חברת חשמל ונזקי מתחי יתר – מורה נבוכים

החורף החל ועימו הפסקות החשמל וסופות ברקים. כיצד נתגונן?

לפני כשלושים שנה בבוקר שלאחר לילה גשום וסוער במיוחד, שלווה גם בהפסקות חשמל, גילינו משפחתי ואני שהטלויזיה הציבעונית שרק לאחרונה רכשנו לא נדלקת יותר, המדחס של המקרר נפגע והמזכירה האוטומטית מתה. בזמנו, המודעות לנזקים כתוצאה ממתחי יתר היתה מועטה ואנו שמחנו שלפחות נותרנו עם חשמל בדירה, בעוד רחובות אחרים בשכונה נותרו באפלה.

בהמשך למדתי שקיים מושג בשם "נחשולי מתח" שעשוי לגרום לנזקים משמעותיים למוצרי חשמל ובמיוחד אלקטרוניקה.

איכות החשמל

לא כולם יודעים אולם קיים הסכם לא חתום בין יצרני חשמל לצרכנים, לפיו על יצרן החשמל לספק ללקוחותיו אנרגיה חשמלית שתהיה במתח, ותדר קבועים. בפועל, אספקת החשמל עלולה להיפגע מסיבות קבועות וסיבות ארעיות.

התקן האירופי לאיכות החשמל EN50160 קובע שבמידה והמתח המסופק אמור להיות 230 וולט, ערכו הממוצע של המתח יהיה בגבולות של +- 10 אחוז ב- 95% מהמדידות השבועיות.

תדר החשמל במדינת ישראל הוא 50 הרץ, כלומר 50 פעם בשניה. על פי התקן האירופי המוזכר למעלה, הסטיה המותרת מתדר זה עשויה להיות עד 1% למשך 99.5% מהשנה.

סוגי ההפרעות ברשת החשמל עלולים לכלול בין היתר:

- הפסקות חשמל ממושכות, כלומר מעל ל- 3 דקות, או קצרות.

- גל של מתח יתר: המתח עולה בלפחות 10% למשך עד 60 שניות

- גל יש תת מתח: המתח יורד בלפחות 10% למשך עד 60 שניות

- הבהוב: גלים של תת ויתר מתח, כלומר בין 110-90% מהמתח המובטח.

- נחשול מתח: עליית מתח רגעית שנגרמת לרוב עקב פריקת אנרגיה של ברק.

גורמים

- הפסקת חשמל ממושכת עשויה להיות מתוכננת לשם עבודה ברשת כדי לנהל צריכה ארצית עודפת. סיבה בלתי מתוכננת עלולה להיות כגון פגיעה על ידי גורם חיצוני, כגון טרקטור שפגע בכבל שמוטמן באדמה.

- הפסקת חשמל קצרה יכולה להיגרם בשל ציפורים שהביאו לכדי קצר בקו מתח גבוה וגם בשל מזג אויר גשום וסוער שהביא ענפים לפגוע רגעית בקו.

- מתח יתר עלול להיגרם כתוצאה מפריקה של קבלים רבים מידי ברשת

- תת מתח עלול בין השאר להיגרם כתוצאה ממגע רופף ברשת הביתית אולם גם מבעיה ברשת ההולכה של חברת חשמל. 

- נחשול מתח עלול להיגרם ממגוון סיבות:

    - כתוצאה מפגיעת ברק בקוי חשמל ותקשורת או בקרבתם. מכיוון שכדור הארץ חוטף בערך כ- 100 מכות ברק בכל שנייה, ברק הוא אירוע אקראי ובלתי צפוי.

    - כתוצאה מפעולות מיתוג שחברת חשמל נאלצת לבצע במתקניה עקב אירועים שונים כדוגמת תנאי מזג אויר קיצוניים, סופות ברקים, רוחות חזקות גשמים ושלגים, לחות גבוהה, פגיעה בקוי חשמל עקב תאונות, קריסת עצים, פגיעת ציפורים ושריפות. פעולות המיתוג המבוצעות במקרים אלה נועדו למנוע פגיעה חמורה יותר ברשת החשמל, שעלולה לגרור בעקבותיה הפסקות חשמל ממושכות, ופעולות מורכבות לשיקום ולתיקון הרשת.

השלכות

- מעבר לעוגמת הנפש, הפסקת חשמל עלולה לגרום לצרכנים נזק לסחורה שנשמרת בקירור ולמחיקת קבצים במחשבים

- מתח יתר עלול לגרום לשריפת נורות, ולנזק למעגלים חשמליים

- תת מתח עלול לפגוע בנצילות של מוצרי חשמל כגון מנועים, להפחתה בעוצמת האור של נורות, הארכת זמן פעולה של גוף חימום

ניהול הפסקת חשמל קצרה בחברת חשמל

בחברת חשמל קיימת מערכת שליטה ובקרה הכוללת מנגנון חיבור חוזר אוטומטי במידה וקו הולכה של מתח גבוה חווה הפסקת זרימה: עם זיהוי הקצר מנסה המערכת להחזיר את ההולכה תוך פחות משניה אחת. במידה והנסיון כשל, המערכת ממתינה מספר שניות לנסיון שני. במידה וכשל הנסיון השני, היא ממתינה מספר דקות לנסיון שלישי, ובמידה וכשל שוב, שולחים צוות לשטח לחיפוש מקור התקלה.

חשוב לציין שהתקן האירופי מאפשר עד מאות הפסקות חשמל קצרות בשנה, כלומר העמידה בתקן לא מבטיחה אספקת חשמל ללא הפרעות כלל.

" LV, MV: (up to 3 minutes) few tens - few hundreds/year Duration 70% of them < 1 s"

מה עושה חברת חשמל בנושא?

חברת החשמל אמורה לנקוט באמצעים שונים שמקובלים בעולם כדי להבטיח אספקת חשמל אמינה ורציפה לאורך זמן: התקנה ברשתות החשמל שלה התקנים להחלשת עוצמת מתחי יתר חולפים, הנחת קווים תת קרקעיים להקטנת נזק מרוחות וסערות וביצוע תיקונים ברשת אספקת החשמל מבלי להפסיק את הזרמת האנרגיה השוטפת לרשתות. עם זאת, למרות כל הפעולות  הללו לא ניתן למנוע לחלוטין את התופעה, משום שמתחי יתר חולפים מהווים חלק בלתי נפרד מהמציאות התפעולית של כל מערכת לאספקת חשמל. לפיכך, גם עלינו הצרכנים לנקוט אמצעים מתאימים כדי להגן על המכשירים האלקטרוניים הרגישים שברשותנו.

אז מה נוכל לעשות?

1. ניתוק מכשירי חשמל בעת סערת ברקים וגשמים.

זהו הפיתרון האולטימטיבי, במידה ויש בידיכם התקני הגנה נוספים וגם אם לא. כמובן שאם ניתן היה לצפות את הפסקות החשמל או את מתחי היתר, פשוט היינו מכבים או מנתקים את המכשירים. אולם מאחר וקשה לצפות את הנזק הבא, כדאי לשקול גם התקנים להגנה על הציוד.

2. התקן הגנה מפני מתחי יתר בלוח החשמל הדירתי:

מדובר בהתקן מגן להגבלת המתח הנכנס לדירה, שמותקן על ידי חשמלאי מורשה ופועל באמצעות פריקה או עקיפה. הוא מותקן בארון החשמל הדירתי. תפקידו להטות גלי זרם לאדמה ובכך להגביל אמפליטודה של מתחי היתר לערכים שלא עשויים לגרום נזק לציוד חשמלי, טלפוניה, תקשורת, פיקוד ובקרה בדירה. יחד עם זאת, עשויים להיות נחוצים התקני הגנה נוספים משניים עליהם נפרט בהמשך, כדי להגן על ציוד רגיש.

נתון ה- TOV = Temporary overvoltage מציג את סף מתח היתר המותר ומשך הזמן שיקח למוצר לפעול. לצורך ההמחשה ניתן לדמות את ההתקן הזה לנהר עם שני נתיבים: האחד בו זורמים המים ביומיום, והאחר שמוביל שיטפונות ישירות לים.

חשוב לודא התאמה של ההתקן לדירה על מנת למנוע הכשלים הבאים:

- ה-TOV ארוך מדי

- ההתקן קטן מידי ביחס להספק הנכנס

- הנחשול גדול מידי מכדי שההתקן יעמוד בו

- התיישנות של ההתקן

דוגמא להתקן מגן שמותקן בארון החשמל שלי

על התקנים אלו כתובים מספר ערכים שכדאי להכיר:

In = זרם פריקה נקוב: ערך שיא של זרם שמגן מסוגל לפרוק 15 פעם.

Uc = מתח רציף תפעולי מרבי שמעליו מופעל המגן.

Up = רמת מתח הגנה בזרם נקוב In שמעליה המגן יפרוק. חשוב לבחור רמת מתח הגנה נמוכה מרמת העמידה של הציוד למתחי יתר

Limp = זרם אימפולס, ערך שיא של זרם שהמגן מסוגל לפרוק 5 פעמים

Imax = זרם פריקה מירבי שהמגן מסוגל לפרוק פעם אחת בלבד

3. אל פסק

מערכת אל-פסק UPS – Uninterruptable Power System מגנה על ציוד שמחובר אליה בפני נזקי תת\יתר מתח, נחשולי מתח והפסקות חשמל, באמצעות מתן זמן גיבוי בעת הפסקת חשמל.

האל פסק פועל במקביל שני אפיקים:

א. הגנה מפני נחשולי מתח יתר והפסקות חשמל. הוא נועד ליצב את המתח באמצעות מסננים אלקטרונים, או באמצעות הפרדה מלאה בין מתח רשת החשמל, לזה שמקבל הצרכן

ב. גיבוי באמצעות אספקת חשמל ממקור חלופי בסוללות, מאפשר האל פסק המשך עבודה במקרה של הפסקת חשמל רגעית, וסגירה מסודרת של המיכשור במקרה של הפסקת חשמל ארוכה

קיימים שני סוגים של אל פסק:

א. Interactive: מכשיר זה פועל כך שהמתח מהרשת עובר באופן קבוע לצרכן

דרך האל פסק. בעת המעבר באל פסק, מתבצע גם סינון וייצוב של המתח.

כאשר מתרחשת הפסקת חשמל מתבצע מיתוג שאורכו בין 2-8 מילי שניות, כלומר 2-8 אלפיות השניה, והממיר באל פסק מעביר את יציאת המתח ממתח החילופין של חברת החשמל, לזה שנאגר בסוללה. באופן זה מגבה האל פסק את הצרכן למשך מספק הדקות 

שמספקת הסוללה. מבחינת מחיר, זהו הפיתרון הנפוץ והמשתלם ביותר כיום.

ב. Online: יש המכנים אותו גם בשם המרה כפולה. קיימים בו שני ממירים:

הראשון ממיר את מתח הרשת למתח ישר גבוה, והשני ממיר את המתח הישר הגבוה למתח חילופין גבוה לצורך הזנת המכשיר החשמלי. באל פסק מסוג Online המכשיר החשמלי שמחובר אליו נהנה באופן קבוע ממתח קבוע ללא מיתוג בזמן של הפסקת חשמל. התכונה הזו משפרת באופן ניכר את ההגנה על המיכשור החשמלי, אולם יש לה גם חסרונות ניכרים שכדאי לקחת בחשבון:

- היא יקרה משמעותית בהשוואה לאל פסק Online

- היא בזבזנית יותר באנרגיה בשל הצורך בהמרה כפולה, מה שמוביל לחיסרון השלישי

- היא רועשת יותר בשל המאוורר שפועל בו קבוע על מנת לקרר את האל פסק שמתחמם בשל ההמרה הכפולה

- לרוב התחזוקה שלה להחלפת הסוללות יקרה יותר 

לקראת החורף הנוכחי החלטתי להחליף את האל פסק הוותיק שהיה לי, ולעבור למוצר עדכני שכולל צג ברור, סטטוס לגבי מצב סוללת הגיבוי, והתרעה במידה והעמסתי אותו בצרכנים יתר על המידה.

החדש

הוותיק שיצא לגימלאות

באמצעות האל פסק הזה בחרתי לגבות את הראוטר, מודם, סוויץ, בקר בית חכם, NAS וה-NVR. כך הפסקות חשמל רגעיות לא יפסיקו לי את האינטרנט וישמרו מכשירים שנדרשים בפעולה קבועה. בחרתי בדגם בהספק של 1000V/A שכולל חיבור ל-4 צרכנים, חיבור USB-Type B לשם חיבור ל-NAS או למחשב, על מנת לאפשר סגירה מסודרת שלו, ושני חיבורי רשת שנועדו לנטר את ה-UPS מרחוק, וגם לספק התראות כשיש צורך בכך. זמן המיתוג של ה-UPS  שבחרתי הוא 2-6 מילי שניות (אלפיות השניה).

4. מגן מתחי יתר פרטני שמתחבר לשקע בקיר

מגן מתח שמתחבר לשקע בקיר הוא התקן שנועד להגן על המכשירים האלקטרוניים שלך, כגון מערכת הטלוויזיה או המחשב שלך, מפני נחשול מתח. מגן נחשולי מתח יעביר את הזרם החשמלי מהשקע למכשיר שמחובר דרכו לחשמל. אם המתח עולה במקרה מעל הרמה המקובלת, המגן יפנה את החשמל העודף לחוט ההארקה של השקעים. התקנים אלה יש להחליף אחת למספר שנים כיוון שהם עלולים להיפגע כתוצאה משינוי המתחים.

קיימים מגני מתחי יתר שמתחברים לשקע וכוללים גם השהייה על מנת למנוע את הנזק האפשרי משינויי מתח שנגרמים כתוצאה מחזרת החשמל המיידית לאחר הפסקת חשמל רגעית. אלו עשוים להתאים בעיקר למכשירים חשמליים רגישים כגון מקרר או טלויזיה.

אני בחרתי להגן באמצעותו על מכשירים רגישים במיוחד כגון טלויזיה, מקרר, מדיח כלים ומכונת כביסה.

דוגמא להתקן נקודתי עם השהייה

אז אני מוגן לחלוטין?

בודאי שלא. לכל המכשירים שהוצגו בכתבה זו יש סיכוי מסוים לתקלה ואחוז של כשל. עם זאת, שלל ההגנות אמורות להקנות ביטחון מסוים בפני נזקים עתידיים. 

ומה איתכם?

כיצד אתם מגנים על הציוד שלכם בבית? שתפו שנלמד.