Za oknem wichura i grzmoty, a co w sieci 230V?

Wczoraj nad podkarpaciem przechodziły dość intensywne zjawiska atmosferyczne: od opadów deszczu, po wichury, a na burzach z gradem kończąc.

W miejscowości w której mieszkam, to co się wczoraj działo, nazywano niegdyś oberwaniem chmury. Lało jak z cebra, zaś całości obrazu dopełniały wyładowania atmosferyczne i to one będą powodem niniejszego wpisu.

Opisałem już to co się działo za oknem, ale zawsze ciekawiło mnie, co w trakcie burzy dzieje się w sieci zasilającej. Wszyscy wiemy, że w takim czasie najbezpieczniej wyłączać wszystkie urządzenia elektryczne z gniazdek.

Ale dlaczego?

Jeżeli pioruny uderzają w bezpośrednim obrębie budynku w którym się znajdujemy, to chyba nie ma lepszego sposobu na zabezpieczenie elektroniki. Wobec bezpośredniej siły pioruna wszystkie zabezpieczenia okażą się za słabe.

A jak wygląda sytuacja, gdy wyładowania mają miejsce kilka / kilkanaście kilometrów dalej?
Czy generowane w takich przypadkach zniekształcenia, skoki, czy spadki napięcia są czymś, czym należy się niepokoić?

W dalszej części tekstu będziecie je mogli zobaczyć i sami ocenić.

Dalsza część tekstu zawiera aż 40 zdjęć, więc osoby mające limitowany Internet proszę, aby wzięły ten fakt pod uwagę

Wpływ wyładowań atmosferycznych na sieć zasilającą 230V

Dzięki analizatorowi mocy Fluke 43b, mogłem analizować to co się dzieje w sieci zasilającej. 

Rejestrator ustawiony został w tryb Transients, który śledzi odchylenia przekraczające 20% wartości napięcia i trwające >40ns (czas trwania pioruna może trwać do 100ms).

Zauważyłem jednak, że niektóre, bardzo intensywne pioruny, które uderzały dosyć blisko, nie powodowały reakcji rejestratora. Wydaje mi się, że albo wyładowania były zbyt krótkie, albo też nie wpływały one na sieć zasilającą, w przeciwieństwie do piorunów uderzających blisko rozdzielni prądu. 

W każdym razie zdarzenia, które zostały wyłapane przez rejestrator zamieszczam poniżej.

Niestety nie posiadam kabla do łączenia rejestratora z komputerem, więc nie są to screeny, ale zwykłe fotki. Jedne są ciekawsze, inne mniej. Na niektórych niemalże nie widać zniekształceń sinusoidy, podczas gdy na innych dystorsje są bardzo intensywne. 

Wszystkie fotki zamieszczam w kolejności, abyście mogli prześledzić ciągłość zdarzeń. 

Przy ich analizie warto zwrócić uwagę na czas w którym następowały poszczególne zdarzenia. 

Niektóre pozwoliłem sobie skomentować - jeżeli błędnie, proszę, abyście mnie poprawili.

Zdjęcie nr 1

Zdjęcie nr 2

Zdjęcie nr 3

Na powyższym zdjęciu, w ostatniej sinusoidzie, w sposób dosyć wyraźny widać skok amplitudy spowodowany wyładowaniem.

Zdjęcie nr 4

Z kolei, zdjęcie nr 4, przedstawia chwilowy spadek napięcia na grzbiecie drugiej sinusoidy. Nie wiem dlaczego czasami uderzenie pioruna powodowało skok, a czasami spadek napięcia.

Zdjęcie nr 5

Zdjęcie nr 6

Powyższe zdjęcie to już wyraźne "ścięcie" widoczne na wartości szczytowej drugiej sinusoidy i zmniejszenie amplitudy następującej po niej.

Zdjęcie nr 7

Powyżej delikatny skok napięcia w dolnej części okresu 2 i 3 sinusoidy.

Zdjęcie nr 8

Na zdjęciu nr 8 w trakcie rozpoczynania trzeciego okresu, widać zdarzenie skutkujące dłuższym zmniejszeniem amplitudy, czyli spadkiem napięcia.

Zdjęcie nr 9

Zdjęcie nr 9 uzupełnia zdjęcie nr 8. Widać na nim skok amplitudy, zapewne w celu wyrównania napięcia. Tutaj musiałby się wypowiedzieć jakiś elektryk, który mógłby określić, czy takie działanie to skutek reakcji jakiegoś urządzenia w rozdzielni prądu, a jeżeli tak, to jakiego?

Zdjęcie nr 10

Zdjęcie nr 11

No i mamy pierwszy zanik napięcia. Przyznam, że ten zanik został dość słabo złapany. Gdy "bawię" się UPSami, to urządzenie ładnie łapie moment odpięcia kabla zasilającego, co widoczne jest na ekranie momentem "gaśnięcia" amplitudy w sinusoidzie. Tutaj mamy tylko niemalże idealnie prostą linię. Kiepsko.
EDYCJA:
Na końcu tekstu dodane zostało zdjęcie z innej burzy w trakcie której urządzenie zarejestrowało moment zaniku napięcia

Zdjęcie nr 12

Zdjęcie nr 13

Zdjęcie nr 14

Zdjęcie nr 14 to powrót zasilania. Niestety, tak jak przy zaniku, tak i tutaj nie ma idealnie wyłapanego momentu powrotu. To na co warto zwrócić uwagę to na mocno zniekształcony kształt napięcia, który będzie się prostował aż do 26 zdjęcia.

Zdjęcie nr 15

Zdjęcie nr 16

Zdjęcie nr 17

Zdjęcie nr 18

Zdjęcie nr 19

Zdjęcie nr 20

Zdjęcie nr 21

Zdjęcie nr 22

Zdjęcie nr 23

Zdjęcie nr 24

Zdjęcie nr 25

Zdjęcie nr 26

Zdjęcie nr 27

Zdjęcie nr 28

No i od zdjęcia nr 28 sytuacja się powtarza, tzn. mamy zanik napięcia (znowu nie został wyłapany bezpośrednio), aż do momentu jego powrotu i stabilizacji sinusoidy.

Zdjęcie nr 29

Zdjęcie nr 30

Zdjęcie nr 31

Powrót napięcia, który na początku ma kształt raczej trójkąta, niż sinusoidy.

Zdjęcie nr 32

Zdjęcie nr 33

Zdjęcie nr 34

Zdjęcie nr 35

Zdjęcie nr 36

Zdjęcie nr 37

Zdjęcie nr 38

Zdjęcie nr 39

Zdjęcie nr 40

Wraz ze zdjęciem nr 40 skończyły się możliwości urządzenia do rejestrowania zdarzeń.

EDYCJA:

Przypomniałem sobie, że podczas rejestrowania zdarzeń z innej burzy, udało się złapać zanik napięcia w sieci zasilającej. 

Jeżeli więc zastanawialiście się jak wygląda ten moment kiedy Wasz komputer zostaje pozbawiony życiodajnej energii, to zerknijcie na poniższe zdjęcie ;)

Zdjęcie nr 41. Zanik napięcia w sieci zasilającej spowodowany uderzeniem pioruna

Podsumowanie

Na powyższych zdjęciach udało się złapać kilka piorunów oraz dwukrotny zanik i powrót napięcia. 

To co mnie bardzo zaskoczyło, to fakt, że zmiany w przebiegu napięcia spowodowane wyładowaniami atmosferycznymi nie są tak duże jak przypuszczałem. 

Owszem, można je zauważyć, ale maksymalnie stanowią one może 10% amplitudy całej sinusoidy. 

Jeżeli jesteście w stanie wyłapać jeszcze jakieś informacje z powyższych zdjęć, to chętnie o nich poczytam.