Обрыв нуля в однофазной сети: Обрыв нуля в трехфазной и однофазной сети

Обрыв нуля в трехфазной и однофазной сети

Даже те, кто не имеет электротехнического образования, наверняка слышали о такой аварийной ситуации, как перекос фаз. В некоторых предыдущих публикациях мы уже упоминали, чем грозит обрыв нуля, и кратко упоминали о способах защиты от несимметрии фазных напряжений. Сегодня мы более подробно рассмотрим данную тему.

Что такое обрыв нуля?

Для полноценного ответа на этот вопрос необходимо привести примеры штатной работы трехфазной схемы ввода электроснабжения. В качестве примера приведем упрощенный вариант с вводом для этажного распределительного щита.

Схема 1. Штатная работа системы

Как видно из рисунка, каждая из квартир на этаже запитана от отдельной фазы (L₁ – L₃) и общего нуля. Что формирует в бытовой сети каждой квартиры фазное напряжение 220 вольт (L₁N=L₂N=L₃=220 В.). В данном случае используется схема питания TN-C-S, где задействована шина заземления PE, соединяемая в РУ здания с нулем. Приведенная система сбалансированная, поскольку ток нагрузки в фазных проводах суммируется через нулевую линию, что снижает вероятность перекоса фазных напряжений.

Заметим, что полностью исключить данное явление довольно сложно, поскольку сопротивление нагрузок на каждой фазе может различаться. К примеру, в квартире_1 включен кондиционер и стиральная машина, в квартире_2 хозяин запустил бойлер и электропечку, а в квартире_3 жильцы отсутствуют и все бытовые приборы отключены от сети. По итогу, в трехфазной системе питания возникнет несимметрия напряжений.

Теперь рассмотрим работу сети в нештатном режиме, когда происходит отгорание нуля.

Что происходит в электросети при обрыве нуля?

Рассмотрим отдельно, изменение режима работы трехфазной сети при обрыве магистрального нуля и как поведет себя однофазная электрическая проводка, если отгорание нулевого проводника произойдет на вводе.

Отгорание нуля в трехфазной сети

Внесем изменения в рисунок 1, вызванные аварией, а именно отключением нуля .

Оборвался нулевой магистральный проводник

В данном случае обрыв общего нулевого провода приведет к тому, что движение электрического тока по нему прекратиться. В результате все квартиры R₁-R₃ будут запитаны по типу подключения «звезда без нулевой магистрали». Другими словами, при обрыве нуля на каждую квартиру будет поступать не фазное, а линейное напряжение.

Контур из квартир 1 и 2

Для примера предлагаем рассмотреть, как сложится ситуация в квартирах 1 и 2. Нагрузка электрических приборов суммируется в данном контуре при прохождении через него тока I₁₂. Соответственно, уровень напряжения для квартир установится в зависимости от нагрузки подключенных к сети приборов. То есть: U₁ = I₁₂*R₁, а U₂ = I₁₂* R₂. Из этого следует, что суммарная величина силы тока составит I₁₂ = U₁₂ / (R₁+R₂)  :

Обратим внимание, что суммарное напряжение контура будет равно линейному в данной электросети, то есть U₁₂ = 380 вольт. Но при этом показатели U₁ и U₂ могут варьироваться в диапазоне 0-380 вольт и, естественно, существенно отличаться друг от друга. На данные значения может влиять как нагрузка подключенных приборов в каждой из квартир, так и ее активная и пассивная составляющая.

В результате если произойдут проблемы с нейтралью трансформатора (нулем источника), велика вероятность выхода из строя подключенных к сети приборов. Причина – повышение уровня напряжения в сети.

Обрыв нуля в однофазной сети

В данной ситуации последствия будут не такими печальными, как в описанном выше случае, но, тем не менее, если отгорает вводный ноль в системе TN-C, это может представлять серьезную опасность для жизни человека.

Отгорание нуля в схеме однофазного потребителя

Для однофазных нагрузок обрыв нуля будет аналогичен отключению напряжения, за исключением того фактора, что на фазном проводе останется потенциал, представляющий опасность для жизни. Причем, он также проявится там, где был ранее защитный ноль в контактах розеток. Если корпуса электроприборов заземлялись рабочим нулем, то весьма велика вероятность негативных последствий. В системах TN-C-S фактор риска существенно сокращается, за счет использования PEN проводника.

Как защититься?

Узнав об опасности, представляемой потерей нуля, предлагаем рассмотреть варианты защиты от данного явления:

• Начать необходимо с грамотного монтажа электропроводки. Если для питания объекта планируется задействовать трехфазную схему электроснабжения, то ее расчет должен быть произведен таким образом, чтобы минимизировать вероятность перекоса фаз. То есть, необходимо планомерно распределить нагрузку на каждую линию.
• Следует задействовать в управлении сетью приборы, выравнивающие нагрузку на каждую из фаз. Причем, в идеале, эта работа должна осуществляться без привлечения операторов, то есть, выполняться автоматически при обрыве нуля.
• Должна иметься возможность оперативного изменения схемы подключения потребителей. Это позволяет внести корректировки, если на этапе проектирования не была должным образом учтена нагрузка на каждый участок или увеличилась мощность потребления в связи с вводом новых объектов. То есть, при возникновении критической ситуации должна иметься возможность изменения мощности. В качестве примера можно привести вариант, когда многоквартирный дом переводится на линию с большей нагрузкой для «разбавления» перекоса фаз, возникающего при обрыве нуля.

В приведенных выше вариантах мы рассматривали защиту от перекосов в глобальных масштабах, конечный потребитель может обеспечить должный уровень защиты значительно проще. Для этого достаточно установить реле контроля напряжения, в котором указать допустимый минимальный и максимальный уровень. Как правило, это ±10% от нормы.

Подведем итоги

Безусловно, что вероятности аварий носят случайный характер, максимум, что можно сделать в таких ситуациях, — принять необходимые меры для обеспечения защиты. Но помимо этого не будет лишним вовремя определить аварийную ситуацию по характерным признакам. В первую очередь отгорание нулевого магистрального провода приводит к перенапряжению сети. Обнаружив первые признаки этого явления, следует отключить все электроприборы.

Сделать это оперативно и самостоятельно практически нереально. Временной промежуток для этого слишком коротким, поэтому следует установить на электрическом щитке специальные приборы, реагирующие на обрыв нуля. Как только напряжение выйдет за установленные пределы, реле контроля напряжения произведет защитное отключение.

Полностью доверять системе защиты не стоит. Может случиться так, что при наличии характерных признаков перепадов напряжения, отключение питания не произойдет. Поэтому имеет смысл перечислить наиболее вероятные проявления для данного явления:

• Мерцание ламп накаливания. Они наиболее чувствительны к перепаду уровня напряжения, возникающего при обрыве нуля. Энергосберегающие осветительные приборы и светодиодные лампы не настолько реагируют на изменения.
• Электронные приборы, имеющие встроенную защиту, как правило, отключаются от сети питания. Или не запускаются. Такие действия предусмотрены реакцией защиты импульсных БП на броски напряжения. Характерно, что такая реакция может сработать раньше, чем реле напряжения. Но это, во многом зависит от производителя и схемы реализации защиты электросетей, а также надежности электрического соединения.
• Еще один характерный признак – повышение температуры выключателя. Даже если Вы не обратили внимания на мерцание ламп, то данное проявление должно вызвать опасения.
• Искрение, при попытке подключения электроприбора, может говорить об обрыве нуля на вводе однофазного потребителя. Даже, если оно вызвано другим фактором, а не обрывом нуля, это очень нехороший признак.
• Самопроизвольные срабатывания вводных автоматов, также могут указывать на перенапряжение. Такая реакция на обрыв нуля характерна при включении электронагревательных приборов, например электропечи, бойлера, чайника и т.д.
• Характерные звуки во вводном электрическом щите также могут указывать на перепады напряжения. В такой ситуации рекомендуется отключить ввод питания и дождаться приезда аварийной бригады. Велика вероятность, что авария обрыва нуля имела место в электросети поставщика.
• Обязательно установите на вводе электрической сети реле напряжения. В идеале желательно продублировать данную систему стабилизатором напряжения для дома или квартиры. Такое устройство, работая в паре с реле, позволит поддерживать заданный уровень напряжения, не отключая питание.

Собственно, только многоуровневая защита может обеспечить максимальную безопасность.

Видео по теме статьи

Обрыв нуля в однофазной и трехфазной сети, чем грозит

Что происходит в электросети при обрыве нуля

Всех жителей подъезда, а точнее, левого стояка, девятиэтажного дома постройки 80-х годов постигла беда: внезапно перегорели электродвигатели старых холодильников, работающих стиральных машин, блоки питания компьютеров, радиотелефонов и некоторой другой бытовой техники. Правда, один человек заметил, что свет лампочек резко увеличился и быстро среагировал — отключил вводной автомат электропитания.

Остальным не повезло. Многие вообще были на работе и не могли так поступить. О случившемся узнали вечером. Конечно же, стали обращаться в ЖКХ, требовать объяснений, возмещения ущерба…

Кабель КМПВЭ

Ошибка электриков (неправильное или ошибочное подключения нулевого провода), к сожалению, не единственная возможная причина аварийных ситуаций.

Обрыв нуля возможен и без участия человека, например обрыв нулевой жилы в питающем кабеле кмпвэ, “отгорание” нуля на подстанции, в вводно-распределительном или квартирном щитке. 

Заказать

Директор коммунального хозяйства вник в ситуацию и был вынужден удовлетворить большую часть требований: оплатил ремонт дорогой техники, но после представления различных документов и справок. Сколько на это ушло времени и нервов у людей лучше не описывать.

Причина происшедшего банально проста. Бригада электриков, выполнявшая профилактические работы электрооборудования, допустила грубейшую ошибку. Производитель работ не контролировал, а электромонтер-стажер самостоятельно разорвал «ноль» трехфазного питания.

В каждую квартиру или в масштабе подъезда группу из них с сопротивлениями «Ra», «Rb», «Rc» подводится фазное напряжение «А0», «В0», «С0». Его величина обычно номинальна: 220 В. При подключении нагрузок по фазам проходит ток, который складывается в нулевом проводе.

Схема сбалансирована. Линейное напряжение 380 В в электрооборудовании квартир отсутствует.

Что происходит при обрыве нуля?

Ток в нулевом проводе протекать не будет: фазное напряжение изменено. Ко всем квартирам приложено линейное напряжение по схеме «Звезда без нуля».

Рассмотрим на примере квартир «а» и «b». Электрическое сопротивление приборов Ra и Rb последовательно суммировалось, и через него пошел ток Iab. Под его действием в каждой квартире возникло падение напряжения, пропорциональное сопротивлению включенных в сеть электроприборов.

В любой квартире хозяин сам распоряжается электроэнергией. Один выключил лишний свет и сидит перед настольной лампой за книгой или вообще все отключил, а у другого работает телевизор, холодильник, морозильник и много другой бытовой техники.

Понятно, что величины Ua и Ub могут значительно отличаться от 220 В и не будут равны между собой. Они способны колебаться от 0 до 380 В, в зависимости от схемы подключения приборов в каждой квартире.

Единственный выход из создавшей ситуации — быстро снять напряжение. Можно вручную, но это не надежно: очень сложно успеть. Автоматические устройства защиты от перенапряжения в сети отлично справляются с такими задачами.

Для защиты от повышения напряжения в сети при обрыве нулевого провода используют расцепители минимального и максимального напряжения, которые расширяют возможности автоматических выключателей, УЗО с функцией защиты от повышенного напряжения, стабилизаторы. Наиболее часто для защиты от аварийных режимов работы такого типа применют специальные реле напряжения.

видов повреждений и нулевого перегорания

Обрыв нулевого провода в трехфазной цепи (или его перегорание) – обычное явление, знакомое большинству специалистов и оперативного персонала подстанций. С ним также сталкиваются электрики, обслуживающие многоквартирные дома, в которых данное повреждение происходит на вводе в стояк или непосредственно в квартире. Обычно проявляется разрывом «земляной» жилы. Чтобы понять суть явления, нужно сначала разобраться в причинах его возникновения.

Содержание

1. Формирование цепей питания и причины обрыва
2. Возможные последствия
3. Защита от перегорания или обрыва нуля

Формирование цепей питания и причины обрыва

При повреждении нулевого провода напряжение в цепи возможно увеличение до 380 Вольт

Принцип формирования цепей питания 380 Вольт основан на том, что каждая фаза подключается к «своей» группе потребителей (дома, подъезды или квартиры). Обрыв нуля в трехфазных сетях происходит при нарушении распределения нагрузок, соединенных, как и обмотки станционного трансформатора, по схеме «звезда» – они должны быть соединены равномерно. При правильном распределении составляющие тока взаимно компенсируются, а суммарное значение в нулевом проводе близко к нулю. Поэтому нулевой провод делают меньшего сечения, чем фазные провода – теоретически его можно вообще исключить, так как ток здесь протекать не должен.

Любое отклонение от этого требования приводит к перекосу фаз и появлению паразитных токов в нулевом проводе.

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

По нулевому проводу всегда протекает ток, немного смещая фазные узлы в ту или иную сторону. На соответствующих диаграммах это выглядит как приближение нулевой точки к одной из фаз. Если сечение нулевого провода в питающих сетях сильно перекошено, его может не хватить, чтобы выдержать повышенный ток через него. Со временем постоянные перегрузки приводят к его выгоранию.

При переходе с трехфазных цепей на линейные ответвления (их формирование происходит на вводе в подъездной стояк) ситуация совершенно иная. Проблемы с нулевым выгоранием в однофазных сетях могут возникнуть по следующим причинам:

• Плохой контакт или повреждение нулевого провода на линейной ветке. Он располагается на входном распределительном устройстве подъезда.
• Потеря соответствующего контакта в панели пола. В некоторых домах он установлен на каждом участке.
• Нарушение соединений в проводе «земля» на входе в квартиру или внутри нее.

Неисправность сначала проявляется в виде кратковременной потери электроэнергии, причину которой невозможно найти сразу. Со временем, когда контакт в месте подключения нулевой жилы полностью разрушится, бытовая техника полностью перестанет работать, а свет включится.

Возможные последствия

Последствия обрыва нуля в трехфазной сети иногда крайне опасны. Независимо от используемой системы заземления, при перегорании нулевой жилы в квартирах, подключенных к такому кабелю, 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 упасть почти до нуля.

Обрывы нулевого провода опасны тем, что в первую очередь представляют угрозу для бытовых приборов, подключенных к розеткам. Это может грозить полным выходом из строя дорогостоящего оборудования или возгоранием старой алюминиевой электропроводки, что может привести к пожару. С другой стороны, если дом подключен по системе TN-C с совмещенными PE- и N-проводниками, обрыв общего PEN-проводника приведет к потере защитной функции от поражения электрическим током. При отсутствии повторного заземления потребитель будет беззащитен при обрыве провода PEN, даже если в его квартире установлено УЗО, которое не сможет работать без нулевой жилы.

При обрыве нуля на одной из квартирных линий, охраняемых отдельным автоматом, в первую очередь перестанут работать все подключенные к ней электроприборы. Кроме того, при отсутствии нуля и наличии в сети фазы опасный потенциал 220 вольт через постоянно подключенные нагрузки попадет на клемму заземления. В результате в розетке будет еще одна фаза, что очень опасно при отсутствии нормального заземления.

При любом случайном пробое изоляции, например, в стиральной машине, опасному потенциалу некуда будет стекать, так как обрывается провод заземления. Для потребителя, стоящего на бетонном полу, соединенном с землей, это представляет большую опасность, так как через него будет протекать весь ток.

Защита от перегорания или обрыва нуля

Изучение последствий нарушений в работе трехфазных линий и их ответвлений показало, что необходимо принимать некоторые меры для предупреждения этих явлений. Надежная защита от обрыва нуля в однофазной сети позволяет:

• сохранить в целости бытовую технику;
• для обеспечения защиты пользователя от поражения электрическим током;
• для предотвращения случайного возгорания изношенной электропроводки и возникновения пожара.

Для защиты от потери фазы используется современное электрооборудование, в состав которого входят специальные реле, а также устройства защиты от перегрузки линии (УЗП). Первые выпускаются в двух вариантах, один из которых предназначен для 3-х фазных цепей, а второй позволяет защитить однофазные ответвления. Принцип их работы заключается в мгновенном отключении питающей сети при отклонении в ней напряжения сверх установленной нормы.

Второе устройство защиты от обрыва фазы обычно используется в частных домовладениях для отключения нагрузок в случае возникновения опасной ситуации. Принцип его действия заключается в снижении проводимости внутренних цепей при значительных перепадах потенциала. Наиболее эффективным способом предотвращения опасных последствий в трехфазных сетях является использование повторного заземления, устройство которого в многоквартирных домах связано с большими трудностями.

В сельской местности и частных загородных домах этот подход очень просто реализовать. Достаточно оборудовать на прилегающей к дому территории заземляющее устройство и подключить его по медной шине к отдельному контакту, смонтированному в вводной коробке.

В качестве еще одного средства, способного защитить от обрыва нулевой жилы, можно использовать устройство защитного отключения или, короче, УЗО. Своего рода дифференциальное устройство, совмещающее в себе функции УЗО и типового автомата. Для этих целей не подходят обычные изделия, которым для нормальной работы обязательно нужен целый нулевой сердечник. В ответвления допускается устанавливать только те устройства, в которых специально предусмотрена функция защиты от обрыва нуля.

Обрыв нуля в трехфазной и однофазной сети

Каждый электрик, особенно самоучка, должен знать о последствиях потери нуля в трехфазной и однофазной сети. Это явление может быть очень опасным как для бытовой техники, так и для жизни человека.

Чтобы вы знали, чем опасно повреждение нулевого провода и почему этот режим является аварийным, мы подробно рассмотрим неблагоприятные ситуации и советы по их устранению.

• Виды повреждений
• На стояке крыльца
• Внутри гостиной
• Как определить опасность?
• Как защитить домашнюю проводку?
• Причины явления

Виды повреждений

На подъезде

Для начала в общих чертах рассмотрим, что представляет собой электрическая сеть городского многоэтажного дома. Источником питания в данном случае является трансформаторная подстанция, от которой протянуты провода к ГРЩ здания. Напряжение в главном щитке трехфазное, то есть сеть 380 вольт. Отсюда уже выведены группы проводов в каждую квартиру. В самих квартирах сеть уже однофазная – 220 В. Если на стояке подъезда произойдет обрыв общего нуля, это может стать причиной выхода из строя бытовых приборов. Это приводит к неравенству – в трехфазной цепи питания возникает перекос фаз и вместо симметричной нагрузки в четырехпроводной цепи образуется несимметричная нагрузка.

Простыми словами это можно объяснить так: с главного щитка на входе в каждую отдельную квартиру подается одинаковое напряжение – 220 В. При обрыве нулевого провода может случиться так, что пойдет 300 вольт в одну квартиру и 170 вольт в другую (как пример). Результат – перенапряжение и «недонапряжение» приведут к выходу из строя электроприборов. Обычно при нулевой поломке выходит из строя техника с двигателем: стиральная машина, холодильник, кондиционер и т.д. Кроме того, может случиться пожар, еще хуже.

Что такое перекос фаз?

Внутри жилого помещения

Совершенно обратная ситуация может случиться при обрыве нуля в однофазной сети 220 Вольт, то есть внутри вашей квартиры, частного дома или на даче. В этом случае последствием может стать поражение человека электрическим током. Происходит это потому, что в розетке у вас будет одинаковая фаза на обоих выводах. Сейчас мы расскажем вам, что послужило причиной появления так называемой второй фазы.

От вашего вводного щитка ток проходит по фазному проводу, а так как большинство потребителей электроэнергии постоянно подключены к сети (та же люстра), то при разрыве цепи напряжение переключится с фазы на ноль. Результат – в двух отверстиях розетки будет присутствовать электрический ток. Но это не самое страшное, т.к. основная опасность в том, что от любого оборудования может произойти удар током. Причиной этого является неправильная система заземления сети в квартире или доме. Если подключить «землю» в распределительном щитке к нулевой шине (чего делать нельзя), при прикосновении к заземленному корпусу бытовых приборов вас сразу же ударит током. Последствия, как известно, могут быть плачевными. Сразу же предлагаем вашему вниманию правильный вариант защиты от обрыва нуля в доме – сеть с системой заземления TN-S:

Подводя итог последствиям обрыва нуля в трехфазной и однофазной сети, следует отметить следующее: при повреждении нулевого провода в стояке опасность распространяется на бытовые приборы, а при работающем ноль поврежден в самой квартире, угроза перекинется на вас.

Посмотреть, что может произойти при обрыве нулевой жилы, можно в этом видео:

Визуальный обзор неисправности

Как определить опасность?

Чтобы найти место повреждения нулевого провода, можно использовать специальный тестер, способный точно показать, где произошел обрыв даже под стенами, как показано на фото ниже (если проводка скрыта). О том, как найти провод в стене, мы рассказывали в соответствующей статье.

Еще один вариант поиска – визуальный осмотр всей схемы. Просмотр всех проводных соединений в распределительном щите. Возможно, на одной из машин сгорел ноль, что несложно определить и устранить. Если обрыв нулевого провода произошел на подступенке лестничной клетки, то это не ваше дело, а ЖКХ или спецслужба, которая вызовет для осмотра силового трансформатора и вторичной цепи в том числе, устранят неполадки.

Как защитить домашнюю проводку?

Для защиты бытовой электросети от обрыва цепи необходимо использовать специальные устройства: реле контроля и ограничители напряжения. Мы рекомендуем вам подключать эти устройства к вводному щиту, чтобы защитить себя от неблагоприятных воздействий.

Обзор безопасности

Причины явления

Ну и последнее, о чем хотелось бы рассказать, почему в квартире нулевой обрыв. Причин может быть много, но наиболее реальных, судя по комментариям на форумах и личному опыту, можно выделить:

1. Обгорание нулевого провода при скачке напряжения или коротком замыкании.
2. Плохой контакт жил или плохой контакт.
3. Механическое повреждение линии стихией (например, при сильном ветре) или по неосторожности человека при проведении ремонтных работ.
4. Проводка старая и провода просто изношены временем.
5. Кража или злой умысел (иногда такое случается).

Вот мы и рассмотрели виды и последствия обрыва нуля в трехфазной и однофазной сети, а также способы защиты от этого явления и советы по устранению неполадок.