Всем известно, что ток в электрической сети течет по замкнутому контуру, питая при этом разнообразную бытовую технику и промышленное оборудование. Сеть подачи электроэнергии в частные дома, квартиры и дачи является одним из направлений распределения электричества в глобальной системе энергоснабжения разнообразных объектов. Все это говорит о том, что для питания бытовых электроприборов необходимы как минимум два электрических проводника, которые создадут замкнутую цепь электропитания домашней техники.
Эти проводники называются фазным (L) и рабочим нулевым (N). «Ноль» не опасен для человека при прикосновении к нему, так как на нем отсутствует напряжение сети. Но это не значит, что через него не протекает электрический ток. В идеальном случае, в однофазной сети, величина тока, проходящего через фазный проводник полностью совпадает со значением этого параметра, протекающего через нейтральный провод. В этой статье мы рассмотрим вопрос, причины обрывы или обгорания нулевого проводника, что происходит в случае такой аварийной ситуации, последствия этой аварии и какая защита от обрыва «нуля» способна исключить такое негативное явление.
Внимание! Обгорание нейтрального проводника в трехфазной магистральной линии электроснабжения способен вызвать изменение величины напряжения от минимального до максимального значения в 380 В, а обрыв «нуля» внутренней электропроводки обесточит сеть с появлением фазы на нулевом контакте розетки.
Причины обрыва нулевого проводника
Обрыв или обгорание нейтрального рабочего проводника часто происходит в домах старой постройки, где электрическая сеть была спроектирована на низкую нагрузку не более 2 кВт на отдельную квартиру или дом. В современных условиях насыщенность объектов недвижимости мощной бытовой техникой объектов недвижимости резко увеличилась и электрическая проводка часто не выдерживает таких нагрузок. Где тонко, там и рвется! Чаще всего обгорание «нуля» происходит в месте соединения N-проводника с нулевой шиной в распределительном квартирном щите, но такая авария может произойти и в другом месте, например, на подстанции или в силовом трансформаторе.
Следует различать обрыв нулевого проводника в трехфазной и однофазной сетях. Однофазная электрическая проводка предназначена для энергоснабжения квартир и частных домов непосредственно внутри помещения. До распределительного щита, чаще всего, электроэнергия подается по трехфазной схеме и только в нем происходит разделение на однофазные линии питания. Для дачных поселков, как правило, используется однофазная магистральная линия доставки электроэнергии до потребителя от силового трансформатора. Все эти нюансы влияют на последствия, которые происходят после обрыва или обгорания «нуля».
Как и в однофазной, так и в трехфазной сети может произойти обрыв нейтрального проводника, но последствия будут разные. В любом случае причиной обрыва «нуля» может быть либо перегрузка, либо некачественный монтаж проводки или другие причины: коррозия, механическое повреждение нулевой жилы и так далее. В однофазных сетях «ноль» не склонен к обгоранию, но обрыв может произойти по другим причинам. Трехфазная сеть в большей степени склонна к обгоранию нулевого проводника. Ниже мы рассмотрим вопрос, почему происходит отгорание «нуля» в трехфазной сети.
Внимание! Нейтральный проводник отгорает, как правило, при его плохом контакте с другими элементами сети. Поэтому необходимо уделять особое внимание монтажу нулевой жилы при различных переходах как в распределительном щите, так и в монтажных коробках.
Обрыв нулевого проводника в трехфазной сети
В однофазной электрической сети «нулем» является тот проводник, на котором отсутствует напряжение сети, но ток через него при подключенной нагрузке равен току через фазный провод. В случае трехфазной сети все совершенно по-другому! Главная загвоздка в том, что все сети электропередач построены по трехфазной системе и подключение потребителей выполняется по традиционной схеме «звезда». Вот здесь то и появляется термин «нулевой проводник»! Если нагрузка на каждую фазу одинаковая, то токи всех отдельных фаз компенсируются, так как они сдвинуты на 1/3 по отношению друг к другу. В этом случае, через нейтральный проводник, подключенный к средней точки «звезды», ток не течет и обгореть он не может.
Но это только в идеале! Даже в одной квартире к разным фазам могут быть подключены различные нагрузки, что уж говорить о многоквартирном доме. Невозможно предсказать, какую нагрузку может подключить к сети каждый из потребителей. Один включит одну люстру, запитанную от одной фазы, а следующий подключит несколько электроприборов, сидящих на другой фазе. Все это приводит к колебанию мощности нагрузок, поэтому в определенный момент одна из фаз будет сильно перегружена при отсутствии тока в других фазных проводниках. При таком раскладе в нулевом проводнике возникнет сильный ток, уравнивающий систему, что может привести к обгоранию нуля. Чтобы этого не произошло необходима защита от отгорания «нуля» в трехфазной сети.
Последствия при обрыве «нуля»
Последствия при обрыве нейтрального проводника могут быть совершенно разные. Все зависит от того в какой сети произошло аварийное отключение нуля: трехфазной или однофазной. Рассмотрим оба случая отдельно друг от друга.
- Трехфазная сеть. Отгорание или обрыв нейтрального проводника в трехфазной сети может привести к полному перекосу питающих фаз в результате которого на одной линии электропроводки, питающей бытовую технику и осветительные приборы может возникнуть повышенное напряжение в 380 В, а на другой понизиться вплоть до нулевой величины. Перенапряжение, а также снижение напряжения электрической сети, является опасным для любых электроприборов и электронных устройств. Предельные величины напряжения в электропроводке могут вызвать возгорание как самих проводов, так и электроприборов, что приведет к пожару в помещение.
Важно! Обрыв или отгорание «нуля» в трехфазной сети приводит к большим и непредсказуемым перепадам напряжения, в ту или другую сторону. В результате этого явления могут выйти из строя дорогостоящие бытовые приборы и электронная техника, для которых очень опасны как повышение напряжения, так и его понижение относительно нормального уровня в 220 В!
Важно! Если монтаж заземления в квартире выполнен с нарушениями, то от корпуса электроприбора можно получить удар электрическим током. При правильном заземлении бытовой техники обрыв «нуля» в однофазной сети не принесет никаких негативных последствий, кроме обесточивания помещения и отключения всей бытовой техники и осветительных приборов!
Как мы видим, при обрыве нейтрального провода в любой сети как трехфазной, так и однофазной, может возникнуть ряд негативных и опасных последствий. Что делать, чтобы исключить такое развитие событий? Конечно, выход есть! Необходима защита от отгорания «нуля» или его обрыва! Ниже мы рассмотрим все виды защиты от обрыва или отгорания «нуля» в трехфазных и однофазных сетях.
Защита от обгорания или обрыва нуля
Итак, обрыв и отгорание нейтрального проводника является очень опасным и довольно частым происшествием. Есть ли необходимость в защите электросети от этого негативного явления? Конечно же, есть! Защита от отгорания «нуля» в трехфазной сети позволит вам сохранить свою дорогостоящую бытовую технику в рабочем состоянии. Защита от обрыва «нуля» в однофазной сети обеспечит вашу личную безопасность. Все эти виды обеспечения безопасности человека и бытовых электроприборов от последствий, возникающих при обрыве нейтрального проводника, выполняются с использованием специального оборудования и приемов электромонтажа, которые мы рассмотрим ниже.
- Реле максимального и минимального напряжения. Это основное устройство, которое следует использовать для защиты электросетей от обгорания или обрыва нулевого проводника. Применяется на всех типах недвижности. Промышленность изготавливает модели реле напряжения как для однофазных, так и трехфазных сетей. Принцип действия устройства заключается в разрыве цени электроснабжения при отклонении величины напряжения в сети сверх установленных значений.
- УЗИП — ограничитель перенапряжения. Это устройство для защиты и отключения оборудования при перенапряжении в электропроводке, возникающего вследствие обрыва или отгорания «нуля», удара молнии и по некоторым другим причинам. В основном используется в частных домовладениях. Принцип работы устройства заключен в увеличении собственного внутреннего сопротивления электротоку при больших перепадах напряжения.
- Устройство защитного отключения (УЗО). Такой модуль, имеющий сокращенное название УЗО, способен создать эффективную защиту для человека от удара электрическим током при обрыве нейтрального проводника в однофазных линиях. УЗО мгновенно обесточит сеть при попадании фазы на нулевой провод в том случае, если заземление бытовых приборов выполнено с нарушением ПУЭ (правил устройства электроустановок).
- Дифференциальный автомат с расширенными функциями. Дифавтомат — это защитное модульное устройство, позволяющее одновременно отключать фазу и нейтральный провод при возникновении любых аварийных ситуаций. Этот модуль совмещает в своей конструкции автоматический выключатель при КЗ (коротком замыкании) в нагрузке и защитное устройство (УЗО). При обгорании «нуля» в магистральных сетях с тремя фазами и обрыве нулевого провода в однофазных линиях он способен защитить электрические приборы и другую технику от выхода из строя, а человека от удара электротоком.
- Многократное повторное заземление. Этот технологический прием способен защитить бытовые приборы и человека от последствий обрыва и обгорания «нуля», но он сложен в исполнении, решает ограниченный спектр задач и применяют его в основном специалисты энергоснабжающих организаций на магистральных линиях электропередач.
Заключение
Полностью застраховать себя от проблем, возникающих в процессе эксплуатации электрических сетей, никто не в состоянии. Даже если электрическая проводка в частном доме, квартире или на даче выполнена с соблюдением всех правил и норм, нейтральный проводник может оборваться или обгореть по независящим от вас причинам. Поэтому заранее позаботьтесь о защите своей бытовой техники и собственной жизни от последствий, которые могут возникнуть вследствие обрыва «нуля»!
Видео по теме
Обрыв нулевого провода (N) – очень опасное явление, возникающее в электроустановках. Случается, что в одних квартирах выгорают электроприборы, а в других остаются работоспособными. Рассмотрим, с чем связано это явление.
Все многоквартирные дома имеют трехфазный ввод. В новых домах все сети уже пятипроводные L1+L2+L3+N+PE, т.е в каждую квартиру приходит три провода, а в старых домах сети выполнены четырехпроводными L1+L2+L3+PEN. В таких домах все квартиры (потребители) равномерно распределяют на три фазы.
Но, у трехфазных сетей есть два существенных недостатка: обрыв нулевого провода и перекос фаз, когда одна или две фазы нагружены больше, чем остальные.
В зависимости от того, в каком месте произошел обрыв нулевого провода, возможны различные последствия от этой аварийной ситуации.
1 Обрыв нуля (PEN-провода) в питающем кабеле, например на подстанции питающей наш дом.
В таком случае, наверное, мы даже и не заметим, что произошел обрыв нулевого провода, поскольку все электроустановки должны иметь повторное заземление. В нормальных условиях заземлитель будет состоять из двух контуров: на подстанции (4 Ом) и контура повторного заземления (около 30 Ом), которые соединены через PEN-проводник. При обрыве нуля у нас останется один контур, что вполне безопасно, если сделано так, как показано на картинке ниже:
Обрыв нулевого провода на ТП
2 Обрыв нуля в кабеле, питающем этажные щитки, например «отгорел» N-провод (PEN-провод) в вводно-распределительном щите здания (ВРУ, ГРЩ).
Такое явление очень опасно. Именно в таких случаях происходит массовый выход из строя электроприборов. При обрыве нуля или значительном увеличении сопротивлении (плохой контакт между проводом и шиной N) происходит «перекос фаз». В квартирах, где включено мало электроприборов напряжение увеличивается и может достигать чуть ли не 380В, а в других квартирах, где в это время включены мощные электрические приборы, наоборот напряжение может упасть ниже 220В. Низкое напряжение может также привести к выходу из строя некоторых приборов.
Обрыв нулевого провода после ВРУ
Для защиты рекомендуется в квартирном щитке установить расцепитель минимального/максимального напряжения.
3 Обрыв нуля в квартирном щитке.
Этот случай повлияет только на вашу квартиру. Электроприборы работать не будут, но в розетках может наблюдаться вторая фаза, которая может попасть в нулевой провод через лампочку. Вернее это одна и та же фаза. Мультиметр покажет в розетке 0 В, а индикаторная отвертка будет светится в двух полюсах розетки. А если еще вы решили заземлить, например, вашу стиральную машину нулевым проводом, то на корпусе машины будет опасное напряжение.
Две фазы в розетке
Теперь начинаешь понимать некоторые нормативные требования, такие как: повторное заземление, запрет присоединения нулевого и защитного проводников под общий зажим, 5-проводные (3-проводные) сети.
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:
Источник: