Защита от обрыва нулевого провода

Защита от обрыва нулевого провода

В чем опасность обрыва нулевого провода в доме или в квартире

Обрыв нулевого провода в трехфазной электрической сети — опасное явление, которое может вывести из строя бытовые электроприборы и поразить людей электрическим током. От подстанции (ТП) к потребителю, в данном случае в дом, электричество поступает по четырем проводникам – трем фазным и проводнику, который совмещает функции рабочего нулевого и защитного заземляющего проводника. Ток поступает по наиболее распространенной системе заземления TN-C-S.

Система данного типа предусматривает заземление нейтрали источника питания – трансформатора подстанции. После ввода в здание совмещенный проводник разделяется на рабочий нулевой проводник и защитный, а затем распределяется между квартирами. Три фазы электрической сети при вводе в дом распределяются на примерно равное количество квартир. Но при нормальном режиме работы электрической сети нагрузка по трем фазам неравномерная, так как жители квартир по-разному эксплуатируют электроприборы, и в разные промежутки времени нагрузка по фазам отличается, причем значительно. При этом напряжение по фазам практически равное, так как нулевой провод играет роль балансира, снижает так называемое напряжение смещения нейтральной точки практически до нуля.

В случае обрыва нулевого провода на линии электропередач тут же возникает дисбаланс — возникает перекос фазных напряжений. При этом по одной фазе, где нагрузка меньше напряжение резко возрастает, а на самой загруженной фазе наоборот – падает. При этом в зависимости от перекоса, напряжение на фазах может колебаться от нескольких десятков вольт до значения линейного напряжения трехфазной сети — 380 В. В данном случае все зависит от величины перекоса нагрузок по фазам электрической сети.

Последствия таких перепадов напряжения наверняка всем известны. Значительное превышение напряжения в бытовой сети приведет к выходу из строя практически всей техники, которая в данный момент работала от сети. Чрезмерно низкое напряжение за считанные минуты выведет из строя компрессор холодильника или кондиционера, электродвигатель стиральной машины и другие электроприборы, конструктивно имеющие электродвигатели. Ненормальный режим работы электроприборов может закончиться выходом их из строя с последующим возгоранием.

Выход из строя бытовой техники — это не самое страшное. В случае перегорания нуля до ввода в дом, то есть до разделения его на нулевой и заземляющий проводник, на всех заземленных элементах оборудования, бытовых электроприборах появляется фазное напряжение. В случае прикосновения к таким электроприборам человек будет поражен электрическим током.

Если в доме реализована система уравнивания потенциалов, которая предусматривает электрическое соединение с заземляющей шиной всех металлических элементов конструкции, металлических трубопроводов, то вероятность поражения электрическим током снижается, так как человек не будет касаться двух точек с разным потенциалом. Но, как показывает практика, такая система в большинстве домов не реализована и в случае появления на корпусе электроприбора опасного потенциала и прикосновения человека одновременно к данному электроприбору и металлическому предмету, имеющему другой потенциал, человек будет поражен электрическим током.

Как защитить себя и бытовые электроприборы от вышеописанных последствий?

Основная мера защиты от возможных перепадов напряжения — это установка реле напряжения на вводе домашнего распределительного щитка. В случае чрезмерного снижения или увеличения напряжения реле напряжения мгновенно обесточит электропроводку, защитив при этом включенные в сеть электроприборы.

В случае повреждения нулевого провода и появления опасного потенциала на корпусе оборудования, ни одна из систем заземления сети не даст гарантированную защиту. В сети системы TN-C-S защиты от возможного появления опасного потенциала на корпусе оборудования в случае повреждения нуля до места его разделения нет. В данном случае гарантировать безопасность эксплуатации заземленных электроприборов можно только в том случае, если снабжающая организация выполняет периодические проверки состояния сетей от питающей подстанции непосредственно до главного распределительного щитка дома и своевременно устраняет возможные нарушения.

В электрической сети, где реализована система TT, обрыв нулевого провода не приводит к появлению опасного потенциала на корпусе оборудования. Но при этом перекос напряжений по фазам может возникнуть, поэтому реле напряжения в данных сетях также необходимо установить для защиты бытовых электроприборов.

Решением данной опасной ситуации будет устройство, измеряющее дифференциальную утечку тока и при превышении определенного уровня отключит электрическую линию. Это устройство защитного отключения или дифференциальный автомат. В данном случае при возможной утечке тока на заземленный корпус УЗО моментально обесточит электропроводку. Ни в коем случае не устанавливайте электронное УЗО, а только электромеханическое, т.к. первое при обрыве нуля становится бесполезным прибором. Электронная схема в электронном УЗО при обрыве нуля перестает работать, а с ней весь прибор. Электромеханическое УЗО не имеет такового недостатка и четко отрабатывает пропадание нуля, отключая контролируемую линию.

Наиболее полным техническим решением защиты от обрыва нуля в любой системе электрической сети по нашему мнению будет совместное использование в схеме электропитания реле контроля напряжения и электромеханического УЗО (дифференциального автомата).

Последствия обрыва нулевого провода бытовой электросети 220 вольт

Обычно ответ на вопрос, что же случится при обрыве «фазного» рабочего проводника вашей электросети, затруднений ни у кого не вызывает – при этом, наверное, всем понятно, что в квартире будет полное отсутствие напряжения, и любой электроприбор в такой квартире работать не будет.

Так, что же будет при обрыве «нуля»?

А вот на вопрос, что же случится при обрыве «нулевого» рабочего проводника вашей бытовой электросети – однозначного ответа нет!

Здесь в первую очередь необходимо определиться, про какой «нулевой» проводник мы ведем речь? Когда это магистральный «нулевой» проводник (стояк), проложенный в подъезде многоквартирного жилого дома на несколько квартир, с помощью которого обеспечивается питание всех входных электрощитов этих квартир – то это одна сторона медали. Совсем же иное дело, когда «нулевой» провод идет отдельно лишь к входному электрощиту вашего жилища. Рассмотрим данные случаи более подробно, ибо разница в последствиях при обрыве нулевого проводника для каждого случая – существенна.

Обрыв магистрального «нулевого» проводника для нескольких квартир.

При таком обрыве нулевого (N) проводника на стояке к нескольким квартирам, напряжение в электросети вашей квартиры не исчезнет полностью, а только электросети данных квартир, потеряв свою нейтраль – объединятся в «звезду». Данная ситуация на первый взгляд ничего противоестественного для нас не несет, но в принципе, является достаточно опасной.

Здесь опасность состоит в том, что сеть, потерявшая свою нейтраль, может приобретать самый различный – меняющийся потенциал, потому что не имеет надежного соединения с землей, где потенциал всегда нулевой. Соотношение напряжения и нагрузки в такой сети без «нейтрали» следующее: «чем меньшая нагрузка от потребителей в данной электросети, тем большее в ней напряжение».

К примеру, когда в одной из квартир одновременно работает стиральная машина, обогреватели и еще некоторые мощные потребители электроэнергии, а в вашей квартире, расположенной рядом – в это время работает лишь телевизор и настольная лампа (люди отдыхают), то в случае обрыва «0» на стояке к этим квартирам, в вашей квартире, напряжение существенно возрастет. Оно может даже сравнится с линейным напряжением трехфазной сети, и в этом случае составит 380В!

Во избежание подобной и достаточно опасной ситуации в вашей квартире, соревноваться с соседями, у кого больше электропотребителей будет включено в сеть не обязательно. Просто, установите к себе во входной электрощиток, индивидуальный ограничитель перенапряжения, который в случае появления напряжения в вашей электросети, которое существенно превышает номинальные для нее значения – мгновенно отключит вашу квартиру от энергопитания.

Обрыв индивидуального нулевого вводного провода электросети.

Здесь в сравнении со случаем обрыва нулевого магистрального проводника, описанного выше – опасность совсем другая.

Электроприборы в такой электросети работать не будут, ибо напряжения в ней пропадет совсем. Однако, хотя «нуля» в вашей электросети нет, но «фаза» по прежнему остается, и она будет даже в разъемах розеток – где ранее был «нуль». Такое положение связано с тем, что потеря напряжения на любой нагрузке, к примеру, на электролампочке – равняется нулю, и «фаза» со своим напряжением спокойно переходит в бывший «нулевой провод» – давая там потенциал в 220В.

В любой квартире, как правило, всегда имеются потребители, которые постоянно включены в электросеть, поэтому возникшая аномалия с напряжением в 220В и на нулевом проводнике – будет по всей квартире.

Появление фазы в нулевом проводнике квартиры – всегда опасно для ее жильцов. Если же у вас в квартире имеются устройства, корпуса которых заземлены на рабочий «0» сети, то избежать вам поражения электрическим током попросту не удастся.

Перенапряжение в электросети квартиры — чревато неприятными последствиями

Подводя небольшой итог, разобранных нами ситуаций с обрывом нулевого провода в вашей, бытовой электросети напряжением 220В видим, что это ведет к достаточно разным и опасным в своей сути ситуациям, как для техники, так и для людей.

Обрыв «нулевого» магистрального провода электросети – это в первую очередь риск выхода из строя вашей бытовой техники, вследствие перенапряжения, которое может достигать даже 380В. Обрыв же индивидуально идущего к квартире нуля, это полное отсутствие напряжения в электросети вашей квартиры с появлением во всех розетках вместо нуля – «второй фазы». А это уже – чревато возможностью поражения электрическим током жильцов квартиры.

Обрыв нуля в трехфазной и однофазной сети

Лампочка при обрыве нуля может гореть ярко, но недолго!

Иногда обывателям приходится слышать эти страшные слова – “Обрыв нуля”. Для простого человека понятного мало, но связано это всегда с очень неприятными последствиями – поражение электрическим током, сгоревшая техника, и даже пожар в квартире.

В этой статье я подробно рассмотрю, что такое обрыв нуля, как он происходит, какие последствия от него могут быть. И конечно, будет рассмотрена защита от обрыва нуля в трехфазной и однофазной сети.

Для тех, кто не очень понимает, чем трехфазная сеть отличается от однофазной, очень рекомендую ознакомиться с этой статьёй.

Также, при изучении этой статьи важно знать о том, как формируются системы заземления.

Где бывает обрыв нуля

Принципиально важно, что обрыв нуля может быть в трехфазной, а может быть в однофазной сетях.

Там происходят совершенно разные процессы, подробно расскажу ниже. Если коротко, что при этом происходит:

При обрыве нуля в трехфазной сети появляется перекос фаз, что может привести к тому, что напряжение в квартирной розетке возрастёт до 380 В! Для человека, если правильно выполнено заземление, такая авария не опасна. А вот для наших электроприборов – последствия могут быть очень печальными! А также и для нашего жилища, поскольку может произойти пожар.

Местом обрыва нуля может быть этажный щиток, тогда в зоне риска находятся только квартиры на одной лестничной площадке. А может – вводное распределительное устройство (РУ) многоэтажного дома. Например, такое:

Вводное распределительное устройство (РУ) в подвале многоэтажного дома – в плохом состоянии

При обрыве нуля в однофазной сети последствия не такие печальные – напряжение в розетке будет нулевым, и электроприборы просто не будут работать. Однако вся электросеть (а при неправильно выполненном заземлении, и корпуса электроприборов!) будет находиться под потенциалом 220 В!

Последствия обрыва нуля в трехфазной сети

Расскажу случаи из жизни.

1. Электрики ремонтировали ввод в подъезд. И во время ремонта на несколько секунд был отключен рабочий ноль. Произошло очень неприятное: вернувшись домой вечером, люди обнаружили, что у них погорели телевизоры, холодильники, зарядки, и т.п. – то, что у нас постоянно включено в розетки. Хорошо, что ещё не произошел пожар.
2. Пришёл по вызову, жалоба – плавает напряжение. Меряю напряжение (всё выключено) – почти 300 вольт. Затем при включении лампы накаливания напряжение падает до 70В… Оказалось, в этажном щитке выгорел болт, на который приходит ноль. Произошел обрыв нуля, перекос фаз, напряжения пошли вразнос. Заменил болт, восстановил контакт, напряжение нормализовалось.

Болт нуля. Ржавый, периодически не контачит. Если его менять без отключения, 100% в подъезде погорит техника!

Статья, как я менял там электрощиток – тут.

Отгорание нуля от нулевой шины

Нулевой провод отгорел от второго болта. Видно, как он отвалился под натяжением. Прежде, чем отвалиться, он ПОЧТИ переплавил изоляцию фазных проводов (вертикальные, красный и белый).

Сервер ещё не включали, возможно, интеллектуальный ущерб будет больше…

На месте этой трагедии я установил трехфазное реле напряжения Барьер, читайте статью по ссылке.

Как видно, такие проблемы происходят из-за неправильных действий “электриков” либо из-за самопроизвольного обрыва (отгорания) нулевого провода в старом жилом фонде.

В этой статье подробно расскажу, почему такое бывает и как с этим бороться.

Формирование однофазной и трехфазной сетей и обрыв нуля

Как известно, мощные потребители (в данном случае – многоквартирные дома) питаются от трехфазной сети, в которой есть три фазы и ноль. Про эту систему я уже писал подробно в статье про отличия трехфазного питания от однофазного, вот картинка оттуда:

Напряжения в трёхфазной системе

Рассмотрим этот вопрос ещё раз, только с другой стороны.

Вот как выглядит упрощенно схема подвода питания в этажный щиток:

Система питания, без обрыва нуля. Резисторами обозначены условно три квартиры.

Фазные провода L1, L2, L3, на которых присутствует напряжение 220В по отношению к нейтральному проводу N, обозначены красным цветом, поскольку они представляют опасность. Заземление РЕ показано внизу, его провод соединяется в распределительном устройстве на вводе в здание с нейтралью.

Подробнее – ещё раз призываю ознакомиться с моей статьёй про системы заземления, ссылка в начале.

К чему приводит отгорание нуля в трехфазной сети

Что изменится, если произойдёт обрыв нулевого провода N ДО места соединения нулевых проводов в одной точке? Будет обрыв нуля в трехфазной сети:

Обрыв нуля в трехфазной сети

Если смотреть по схеме, правее места обрыва напряжение теперь будет не нулевым, а “гулять” в произвольных пределах.

Что будет, если ноль отсоединить (случайно или намеренно)? Какие напряжения будут подаваться потребителям вместо 220В? Это как повезёт.

Картинка в другом виде, возможно, так будет легче понять:

Перекос фаз в результате обрыва нуля.

Потребители условно показаны в виде сопротивлений R1, R2, R3. Напряжения, указанные в предыдущем рисунке, как

220B, обозначены как

0…380B. Объясняю, почему.

Итак, что будет, если ноль пропадёт (крест в нижнем правом углу)? В идеальном случае, когда электрическое сопротивление всех потребителей одинаково, ничего вообще не изменится. То есть, перекоса фаз не будет. Так происходит в случае включения трехфазных потребителей, например, электродвигателей или мощных калориферов.

Но в реале так никогда не бывает. В одной квартире никого нет, и включен только телевизор в дежурном режиме и зарядка телефона. А соседи по площадке устроили стирку, включили сплит-систему и электрический чайник. И вот -БАХ!- отгорает ноль.

Начинается перекос фаз. А насколько он зверский, зависит от реальной ситуации.

У соседей, которые дома, чайник перестанет греть, стиралка и сплит потухнут, напряжение уменьшится до 50…100В. Поскольку “сопротивление” этих соседей гораздо ниже, чем тех у тех, которых нет дома. И вот, эти люди спокойно работают на работе, а в это время в пустой квартире у них дымятся телевизор и китайская зарядка. Потому, что напряжение в розетках подскочило до 300…350В.

Это реальные факты и цифры, такое иногда бывает, состояние электрических щитков на лестничных площадках часто бывает аварийным. Даже, когда в доме проводится капитальный ремонт, щитки не трогают, поскольку менять электрику гораздо сложнее, чем покрасить дом и вставить новые окна.

Расследовать такое возгорание надо не с вызова экстрасенсов (мало ли, полтергейст со спичками играется;) ), а с вызова электрика.

Обрыв нуля в однофазной сети

Тут картина будет следующей:

Обрыв нуля в однофазной сети

Для нагрузки, которая работает на других фазах, вообще ничего не изменится. Это всё равно, как если в своей квартире выключить вводные автоматы – соседям будет по барабану.

Но если обрыв произошел, например, в щитке, то вся квартира, в том числе и оборванный конец нулевого провода, окажется под напряжением 220В!

Обрыв (отгорание) бывает вот из-за таких ржавых болтов, как вверху этого фото:

Плохой ноль. Пропадание нуля в квартире

Повторюсь – если заземление сделано правильно, либо его вообще нет – эта авария ничем не опасна. Ну и, конечно, не нужно трогать провода, не дожидаясь электрика – все они под смертельным потенциалом!

Хорошо, кто виноват – мы поняли. Что делать?

Как защититься от обрыва нуля?

Самая лучшая защита от обрыва нуля в трехфазной сети – это реле напряжения, о котором я писал на блоге не раз. Вот две мои основные статьи – Про реле напряжения Барьер и реле напряжения ЕвроАвтоматика ФиФ.

Из-за своей основной функции это реле называют также Реле обрыва нуля.

Другой вариант – применение стабилизатора напряжения. В нем обязательно должна быть защита от пониженного и повышенного (до 380В) входного напряжения. А при невозможности стабилизировать напряжение он должен отключать квартиру, но оставаться исправным.

Лучший вариант для защиты от обрыва нуля и вообще при нестабильном напряжении – использовать реле напряжения, а вслед за ним – стабилизатор.

Как вариант дополнительной защиты при обрыве нуля может помочь УЗО (или диф.автомат). Только не так всё просто, подробности – в видео:

На сегодня всё, подключайтесь к обсуждению, задавайте вопросы в комментариях!

Защита от обрыва нуля

Сегодня трудно представить себе жилище человека, без хотя бы минимального комплекта бытовой техники, питаемого от однофазной электрической сети. Как правило, это холодильник, стиральная машина, телевизор, утюг, электрический чайник, хотя во многих случаях количество бытовых электроприборов в разы превышает этот аскетический минимум.

Большинству людей, знакомых с электричеством доводилось сталкиваться с обрывом нуля и последствиями, которые несет в себе это опасное явление, известное еще и как отгорание нуля. Обрывы нулевого провода могут возникать по разным причинам и нести в себе различные угрозы:

• здоровью и жизни людей в случае с обрывом нейтрального провода в розетке однофазной сети;
• жизни человека и исправности дорогой электротехники при обрыве нейтрали в трехфазной сети.

Что при этом происходит и как защититься от неприятных последствий, попробуем разобраться.

Причины обрыва или отгорания нуля и конкретные угрозы явления

Причиной потери электрического контакта с нулевым проводником может быть что угодно, начиная от банального механического повреждения линии электропередач и заканчивая ненадежным контактом с нейтральным проводом в розетке однофазной сети. Последняя неисправность угрозы для бытовых приборов не несет, однако, отсутствие контакта с нейтралью приводит к появлению на нулевом контакте розетки фазного напряжения. В случае, неправильной разводки электросети с нарушением ПУЭ для трехпроводных розеток, опасный потенциал появится и на корпусе подключенного электроприбора, что резко повысит угрозу травмы от электрического тока.

Иной характер угроз возникает в случае обрыва или отгорания нулевого провода в трехфазной электрической сети. При симметричной трехфазной нагрузке ток в нейтрали практически отсутствует, именно поэтому старые кабельные линии содержат нейтраль с уменьшенным сечением жилы, нежели у фазных проводов. Питание многоквартирных домов предусматривает трехфазную схему «звездой», при которой во вводном распределительном щите происходит ее распределение и электропитание квартир обеспечивается фазным напряжением 220 В.

Большое количество однофазных нагрузок не гарантирует симметрии нагрузки трехфазной электропроводке, поэтому в нейтрали появляется электрический ток. Кроме того, в современных сетях этот ток возрастает благодаря наличию нечетных гармоник кратных третьей, источником которых являются многочисленные импульсные блоки питания, его величина зачастую превышает ток фазных проводников.

Многоквартирные дома старой постройки не были рассчитаны на нынешние токовые нагрузки, обусловленные современным парком электрических приборов, поэтому отгорание нулевого проводника на вводе явление далеко не редкое. Это приводит к резкому перекосу фаз, в результате которого сильно нагруженные квартиры получают заниженное напряжение, а в квартирах с маленькой нагрузкой напряжение в сети может достигать величины линейного 380 В. Последствия такого напряжения для бытовой техники и человека очевидны.

Защитные меры от обрыва нуля

Электробезопасности сегодня уделяется пристальное внимание и опасностей, которые за собой влечет отгорание нейтрального провода легко избежать установкой на вводе реле напряжения – специального прибора, отключающего нагрузку от сети, при выходе напряжения за установленные рамки. Человека от электрических травм в случае обрыва нулевого провода в розетке защитит другой автомат УЗО (устройство защитного отключения), реагирующее на токи утечки, также устанавливаемое в электрических щитах, аналогичные функции выполняет дифференциальный автомат.

Устанавливая эти обязательные приборы у себя дома или в квартире, можно легко обезопасить свою жизнь и жизнь своих близких, а также обеспечить сохранность дорогостоящего имущества.

Откуда в розетке 380в при обрыве нуля — наглядно, доступно, без формул.

Наверняка у каждого из вас, хотя бы раз в жизни сгорали бытовые приборы от перенапряжения. При этом многие слышали, что подобное не редко случается из-за обрыва ноля.

Давайте наглядно без формул, векторных диаграмм, смещений нулевых точек и т.п., с точки зрения обывателя попытаемся разобраться, каким же образом напряжение 380в, вместо привычных 220в, может оказаться в ваших розетках.

Ведь действительно возникает логичный вопрос, как это так, оборвался или отгорел один из проводов, а напряжение ни то что не пропадает, а становится даже больше.

Понимание этого процесса будет полезно каждому потребителю, дабы потом не возникало вопросов, зачем электрики пытаются «всунуть» в электрощиток, непонятные реле, стоимостью несколько тысяч рублей.

Чтобы доступно разобраться в сути этого явления, давайте вспомним разницу между последовательной и параллельной схемой подключения электроприемников.

При параллельном подключении, фазный и нулевой проводники одновременно приходят ко всем потребителям в цепи. Нарисуем такую схемку, где этими потребителями будут обыкновенные лампочки накаливания.

На входе напряжение составляет 220в. При таком подключении, на каждой лампочке напряжение будет одинаковым, и при достаточном сечении проводников и малой нагрузке, не будет сильно отличаться от вводного.

При этом отключение или включение каждой лампочки по очередности, не сильно скажется на его значениях. Именно по такой схеме и подключены все розетки в ваших квартирах.

Однако если напряжение будет одинаковым, ток в цепи будет разным. Общее его значение складывается из суммы токов проходящих через лампочку №1 и №2.

Вы можете включать и более мощные приборы (лампы 200Вт, чайник), и все будет прекрасно работать.

Схема последовательного подключения несет в себе уже существенные изменения. Здесь питающий проводник (это может быть фаза или ноль), сначала приходит на первую лампочку, а далее от нее уходит на следующую.

Только после этого он возвращается на вводной автомат или в общую сеть.

Не важно количество токоприемников, их может быть 2,3,4 и более. Главное, чтобы они были строго подключены один после другого.

Что же изменится, если вы включите последовательно две лампы по 100Вт? А случится то, что напряжение на них упадет примерно в два раза.

При этом общее вводное напряжение будет складываться из суммы падений напряжений на лампе №1 и лампе №2. То есть, 110в на одной и 110в на другой. Кстати, такой казалось бы недостаток, можно очень хитро использовать несколькими способами.

Напомню, что в параллельной схеме, U везде было одинаковым, не важно в какой точке. Здесь же одинаковым будет ток, при том в любой части электрической цепи I=I1=I2.

Однако такая ситуация с равномерным падением напряжения, будет наблюдаться только в том случае, если все эл.приемники будут одинаковой мощности. Стоит вместо одной 100Вт лампы вкрутить 200 ваттную, и вы сразу же увидите разницу.

На лампочке 100Вт будет напряжение 146В и она будет гореть довольно ярко. В то же время более мощная 200 ваттная будет еле светиться.

Связано это с тем, что падение напряжения напрямую зависит от сопротивления потребителя. На более мощных приборах сопротивление маленькое.

Вот примерные данные по стандартным лампочкам, предназначенным для работы в сети 220В:

Что такое обрыв нуля в трехфазной сети — причины и защита

Обрыв нулевого провода в трехфазной цепи (или его отгорание) – распространенное явление, знакомое большинству специалистов и оперативному персоналу подстанций. С ним также сталкиваются электрики, обслуживающие многоквартирные дома, в которых это повреждение случается на вводе в стояк или непосредственно в квартире. Обычно оно проявляется как обрыв «земляной» жилы. Для понимания сути явления сначала нужно разобраться с причинами его возникновения.

1. Формирование питающих цепей и причины обрыва
2. Возможные последствия
3. Защита от обгорания или обрыва нуля

Формирование питающих цепей и причины обрыва

Принцип формирования питающих цепей 380 Вольт основан на том, что к каждой фазе подключается «своя» группа потребителей (домов, подъездов или квартир). Обрыв нуля в трехфазных сетях возникает при нарушении распределения нагрузок, соединенных, как и обмотки станционного трансформатора, по схеме «звезда» — они должны быть подключены равномерно. При правильном распределении токовые составляющие взаимно компенсируются, а суммарное значение в нейтральном проводе близко к нулю. Поэтому нейтральная жила делается меньшего сечения, чем фазные провода — теоретически ее можно исключить вообще, поскольку ток здесь не должен протекать.

Любое отклонение от этого требования приводит к перекосу фаз и появлению паразитных токов в нейтральной жиле.

Поскольку на стороне потребителя количество включенных бытовых приборов и лампочек, приходящихся на одну фазу, может быть произвольным, без отклонения от нормы не обходится ни одна питающая линия.

При переходе от трехфазных цепей к линейным ответвлениям (их формирование происходит на вводе в подъездный стояк) ситуация совсем иная. Проблемы с отгоранием нуля в однофазных сетях могут возникнуть по следующим причинам:

• Плохой контакт или повреждение нулевой жилы на линейном отводе. Он обустраивается на вводном распределительном устройстве подъезда.
• Пропадание соответствующего контакта в этажном щитке. В некоторых домах его устанавливают на каждой площадке.
• Нарушение соединений в «земляном» проводе на вводе в квартиру или внутри ее.

Неисправность сначала проявляется как кратковременное пропадание электричества, найти причину которого удается не сразу. Со временем, когда контакт в месте подсоединения нулевой жилы полностью разрушится, бытовые приборы совсем перестанут работать, а свет – включаться.

Возможные последствия

Последствия обрыва нуля в трехфазной сети иногда бывают чрезмерно опасными. Независимо от используемой системы заземления при отгорании нулевой жилы в подключенных к такому кабелю квартирах появляются высокие потенциалы. Из-за сильного перекоса на некоторых линиях электропроводки появятся напряжения, достигающие 380 Вольт. На других ответвлениях от 3-х фазного ввода, наоборот, они могут снизиться практически до нуля.

Если обрыв нуля случился на одной из квартирных линий, защищенной отдельным автоматом, прежде всего перестанут работать все подключенные к ней электрические устройства. Кроме того, если нет нуля а фаза в сети есть, опасный потенциал 220 Вольт через постоянно включенные нагрузки попадет на земляную клемму. В итоге в розетке окажется еще одна фаза, что очень опасно при отсутствии нормального заземления.

При любом случайном пробое изоляции в стиральной машине, например, опасному потенциалу будет некуда стекать, так как земляной провод оборван. Для потребителя, стоящего на связанном с землей бетонном полу, это представляет большую опасность, поскольку весь ток потечет через него.

Защита от обгорания или обрыва нуля

Исследование последствий нарушений в работе трехфазных линий и их ответвлений показали, что необходимо принимать какие-то меры для предотвращения этих явлений. Надежная защита от обрыва нуля в однофазной сети позволяет:

• сохранить в целостности бытовые приборы;
• обеспечить защищенность пользователя от удара током;
• предупредить случайное возгорание ветхой электропроводки и возникновение пожара.

Второй прибор для защиты от потерь фазы используется обычно в частных хозяйствах с целью отключения нагрузок при возникновении опасной ситуации. Принцип его работы состоит в уменьшении проводимости внутренних цепей при значительных перепадах потенциала. Самый эффективный способ предупреждения опасных последствий в трехфазных сетях – использование повторного заземления, устройство которого в многоквартирных домах связано с большими затруднениями.

В сельской местности и частных загородных постройках данный подход реализуется очень просто. Достаточно обустроить на прилегающем к дому участке устройство заземления и подсоединить его посредством медной шины к отдельному контакту, смонтированному в вводном щитке.

В качестве еще одного средства, способного защищать от обрыва нулевой жилы, можно использовать устройство защитного отключения или сокращенно – УЗО. Его разновидностью является дифференциальный прибор, объединяющий в себе функции УЗО и типового автомата. Для этих целей не подойдут обычные изделия, которым для нормальной работы обязательно нужна целая нулевая жила. Монтировать в линиях ответвления допускается лишь те приборы, в которых специально предусматривается функция защиты от обрыва нуля.

Обрыв нулевого провода в трехфазной и однофазной сетях

Как известно, электрический ток течет по замкнутой цепи, выполняя при этом работу. Домашняя электросеть является одним из множества ответвлений глобальной сети энергоснабжения. Это означает, что для работы домашних электроприборов необходимо, чтобы было подведено минимум два проводника, по которым будет течь ток.

По рациональным причинам, описанным ниже, их называют фазным и нулевым рабочим проводом (N). В данной статье разъясняется функция рабочего нулевого проводника, и описываются проблемы, возникающие, если происходит аварийный обрыв нуля.

Практически все взрослые люди знают, что нулевой проводник сети, работающий в штатном режиме, не представляет угрозы при прикосновении, так как на нем нет опасного для здоровья напряжения. Но, это не означает, что через провод ноля не течет ток – нужно четко различать эти понятия. В идеальной цепи ток фазного и нулевого проводника идентичен.

Функция рабочего ноля

В процессе изучения электричества ученые поняли, что земля (грунт, геологические породы и вся планета целиком) является неплохим проводником электрического тока. В принципе, для энергоснабжения было бы достаточного одного провода с электрическим потенциалом, а грунт бы выполнял функцию обратного участка цепи.

Кривая зависимости удельного сопротивления грунта от влажности

Но прогресс не пошел по этому направлению из-за необходимости создания систем заземления с большой контактной площадью, и при этом имеющих нестабильные характеристики и требующие постоянного обслуживания и защиты от влияния среды и электролитических процессов.

Поэтому дешевле и надежнее было провести два проводника, чтобы создать замкнутую цепь. Было решено один из проводов электрически соединить с землей, то есть, потенциал на данном проводнике относительно грунта равняется нолю. Данное решение было принято в целях электробезопасности ради зануления корпусов электрооборудования.

Схематическое отображение заземления и зануления

В наше время, функции защиты (зануления) выполняет защитный заземляющий проводник PE, а провод ноля используется только для протекания рабочего тока цепи. Термин «фазный провод» не имел бы смысла в однофазной сети, но, поскольку синусоидальное напряжение смещено по фазе относительно аналогичного параметра у других проводников электросети, данное название принято в обиходе.

В системах электроснабжения бытовых потребителей рабочий нулевой проводник всегда имеет контакт с землей (исключение: изолированная нейтраль). В цикле статьей о заземлении подробно описаны принципы разделения совмещенного нулевого провода на рабочий и защитный ноль в различных системах. Это означает, что напряжение относительно земли на рабочем ноле в однофазных и трехфазных системах нулевое (безопасное для людей и оборудования).

Схематическое отображение энергоснабжения жилого дома по системе заземления TN-C-S

Аварийное отключение рабочего ноля

Электрики знают, что и на нуле небольшой потенциал все же есть, и он зависит от величины протекающего тока (I) и удаленности от точки заземления. Чтобы понять данный процесс, нужно вспомнить задачу из школьного курса физики о расчете напряжений (делитель U₁, U₂ ) в точке соединения двух последовательно включенных сопротивлений (R₁, R₂). В нашем случае это будут сопротивления кабеля фазы и подключенной нагрузки (R₁,) и R₂ участка нулевого провода до точки заземления.

Делитель напряжения, образующий ноль в розетке

Если сопротивление нагрузки (R₁) многократно превышает аналогичный параметр (R₂) участка рабочего ноля, то потенциал на контакте ноля в розетке будет ничтожно малым. При большой протяженности рабочего нуля до точки заземления, напряжение U₂ гипотетически рассчитываем по школьной формуле из рисунка выше. Но, если происходит обрыв нулевого провода, то при включенном в домашнюю сеть электрооборудовании на любом контакте ноля каждой розетки будет фазное напряжение U₁.

При обрыве ноля индикатор будет показывать две фазы в розетке

Казалось бы, при современных системах заземления, исключающим зануление, пропажа нуля, не несет никакой опасности, ведь корпусы оборудования надежно заземлены, а сами электроприборы перестанут работать из-за прекращения тока. В однофазной домашней электрической сети будет именно так, если ноль оторвался сразу при вводе в дом.

Влияние обрыва ноля на потребителей

Но, если случается обрыв нуля где-то на трехфазной линии, то на оставшейся цепи, от разрыва до дома формируется напряжение подключенной нагрузкой от других фаз соседних потребителей электроэнергии. Если бы ток нагрузки всех трех фаз был идентичен, то сформировавшийся потенциал на нулевом проводнике был бы близким к нолю.

В реальности, при аварийных ситуациях нагрузка на фазах неравномерная, что означает смещение напряжения на нулевом проводнике в сторону большего фазного тока. Соответственно, разница потенциалов между образовавшимся нулем и двумя другими фазами окажется значительно большей, чем обычное напряжение сети электропитания.

Поэтому обрыв нулевого провода для бытовых электроприборов означает провал напряжения при попадании на фазу с наибольшим количеством подключенных потребителей, или превышение потенциалов выше допустимых параметров электропитания, если не повезет оказаться на двух других фазах.

Способы защиты от обрыва ноля

Для уменьшения потенциала на нулевом проводнике и соответственно, ради увеличения эффективной разницы между штатным фазным напряжением сети и нулем применяют многократное повторное заземление совмещенного ноля. Эта мера также предназначена для уменьшения негативных последствий для потребителей вследствие обрыва нулевого проводника в сети электроснабжения.

Стрелкой указано повторное заземление ноля (PEN) на опоре воздушной линии

К сожалению, во многих провинциальных регионах, особенно в сельской местности, сопротивление повторного заземления оказывается недостаточным для надежной защиты от превышения напряжения, возникающего при обрыве нулевого провода. К тому же, на воздушных линиях сети энергоснабжения, преобладающих в сельской местности, обрыв нуля происходит гораздо чаще, чем в городских подземных или скрытых (защищенных) линиях электросети.

Обычный потребитель может влиять на качество электропитания на вводе лишь при помощи юридических инструментов – жалоб, петиций, судовых исков, и т д. Но в домашней сети, сохранить приемлемый уровень качества электроэнергии можно при помощи стабилизаторов, а обезопаситься при аварийных ситуациях получиться, применив реле напряжения или обладающие дополнительными функциями дифавтоматы.