Обрыв общего нулевого провода в подъездном электрощите: опасность перенапряжения

Проверка работы УЗОФ-3М.

Поскольку в наличии находился прибор УЗОФ-3М, то решил проверить исправность устройства защиты. Собрал схему, которую привел выше. Для испытания использовал оборудование то, что было под рукой. Вот весь список:

Схема испытания УЗОФ-3М

• 3-фазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором серии А4132М4, мощностью 8,5 кВт;
• Вводной автоматический выключатель марки FB на 60 А (1);
• Магнитные пускатели ПМА-311 (6) и ПМЕ-211 (7);
• Трансформаторы тока Т-0,66 с номиналом 200/5 A (3, 4, 5);
• 2 двухкнопочных поста ПКЕ-212 и КМЗ-2 (8, 9);
• Трехфазный индукционный электросчетчик САУ-4672М (2).

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.

обрыв нуля в трехфазной сети .

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.

Принцип действия защитного зануления

Короткое замыкание происходит при попадании фазового провода (напряжения) на металлический корпус прибора, соединенный с нулевым проводником. При этом фиксируется увеличение силы тока в цепи до огромных величин, вследствие чего срабатывают защитные аппараты, которые отключают питающую неисправный прибор линию.

Время отключения в автоматическом режиме поврежденной электролинии для фазного напряжения сети 380/220 В, в соответствии с ПУЭ, не должно превышать 0,4 секунд.

Для осуществления зануления используются специально предназначенные проводники, к примеру, третья жила кабеля или провода в случае с однофазной проводкой.

Петля «фаза-ноль» должна иметь небольшое сопротивление, ведь только в таком случае отключение защитного аппарата происходит в предусмотренное правилами время. Поэтому добиться эффективного зануления можно исключительным образом при высоком качестве всех соединений и монтажа сети.

Зануление позволяет обеспечивать не только быстрое отключение от электричества неисправной линии, но и, благодаря заземлению нейтрали, низкое напряжение прикосновения на корпусе электрического прибора. Благодаря этому вероятность поражения человеческого организма электрическим током исключается. Заземленная нейтраль дает повод называть зануление определенной разновидностью заземления.

Следовательно, в качестве основания принципа действия защитного зануления выступает превращение замыкания на корпус в однофазное к.з. для вызова обеспечивающего срабатывание защиты большого тока, конечной целью чего является отключение от сети поврежденной электрической установки.

Обрыв нулевого провода: виды и последствия для сети 220 вольт

Что будет, если оборвется фазный рабочий проводник в сети? Это обычно не вызывает сомнений – просто ни один электроприбор не будет работать. А вот что будет, если оборвется нулевой рабочий проводник? На этот вопрос нельзя ответить однозначно

Прежде всего, следует разобраться, о каком нулевом проводнике вообще идет речь. Может быть, это нулевой магистральный проводник, в просторечии «стояк», который проложен вертикально в подъезде, соединяя и обеспечивая питанием распределительные щиты квартир каждого этажа. А может быть, это вводной квартирный нулевой провод, имеющий отношение только к вашему отдельному жилищу.

Возможно, кому-то такой факт может показаться странным, но разница между этими нулевыми проводами огромная. При обрыве магистрального N-проводника напряжение в сети, то есть в розетках вашей квартиры, не исчезнет.

Просто, сети трех или более квартир, включая вашу, потеряв свою нейтраль, соединятся, в «звезду». Можно подумать, что это и несущественно, но на самом деле такая ситуация крайне опасна.

Опасность заключается в том, что потерявшаяся нейтраль может приобрести электрический потенциал самого разного значения. Она уже не имеет надежного электрического соединения с «землей», потенциал которой всегда равен нулю. Это чревато изменением напряжения в сети, причем пропорция изменений такая: чем меньше нагрузка в сети, тем выше в ней напряжение.

Получается, что если в одной квартире включено несколько обогревателей, электрическая плита и еще какие-либо мощные электроприемники, а в другой – только телевизор и лампочка в коридоре, то при обрыве общего нулевого магистрального проводника во вторую квартиру может прийти напряжение, близкое к линейному напряжению трехфазной сети, то есть к 380 вольт.

Чтобы избежать подобной опасности, совсем не нужно принимать участие в соревновании с соседями на предмет того, «кто больше купит и включит одновременно единиц бытовой техники», чтобы обеспечить себе максимальную потребляемую электрическую мощность. Достаточно установить себе в щиток индивидуальные ограничители перенапряжения, которые своевременно отключат питание, при значениях напряжения, существенно превышающих допустимые пределы.

Но все это касается лишь ситуации с обрывом магистрального нулевого проводника. Если же оборван индивидуальный вводной нулевой провод, возникает опасность совсем другого рода. Напряжение в сети тогда пропадает. Но «фаза» по-прежнему остается, причем не только в том разъеме розетки, где она была и раньше, но и в том, который до этого был нулевым.

Это связано с тем, что потери напряжения на нагрузке, например, на коридорной лампочке, при отсутствии электрического тока равны нулю, и «фаза» преспокойно проходит в бывший нулевой провод, обеспечивая там полноценный потенциал в 220 вольт.

В каждой квартире, наверняка найдутся какие-нибудь постоянно включенные в сеть электроприемники, и, поскольку N-провода соединяются на нулевой шине распределительного щита, аномалия со «второй фазой» в нулевом проводнике распространяется на всю квартиру.

Здесь опасность в том, что «фаза» в нулевом проводнике – это, мягко говоря, неожиданно

Особенно неожиданно это становится для тех, кто имел неосторожность заземлить корпус какого-либо электроприбора на рабочий «ноль». В этом случае не избежать удара электрическим током

Итак, даже для людей, далеких от электротехники, будет совсем не лишним иметь представление о том, что обрыв нулевого провода может быть разным. Нетрудно заметить: обрыв магистрального нулевого проводника – это риск изменения напряжения сети в пределах от нуля до 380 вольт, а обрыв вводного «нуля» квартиры – это исчезновение напряжения в сети с появлением «второй фазы» во всех розетках.

Причины возникновения обрыва нуля

Причин достаточно много — это обрыв нейтрали на подстанции, в домовых и подъездных щитах, неопытность электриков, отсутствие обслуживания электросетей и далее. Основной причиной обрыва нейтрали — это некачественное крепление провода.

При слабом креплении нейтрали провод нагревается, окисляется (что увеличивает сопротивление перехода нейтраль — корпус) и перегорает. Также возможно обгорание нейтрали при использовании больших номиналов предохранителей.

Нередко обрывается нейтраль при сильных порывах ветра, обледенений, ремонтных работах и т. д. Как видно имеется масса причин обрыва нейтрали. Чтобы избежать последствий от этой неисправности нужно выбрать правильный вариант защиты.

Обрыв нуля в трехфазной сети

Обрыв нуля в трехфазной сети может произойти, как от перегрузки, так и от короткого замыкания, или же от того, что в местах соединения плохой контакт. Переходное сопротивление в каком-либо месте этого нулевого провода слишком большое или часть нулевого провода выполнена проводом меньшего сечения. Тогда в этом месте может образоваться разрыв (проводник отгорит).

В электролинии, которая расположена после обрыва, получается перекос фаз. Напряжение, которое поступает в каждую из квартир, будет зависеть от общей суммарной мощности всех электроприборов, подключенных к сети в этих квартирах. В одну часть квартир многоквартирного дома поступает повышенное напряжение, в другие квартиры – пониженное.

Для бытовой техники (любой) очень опасно повышенное напряжение. В квартирах, которые подключены с разных фаз, включение некоторых приборов при обрыве нуля будет не параллельно (на напряжение 220 В), а последовательно (на напряжение 380 В) .

Согласно закону Ома, напряжение (380 В) распределится так, что на маломощных устройствах с большим сопротивлением (компьютеры, телевизоры, DVD-плейеры) напряжение будет повышенное, а на мощных устройствах с небольшим сопротивлением (электрочайник, утюг, пылесос) – пониженное. В итоге: телевизор сгорит, а чайник не закипит.

При пониженном напряжении из строя выходит в основном техника, которая имеет электродвигатели (холодильники, вентиляторы, вытяжки, кондиционеры, стиральные машины и другие). Пусковые токи электродвигателя при понижении напряжения возрастают: мощность та же, напряжение упало, ток вырос. Электродвигатель сгорит, так как его обмотка не выдерживает увеличенный пусковой ток.

Для того чтобы защитить приборы от перепада напряжений (защита от обрыва нуля), необходимо применение специальных устройств – реле минимального и максимального напряжения. Они контролируют величину напряжения в квартире и их можно устанавливать и в квартире, и в квартирный щиток на лестничной клетке. Выходное напряжение они не стабилизируют, но, отключив напряжение, спасут бытовую технику. При недопустимых отклонениях напряжения реле срабатывает и отключает квартиру от электросети.

По начальному состоянию контактов

Замкнутое, разомкнутое, переключающимися контактами

По типу управляющего сигнала

Рис.1 Реле напряжения “Зубр”, “ZUBR”

Установка реле напряжения — защита от обрыва нуля. Что такое реле напряжения. Это — устройство защиты приборов, от перепадов напряжения, и предназначено (служит, используются) для автоматического отключения напряжения, при его изменении в аварийный предел, в результате обрыва нуля или других непредвиденных аварийных моментах. И автоматического включения, через заданный промежуток времени, после нормализации напряжения. Реле напряжения позволяет защитить электроприборы подключенные к электросети от опасных для них перепадов напряжения. При всех недопустимых изменениях напряжения (снижении или повышении, как резком так и постепенном), реле напряжения. отключит электроприборы от сети до тех пор, пока напряжение в сети не вернется в допустимые пределы.

Пару случаев 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, зарядки, и т.п. — то, что у нас постоянно включено в розетки. Хорошо, что ещё не произошел пожар.

2. Пришёл электромонтер по вызову, жалоба — плавает напряжение. Меряет 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.

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 рассказывается подробно, почему такое бывает и как с этим бороться.

Причины возникновения явления

Существует несколько причин для возникновения подобного действия. Основной причиной, когда возникает перекос, считается неправильное и неравномерное распределение нагрузки во внутренней электрической сети, когда одна фаза получает перегрузку,. Вторая и третья в результате будут работать с существенной недогрузкой.

В сети, где присутствует лишь одна фаза, нагрузка также способна возрастать. Это возникает при включении в питание большого количества бытовой техники. Тогда перекос становится заметным, так как мощность падает и приборы прекращают работать.

Из-за того, что бытовые приборы начинают работать некорректно, это может привести к их поломке. Как правило, слабым местом в большинстве устройств в этом случае считаются двигатели. Поэтому именно они и выходят из строя. Проверить где есть перекос, можно с помощью специального прибора (токоизмерительных клещей), который поможет определить, на какой цепи существует перегрузка.

Трехфазная сеть имеет глухозаземленную нейтраль. Именно она выравнивает неравномерное распределение напряжение в электрической цепи. Но при обрыве нуля, роль нейтрали берет на себя одна фаза. Тогда на ней напряжение может достигать до 380 вольт, а на остальных будет 127 вольт и ниже.

Для чего нужен нулевой проводник?

Отгорание нуля это лексикон электриков, на техническом языке — обрыв нуля. Проводник нуль используется в трехфазной схеме звезда. Есть еще другая схема, схема треугольник. У такой схемы присутствуют три фазных проводника: А, В, С, но отсутствует четвертый проводник, нулевой. В основном используется в промышленных целях.

В схеме звезда четыре проводника, три фазных и нулевой. Нашему населению достается именно схема звезда и другого быть быть не может. Итак, в многоквартирный дом приходят не два проводника, как некоторые могут полагать, а четырехжильный или пятижильный провод, с защитным заземлением РЕ

Но пока во внимание заземление мы намерено брать не будем, на данный момент он нас не интересует

Мощный силовой кабель приходит в водный распределительный щит. С главного щита идет распределение по подъездам, а с подъезда по этажам, с этажей по квартирам. Трехфазная схема распределяется равномерно по этажам. Если в подъезде 36 квартир, три фазы будут распределены следующим образом: фаза А – 12 квартир, фаза В – 12 квартир, фаза С – 12 квартир. Распределено равномерно, для баланса работы трехфазной схемы.

Но вот только жители не согласовывают включение и выключение энергопотребителей, да и такого на практике быть не может. Получается так, что один стояк может оказаться сильно загруженным, а другой остается мало задействованным. Что происходит в системе? Произошел перекос в трехфазной схеме или дисбаланс. Поставщику электроэнергии никогда не добиться равенства потребления электроэнергии с подобной схемой. Понятно, почему. Люди не роботы, действовать подобно бездушным изобретениям по заданным алгоритмам не могут.

Представим себе, как кипит жизнь в многоэтажном доме. Одни что — то включают, другие выключают. В общем и целом, потребление электроэнергии, чаще всего, происходит более или менее одинаково. Но бывает хороший перекос: по стояку фазы А “густо” разбирают энергию, а по фазе С “пусто”. С этим все понятно. Давайте немного углубимся в трехфазную схему звезда.

Переменные токи каждой фазы в трех одинаковых нагрузках сдвинуты по фазе ровно на одну треть и в идеале компенсируют друг друга, поэтому нагрузка в такой схеме называется трехфазной сосредоточенной нагрузкой. В средней точке ровна нулю. При равномерной нагрузке трех фаз, например, работают станки на производстве, потребление энергии одинаково по всем фазам. Нуль остается невостребованным, нет дисбаланса. В связи с чем, сечение нулевого проводника гораздо меньше чем по фазе. Нет смысла тратить дорогой металл на то, в чем нет необходимости, там, где появляются незначительные токи. Но у нас в доме приборы работают не от трехфазной схемы, а от однофазной — это все в корне меняет.

Защита от обрыва нуля в трехфазной сети

Обрыв нулевого провода в системе заземления TN-C-S имеет свои особенности. Эта система электроснабжения наиболее распространена.

Система заземления TN-C-S

От трансформатора подстанции к потребителю электроэнергии подходят четыре проводника. Это три фазных провода L1, L2, L3 и проводник PEN, который совмещает функции рабочего нуля N, и защитного провода PE. У трансформатора подстанции проводник PEN заземлен. На входе в здание на ВРУ (вводное распределительное устройство) или в силовом щите проводник PEN разделяют на рабочий ноль N и защитный PE.

На лестничную площадку каждого этажа подводят 3 фазы, рабочий ноль и защитный провод. Далее 3 фазы стараются равномерно распределить по квартирам. Нагрузки в квартирах далеко не одинаковые, но напряжения по фазам примерно одинаковые. Это вызвано тем, что сдвиг фазы трехфазного тока составляет 120 градусов и при одинаковых нагрузках на 3 фазах ток нейтрали будет равен 0. При расхождении нагрузки на фазах, на нейтрали появится небольшой ток.

То есть, в этом случае нейтраль является компенсатором при расхождении нагрузок по фазам. Если произошел обрыв проводника PEN распределительного устройства в системе электроснабжения TN-C-S, то напряжение по фазам в квартирах может очень сильно отличаться. Напряжение в квартирах, где включена большая нагрузка (духовка, печь) может быть небольшим, а в квартирах, где нагрузка небольшая, напряжение может вырасти до максимума 380 В. Повышенное напряжение, появляется на нейтральном проводнике через нагрузку соседней квартиры, с другой фазой.

Подключение РН-113 в электрощитке

Высокое напряжение выведет из строя все включенные электроприборы и освещение. Так как в системе TN-C-S проводники N и PE соединены вместе, то при появлении напряжения на проводнике N вызовет напряжение на защитном проводнике PE, который соединен с корпусами электроприборов. При прикосновении человека к корпусу электроприбора и одновременном касании открытых частей металлических конструкций (металлические трубы, раковины, ванны) имеющих другой потенциал, получит удар током.

В некоторых домах возможно повторное заземление ВРУ или домовых электрощитов. В этом случае на корпусах электроприборов будет находиться уравнивающий потенциал, что значительно снизит вероятность поражения человека током. Для защиты от обрыва нуля в квартирах нижних этажей можно устанавливать заземляющий контур.

Однако индивидуальные контура заземления не способны в полной мере защитить человека от поражения электрическим током в виду недостаточной влажности и состава почвы, сопротивления заземления, не соблюдения правил монтажа контура и его обслуживания

Поэтому важно устанавливать в квартирных щитках реле напряжения, которое защитит электроприборы и человека от поражения током.  Для полноты защиты наряду с реле напряжения устанавливают УЗО (устройство защитного отключения)

Пример квартирного щитка с УЗО и реле напряжения

Если произойдет обрыв нуля в квартирном щитке или в электропроводке квартиры, то есть обрыв нуля в однофазной сети 220 вольт, то такая неисправность не страшна для электроприборов, так как электрическая цепь не замкнута, в результате чего прибор работать не будет. Для человека обрыв нуля в однофазной сети 220В может нести опасность, если:

— нулевой провод используется как защитное заземление и присоединен к корпусу электроприборов (что запрещено):

— оголенный нулевой провод касается корпуса электроприбора.

Для защиты также рекомендуется устанавливать УЗО и реле напряжения в квартирный щиток.

Наиболее вероятные причины нагрева

На тематических форумах периодически возникают споры относительно причин, вызывающих нагрев жил с нулевым потенциалом при нормальном состоянии фазных проводов бытовой сети. Несмотря многочисленные дискуссии по данному вопросу, существует всего три фактора, способные вызвать рассматриваемое негативное воздействие:

1. Низкая надежность электрического контакта.
2. Влияние высших гармоник.
3. Повышенная нагрузка на ноль.

Предлагаем детально рассмотреть каждую из перечисленных выше причин.

Низкая надежность электрического контакта

Указанная причина наиболее характерна для старых проводок из алюминиевых проводов. Недостатки этого материала неоднократно описывались в других публикациях на нашем сайте, но не будет лишним еще раз кратко перечислить их:

• Образование оксидной пленки на проводе, что вызывает рост сопротивления контакта.
• Пластичность материала требует регулярного подтягивания соединений.
• Перегрев алюминиевого провода повышает его хрупкость.

Учитывая, что внимание чаще уделяется электрическим контактам фазных проводов, про нулевую шину часто забывают. В результате со временем увеличивается сопротивление контакта, он нагревается и рано или поздно отгорает

Ради справедливости следует заметить, что данная проблема может наблюдаться и у медных проводов. Пример плохого контакта с нулевой шиной в квартирном щитке продемонстрирован на фото.

Перегрев нулевых проводов из-за плохого контакта

Характерно, что приведенная проблема чаще всего проявляется именно в квартирных щитках, а не электроточках. Это объясняется тем, что на контактные соединения проводов с нулевой шиной приходится более значительная нагрузка, чем на отдельную розетку.

Влияние высших гармоник

С появлением в быту и офисах большого количества электрических приборов, оснащенных импульсными БП возникла проблема с перегревом и, как следствие, разрушением (отгоранием) провода рабочего нуля. Это происходит по причине перегрузки последнего токами высших гармоник. То есть, возникает ситуация, при которой на ноль приходится больший ток, чем на фазные проводники. При этом установка защитных устройств часто производится только на последние.

С появлением большого числа электропотребителей, создающих нелинейные нагрузки, происходит повышение тока, идущего через рабочий ноль. Это может привести к отгоранию последнего в старых энергосистемах. Примеры бытовых электроприборов вызывающих нелинейность:

• Микроволновые, индукционные, а также дуговые электропечи.
• Светодиодные и газоразрядные источники света.
• Все устройства с импульсными БП.
• Инверторные электрические машины и т.д.

Чтобы не допустить обрыва нуля вследствие влияния высших гармоник, в некоторые нормативные документы были внесены изменения

В качестве примера можно привести ГОСТ 30804.4.30 2013, в котором предписывается при расчетах принимать во внимание гармоники, чей порядок от 40-го и выше. В ГОСТе 50571.5.52 2011 рекомендуется выбирать сечение кабеля в зависимости от самой нагруженной токоведущей жилы, при этом должна учитываться и токовая нагрузка рабочего нуля

К сожалению, рамки текущей статьи не позволяют более полно раскрыть тему высших гармоник, но мы обязательно к ней вернемся в одной из последующих публикаций на нашем сайте.

Повышенная нагрузка на ноль

Иногда можно услышать, что перегрев провода нуля связан с повышенной нагрузкой из-за подключения соседа к шине РЕ с целью воровства электричества. Такой вариант интересен, но не реализуемый. В одной из наших публикаций, где описывались различные конструкции электросчетчиков, рассматривалась их устойчивость к различным способам воровства электрической энергии. В частности, там разбирался вариант использования земли в качестве рабочего нуля и объяснялось, почему данный способ не работает на современных устройствах энергоучета.

Как уже упоминалось выше, в нулевом рабочем проводе ток может превысить фазный только в случаях проявления высших гармоник. Подключение соседа к нулю (в Вашем щитке) вызовет перегрев данного провода, если в результате таких действий образуется плохой контакт с общей шиной.

Испытания

При подключении средства контроля (имитатора искрения) всё работает, как и написано в описании устройства. Но мне всегда хочется большего.

У меня нет испытательной лаборатории, чтобы провести испытания, рекомендованные в ГОСТ IEC 62606-2016. Однако, я собрал простейший испытательный генератор искрения на реле:

Генератор искрения на реле

Принцип работы этого генератора прост – при включении питания реле включается, его НЗ контакты размыкаются, реле выключается, НЗ контакты замыкаются, реле включается, и т.д., до бесконечности, с частотой 20…50 Гц, в зависимости от конструкции реле.

Испытательный стенд выглядел таким образом:

Установка для исследования работы устройства защиты от дугового пробоя. Нижний двухполюсный автомат – для подключении нагрузки

Через вторые НЗ контакты реле коммутируется нагрузка, обозначенная на схеме как Rn. В качестве активной (резистивной) нагрузки я использовал паяльник, масляный нагреватель и наборы мощных резисторов (cos φ > 0,9):

Резисторы для имитации мощной активной нагрузки

В качестве реактивной – трансформаторы (cos φ

Скажу сразу, систематизировать должным образом результаты измерения не удалось, поскольку такие параметры, как “интенсивность искрения” и импульсное перенапряжение, измерить очень сложно, можно лишь оценить.

Для начала напомню, какая форма напряжения у нас в сети между нейтральным и фазным проводами:

Синусоида в сети питания 220В

Если начинается искрение с преимущественно активной нагрузкой, мы видим такую картину:

Искрение (дуговые пробои) в цепи питания активной нагрузки

Устройство защиты от искрения срабатывало при токе нагрузки около 2,5 А. Почему “около”? При токе 2 А скорость срабатывания  – несколько секунд, при токе 3А – практически мгновенно. Ток рассчитывал на основе закона Ома.

А вот при индуктивной нагрузке в сети творилось вот что:

Форма напряжения при искрении в сети с индуктивной нагрузкой

Как видно, размах напряжения (от минимума до максимума) – более 1600 В! Вот почему могут гореть наши электроприборы! Хорошо, что сейчас такую нагрузку стараются исключить, и cos φ

В этом случае УЗИс срабатывал уже при токе менее 1 А, что логично – он старается защитить нашу сеть от такого беспредела .

Обрыв нуля. Что происходит и как защититься

В последнее время не редкими стали слова: оборвался ноль, обрыв нуля, вследствие того, что отгорел нуль, в квартире сгорела вся подключенная к электросети техника. Вероятней всего, для многих людей смысл сочетания этих слов не совсем понятен. Зато понятно, когда из-за обрыва нуля в электросети перегорают бытовые приборы.

Фраза «обрыв нуля» – это технический термин. Он означает, что отсутствует контакт рабочего нулевого проводника. Все здания и жилые дома питаются от трансформатора трехфазной сети (с глухо заземленной нейтралью), обмотки которого включены в «звезду» (ноль и три фазы). При возникновении неравномерности нагрузки по фазам в нулевом проводе возникает электрический ток.

Предсказать точно, как распределяется нагрузка, в данный момент времени и какая она будет на той или иной фазе, невозможно. Может так получиться, что нагрузка в одной фазе будет большая, а в двух других – почти полное ее отсутствие. Для уравновешивания системы в нулевом проводе и возникает ток, который будет почти равен величине тока в фазном проводе.

Список источников

• www.asutpp.ru
• samelectrik.ru
• electricremont.ru
• electricavdome.ru
• electricvdome.ru
• SamElectric.ru
• funer.ru
• pro100electrik.ru