивлений.

Ситуация может быть довольно различной в зависимости от того, какая нагрузка подключена к каждой фазе. В одном случае, если одна фаза несет лишь небольшую нагрузку, а другая фаза несет большую нагрузку, большая часть напряжения будет подаваться на нагрузку, потребляющую меньше энергии. Например, если нагрузка на одной фазе составляет 6 ампер, а на другой — 4 ампера, то на легкой нагрузке будет 144 вольта, а на более тяжелой нагрузке — 96 вольт.

Существует два различных способа, при которых может произойти повреждение в результате электрических проблем с открытым нейтралем. В случае перегруженной фазы слишком высокое напряжение позволяет слишком большому току проходить через определенные компоненты цепи, вызывая их слишком быстрое нагревание и выход из строя. В свою очередь, на второй фазе приборы будут пытаться достичь того же выхода, но у них меньше напряжения, поэтому они будут потреблять больше тока и перегреваться.

Ассиметрия, влияющая на процесс, заключается в том, что более крупные приборы, такие как электрические плиты, водонагреватели и сушилки, подключены к обеим фазам системы и будут получать примерно одинаковое напряжение, даже если нейтраль потеряна. Остальная часть системы включает в себя фактические линии 120 вольт, что характерно для большинства современных домохозяйств.

Нейтраль также является частью системы, наиболее подверженной воздействию внешней среды, и соединение, которое чаще всего выходит из строя, — это то, что никто не проверяет. Слабо зажатый или корродированный нейтраль на трансформаторе, на вводе, на мачте или на основании счетчика является проблемой обслуживания и должно входить в программу профилактики, а не в вызов на ремонт, как указано в нашем контрольный список обслуживания трансформаторов.

Пять аномалий питания и что они ломают

Признание различий в этих случаях, поскольку каждый из них должен рассматриваться с различным планом профилактики и ситуацией ответственности.

Аномалия	Что ее вызывает	Поведение напряжения	Типичное повреждение
Открытый нейтраль	Сломанный, корродированный или высокоомный нейтраль на трансформаторе, вводе, мачте, основании счетчика или панели	Одна фаза поднимается выше 120 В (до примерно 170-240 В), другая падает ниже (иногда ниже 70 В)	Электроника и управляющие платы на высокой фазе; обмотки моторов на низкой фазе
Катастрофическое перенапряжение	Высоковольтная линия контактирует с линией низкого напряжения через лед, падающие деревья или аварии с транспортными средствами	Тысячи вольт могут попасть в сеть	Широкое разрушение подключенного оборудования; риск возгорания
Длительное перенапряжение	Неисправный регулятор напряжения или поврежденный трансформатор распределения	Обычно выше примерно 135 В при 120 В сети	Преждевременный выход из строя электроники, ламп и изоляции моторов
Недовольт (провал напряжения)	Перегруженный трансформатор, перегруженная проводка утилиты или здания, неисправный регулятор	Обычно ниже примерно 100 В при 120 В сети	Моторы перегреваются и выходят из строя; электроника ведет себя нестабильно
Переключающие переходные процессы	Операции переключения утилиты	Кратковременные всплески напряжения, как правило, низкой энергии	Обычно контролируется подавлением; незначительное накопительное напряжение

График также показывает ограничение, которое удивляет многих домовладельцев. Устройство защиты от перенапряжения, расположенное на точке входа в сеть, спроектировано для защиты от кратковременных, но мощных всплесков. Однако оно не защищает значительно от длительного перенапряжения или потери нейтрали, поскольку эти условия превышают пределы устройства защиты от перенапряжения, что означает, что это оборудование, такое как металлоксидный разрядник, будет страдать от термического разгона, сгорать и переставать функционировать. Фактическим защитным инструментом в таких случаях является автоматический выключатель, который отключает питание в ситуации перенапряжения. Это различие и режим обслуживания, который поддерживает защитные компоненты в рабочем состоянии, рассматриваются вместе с режимами отказа в нашей статье о причинах выхода трансформаторов из строя.

Предупредительные знаки

Неисправный нейтраль или трансформатор подают сигналы до того, как произойдут электрические сбои. Эти знаки легко распознаваемы.

• Огни, которые мерцают, когда другое оборудование включается или выключается. Это основной признак, который может показаться тривиальным.
• Огни, которые чрезвычайно яркие, в то время как некоторые другие тускнеют одновременно. Эти различия дают подсказку.
• Лампочки, которые перегорают гораздо чаще, чем должны, особенно с одной стороны дома.
• Некоторые устройства работают необычным образом — холодильник работает странно, микроволновая печь сбрасывает настройки, компьютер перезагружается, неисправен открыватель гаражных ворот.
• Запах горелого рядом с розетками или цветные лицевые панели.
• Получение электрического удара от устройства с металлическим корпусом означает, что электричество нашло непредусмотренный путь.
• Сгоревшие или поврежденные устройства защиты от перенапряжений, особенно если это произошло с несколькими устройствами одновременно.

Любая комбинация этих симптомов требует немедленной реакции, а не наблюдения. Тест на напряжение на нескольких розетках, которые подключены к разным цепям, даст быстрый ответ: одна из цепей показывает напряжение 120В, в то время как другая демонстрирует значительно более низкие значения.

Что делать, когда это происходит

Необходимо сосредоточиться на порядке процесса, так как первым делом нужно отключить электричество.

• Первым шагом будет отключение главного выключателя. Отключение источника питания останавливает потери и устраняет шансы на пожар, пока существует дефект. Это самое важное здесь.
• Вам нужно немедленно связаться с коммунальными службами и использовать экстренный номер вместо обычного отдела запросов. Проблема обычно находится в их части счетчика, например, на трансформаторе, и только они могут это исправить.
• Главный выключатель не может быть включен снова, пока сотрудники коммунальных служб или лицензированный специалист не проверят источник электроснабжения. Если вы снова включите электричество, пока проблема все еще существует, проблема может возникнуть снова, даже хуже, чем была раньше.
• Запишите все. Сделайте фотографии поврежденных приборов, убедитесь, что они сохранены и не выброшены, храните счета и некоторую информацию о том, когда произошло событие или когда были куплены приборы.
• Необходимо предоставить диагноз в письменной форме. Заявление, которое определит причину неисправности, будет иметь решающее значение для иска и отделит проблемы с поставщиком услуг от неисправности вашей системы.
• Когда электричество вернется в норму, вызовите электрика, чтобы он проверил панель и ввод, так как они могут быть повреждены, а соединение заземления может быть нарушено.

Кто платит за ущерб

Простой ответ на вышеупомянутый вопрос заключается в том, что это зависит от места, где произошла неисправность. Тем не менее, можно сказать, что система достаточно надежна, чтобы реагировать аналогичным образом каждый раз.

Если проблема возникает в зоне ответственности коммунальных служб (например, трансформатор, ввод, точки подключения на столбах), коммунальные службы будут нести ответственность в этом случае, и большинство коммунальных служб имеют процедуру подачи иска для оборудования, поврежденного в этом отношении. Когда повреждение произошло от точки, где находится счетчик, и в электрической системе здания, это может считаться ответственностью владельца имущества, поэтому следует обратиться к электрику за дальнейшей помощью. Важно отметить, что в случае, если арендодатель, управляющий недвижимостью или корпоративный орган несет ответственность за распределительное оборудование, ответственность за неисправность лежит на них, а не на коммунальных службах, поэтому рекомендуется проверить этот вопрос перед обращением к коммунальным службам за компенсацией.

На практике существует три ключевых фактора, которые определяют, будет ли требование успешным, а именно своевременное уведомление в зависимости от сроков, установленных коммунальной службой, доказательство того, что неисправность возникла из-за проблемы с оборудованием, и доказательство повреждения оборудования. Стоит учитывать, что страхование домовладельца может покрыть убытки, или некоторые устройства защиты от перенапряжений имеют покрытие оборудования, но лимиты страхования в этом случае незначительны. Основной момент остается в том, что рекомендуется сообщить о происшествии в тот же день, сохранить поврежденные устройства и узнать больше о процессе подачи заявлений в коммунальную службу, вместо того чтобы иметь ложное предположение о том, что вопрос не имеет значения.

Как защитить свой дом

Владельцу дома может не удастся остановить коррозию нейтрали коммунальной службы, но это можно минимизировать.

• Купите устройство защиты от перенапряжений для всего дома. Этот элемент безопасности не помогает в случае перенапряжения или потери нейтрали, но устраняет кратковременные сбои, что полезно для продления срока службы оборудования и экономии значительных средств.
• Подумайте о добавлении защиты на месте использования для чувствительных электронных устройств. Устройства, помогающие с электрической защитой через отключение электричества, когда напряжение выходит за допустимые пределы, приятно использовать и намного лучше, чем неактивные устройства.
• Подумайте о покупке монитора напряжения или регистратора качества электроэнергии. Проблемы с нейтралью могут быть довольно трудными для обнаружения, поэтому регистратор, оставленный на неделю, может сделать то, что одно измерение не может.
• Регулярно проверяйте сервисное оборудование. Убедитесь, что соединения для нейтрали и заземления регулярно проверяются электриком.
• Обязательно проверьте, есть ли аналогичные сбои. Один сбой устройства может восприниматься как совпадение; три сбоя за короткий период времени могут быть ключом к тому, что происходит.
• Также помните о телефонном номере для сообщений о сбоях в коммунальных службах и не стесняйтесь звонить им в случае мерцания, даже если ничего плохого еще не произошло.

Для объектов с собственным распределительным оборудованием та же логика применяется с большими рисками, и защитные меры, доступные на уровне трансформатора — заземляющие устройства, целостность нейтрали и мониторинг — описаны в нашем руководстве по основах заземления трансформаторов.

Где объект указывает новое распределительное оборудование и хочет документированные характеристики защиты, а не предположения, сертифицированное устройство с опубликованными данными испытаний является отправной точкой. Наш ассортименте распределительных трансформаторов показывает детали спецификации, которые покупатель должен ожидать увидеть.

Почему трансформаторы выходят из строя в первую очередь

Понимание нескольких типов неисправностей ценно, потому что оно позволяет различать события, вызывающие неисправности, и те, которые просто отключают электроснабжение.

• Перегрузка и перегрев. Трансформатор, который перегружен, deteriorates быстрее, так как изоляция зависит от температуры; связь между температурой и качеством изоляции строгая и ясная — изоляция прослужит вдвое меньше при 6-8 градусах выше нормы.
• Ухудшение изоляции. Бумажная изоляция химически разлагается в течение десятилетий, становясь хрупкой и теряя свои диэлектрические свойства до момента отказа.
• Удары молний и скачки напряжения при переключении. Удары молний негативно сказываются на изоляции обмоток трансформатора на протяжении многих лет.
• Ухудшение масла и проникновение влаги. В трансформаторах с масляным заполнением влага и окисление снижают диэлектрические свойства.
• Корродированные или ослабленные соединения. Соединения трансформатора и нейтрали со временем корродируют и становятся ненадежными. Это не самый интересный тип отказов, так как при отказе нейтрали ничего не видно, кроме постепенных мелких неисправностей оборудования, пока кто-то не проверит напряжение.
• Внешние повреждения. Сломанные транспортные средства, обломки от шторма и животные вызывают множество отказов.

Ключевой фактор заключается в том, что отказы, вызывающие повреждения, имеют наименее очевидный характер. Трансформатор, который выходит из строя катастрофически, вызывает видимое отключение электроэнергии и необходимость вызова ремонтной бригады, в то время как отказ нейтрали лишь приводит к медленному накоплению новых необъяснимых неисправностей оборудования.

Часто задаваемые вопросы

Каковы признаки того, что трансформатор выходит из строя?

С точки зрения потребителя, признаки проблем с трансформатором электрические, а не механические. Например, мерцание или тусклость света каждый раз, когда используется оборудование на разных цепях, странная яркость лампочки (иногда одна лампочка слишком яркая, в то время как другие тусклые), частый выход лампочки из строя, неисправность электронных устройств, необычный запах. С точки зрения поставщика электроэнергии, признаки включают утечку масла, странные звуки, перегрев и повышенный уровень газа, растворенного в изоляционном масле. Важно отметить, что иногда неисправные трансформаторы не дают видимых признаков снаружи, поэтому, как только возникают проблемы, связанные с электричеством, следует провести измерения для выявления неисправного оборудования, а не списывать все на неудачу.

Кто платит, когда скачок напряжения портит ваши приборы?

Ответственность можно определить в зависимости от конкретных обстоятельств. В общем, когда скачок напряжения происходит из-за проблемы на стороне поставки электроэнергии (например, неисправная нейтраль трансформатора, поврежденный ввод, неисправный регулятор), поставщик электроэнергии будет нести ответственность и может предложить вам официальную процедуру подачи жалобы на поврежденные приборы. С другой стороны, если электрическая неисправность произошла после счетчика и была связана с проводкой здания, ответственность будет лежать на владельце недвижимости. Если распределительный кабель принадлежит арендодателю/управляющей компании, последняя будет нести ответственность за ущерб. Для получения возмещения следует как можно скорее сообщить о проблеме в электроснабжающую компанию в течение установленного ею срока.

Что вызывает перегрев трансформатора?

Основные причины неисправности трансформаторов — это длительная перегрузка, старение изоляции на протяжении десятилетий, молнии и переключающие перенапряжения, влажность и ухудшение состояния масла для масляных трансформаторов, а также повреждения от дождя, автомобилей и животных. Из всех этих причин перегрузка и старение изоляции составляют большинство случаев. На самом деле, перегрев трансформатора вызывает отключение электроэнергии, в то время как неисправность нейтрального соединения трансформатора может привести к повреждению электрических приборов.

Знает ли энергетическая компания, когда трансформатор выходит из строя?

Обычно энергетические компании иногда осведомлены о ситуации. Новые генераторные станции оснащены различными системами мониторинга, которые помогают выявлять проблемы, возникшие на подстанциях и вдоль линий электропередачи, в то время как умные счетчики предоставляют информацию о напряжении в конкретных домах. В случае резкой неисправности трансформатора системы защиты сработают и уведомят энергетическую компанию. Однако в случае медленных проблем с нейтралью или постепенного ухудшения изоляции трансформатор не может отправить сигналы тревоги, поэтому отчеты клиентов так важны.

Ссылки

• NFPA — Национальный электрический кодекс, требования к заземлению и соединению
• Министерство энергетики США — Качество электроэнергии и надежность распределительных систем
• EPRI — Режимы отказа распределительных трансформаторов и оценка состояния
• IEEE — Стандарты качества электроэнергии и руководства по нагрузке трансформаторов
• UL Solutions — Устройства защиты от перенапряжений (UL 1449)

Заключение

Необычно думать о том, что трансформатор может вызвать катастрофу. Подавляющее большинство отказов трансформаторов являются зрелищными событиями, так как в тех случаях, когда трансформаторы испытывают катастрофический отказ, часто происходит фантастическая потеря электроэнергии через трансформатор; однако ни одна из этой энергии не повредит другим электрическим устройствам, подключенным к трансформатору. С другой стороны, когда прибор выходит из строя из-за потери питания, это не создает шума и часто гораздо менее заметно, чем обычно; поскольку существует ослабленное или корродированное нейтральное соединение, опорные напряжения могут продолжать колебаться от низкого значения 40 вольт до высокого значения 200 вольт. Следующие индикаторы могут использоваться для указания на то, что произошел отказ нейтрали, включая яркость кухонных приборов и наличие тока в обеих цепях: 120 вольт и “мигающие” огни при 40 вольтах и 200 вольтах. Чтобы исправить неисправный прибор, отключите главный автомат и свяжитесь с представителем коммунальной службы по поводу проблемы.