Почему отгорает ноль в трехфазной сети
Перейти к содержимому

Почему отгорает ноль в трехфазной сети

  • автор:

Обрыв нуля в однофазной и трехфазной сети. К чему это приводит?

Всем известное словосочетание “Обрыв нуля” обычно связывают с причиной очень опасных последствий и это не только поврежденное оборудование, но так же сюда относят пожар, поражение электрическим током, несчастные случаи, вплоть до летального исхода.

«Обрыв нуля» может произойти как в однофазной, так и в трехфазной сети.

В данной статье хочу обратить ваше внимание на особенности протекающих процессов в том или ином случае.

В трехфазной сети следствием обгорания нуля является перекос фаз, что приводит к повышению напряжения в квартирной розетке до 380 В. При правильной установке заземления, для человека это не опасно, но при этом могут пострадать электроприборы (оборудование) или начаться пожар.

Обрыв нуля может произойти в щитке на этаже, или в распределительном устройстве всего многоквартирного дома.

Обрыв нуля может произойти в щитке на этаже, или в распределительном устройстве всего многоквартирного дома

При обрыве нуля в однофазной сети, напряжение будет равно нулю, и вся техника будет обесточена. Тем не менее, при неправильном заземлении или его отсутствии, корпуса оборудования обретут потенциал 220 В.

Последствия обрыва нуля в трехфазной сети бывают самыми разными, например, если произвести хотя бы кратковременное отключение нуля без отключения общей нагрузки, то крайне велик шанс, что погорит вся бытовая техника (холодильники, телевизоры, стиральные машины и пр.) При этом плавает напряжение, нормализация которого возможна только при восстановлении контакта, в данном случае замены болта.

При обрыве нуля в однофазной сети, напряжение будет равно нулю, и вся техника будет обесточена

Защитой от подобных эксцессов может являться установка защитного трехфазное реле напряжения.

Зачастую, подобного рода случаи имеют место вследствие ошибок “электриков” или износа (ржавчины).

Как минимизировать последствия?

Современные многоподъездные дома запитываются от трехфазной сети, то есть три фазы и ноль.

Кабельный ввод в многоэтажный дом с системой заземления TN-C

А вот схема питания щитка на этаже:

Схема питания щитка на этаже

Схема питания 3 потребителей, без обрыва нуля.

На проводах L1, L2, L3 (фазах) напряжение 220В к нейтрали N. С ней же в распределительном устройстве провод заземления РЕ соединяется на вводе в здание.

Что будет при обгорании нулевого провода N до точки соединения.

Распределительный щит в доме

После места обрыва напряжение теперь нулевым не будет, а будет меняться с различной амплитудой.

Каким будет напряжение у потребителя вместо 220В? Этого точно сказать никто не может, все зависит от многих факторов.

При пропадании нуля, самый безопасный вариант при симметричной нагрузке, это когда сопротивление всех потребителей одинаково, все произойдет без последствий, то есть без перекоса фаз. Такое обычно бывает при включении трехфазных потребителей – это системы электронагревателей или электродвигателей.

Питание происходит через трансформатор с обмоткой в «треугольник»

В промышленности, на производстве, в виду симметричной нагрузки, зачастую нейтраль не используют, так как питание происходит через трансформатор с обмоткой в «треугольник».

Но в жилищном секторе, присутствуют в основном однофазные нагрузки, и соответственно начинается перекос фаз, и насколько он опасен, зависит от многих условий.

В одной квартире, перестанет работать стиральная машина, телевизор, напряжение упадет до уровня менее 100В. Сопротивление в этой квартире ниже, чем тех у соседей по лестничной клетке, которых, к тому же и нет дома, и если в пустой квартире осталась включенной в сеть техника, то весьма велика возможность возгорания, так как напряжение в их розетках подскочило до 300В.

Изменение напряжений пропорционально изменению сопротивлений нагрузок.

Иными словами, где сопротивление больше там выше и напряжение, и наоборот.

При обрыве нуля в однофазной сети, ситуация будет следующей.

Обрыв нуля в однофазной сети

Совершенно не изменится ничего для нагрузки на других фазах.

Но при обрыве в щитке, нулевой провод и вся квартира, окажутся под напряжением 220В.

Приведенные факты говорят о том, что необходим периодический контроль состояния межэтажных щитков, зачастую их состояние бывает аварийным.

Необходим периодический контроль состояния межэтажных щитков, зачастую их состояние бывает аварийным

При пропадание нуля в квартире, при правильно организованном заземлении, опасность минимальна, если, конечно, не трогать провода.

Наиболее эффективная защита от перегорания нуля в трехфазной сети – это реле и стабилизатор напряжения.

105094, г. Москва,
ул. Семеновский Вал, дом 6А

г. Москва, 2-й Иртышский проезд, д.4, стр.1

Отгорание нуля

В трехфазных сетях электроэнергия транспортируется от генератора потребителю с помощью кабелей, которые состоят из четырех проводников. Три из них – фазные, один – нулевой. При реализации линий по схеме TN-C-S, кабели дополнительно оснащаются защитным проводником. В жилых домах равномерная нагрузка между фазами достигается за счет того, что каждый жилой объект подключают к своей фазе и нулю. На выходе получаются 220 вольт

Если нагрузка в трехфазной сети грамотно распределена, ток нулевых проводов равняется нулю. Большим он бывает в некоторых случаях, например, при перекосе фаз. Однако он всегда меньше фазного тока. Именно поэтому сечение нулевых проводников в сетях такого вида должно быть больше в 2 раза.

Причины отгорания нулевых проводников

Перегрузка – основная причина отгорание нулевого провода. Как уже говорилось выше: если нагрузка сбалансирована, то ток в нулевой жиле равняется нулю. Но так происходит только при идеальных условиях, процесс эксплуатации вносит свои коррективы: фазные провода запитывают квартиры, оснащенные большим количеством электрических приборов, бытовой техники с импульсными блоками питания, тем самым чрезмерно нагружая сеть.

Современная бытовая техника и электроприборы оснащаются бестрансформаторными импульсными блоками питания делая современную технику более лёгкой и компактной. Такие блоки питания позволяют экономить электрическую энергию, но у них есть недостаток: из-за них возникают импульсные помехи. В итоге суммарный ток, проходящий через нейтральный провод, приближается к величинам фазного тока или значительно их превосходит.

Отгорание нуля возникает потому, что проходящий ток значительно превышает возможности сечения провода. Как правило, нуль отгорает в самых узких местах – с изломами, плохими соединениями и так далее.

Последствия отгорания нуля

Рассмотрим на конкретном примере последствия обрыва или отгорания нуля. Представим что к каждому фазному проводнику трёхфазного провода подключено по одной квартире, электропроводка которых будет запитана от фазного и нулевого проводника напряжением 220 вольт. Все три квартиры получаются связанными друг с другом нулевым проводником, так как он является общим.

При обрыве или отгорании нуля они уже будут запитаны по схеме «звезда» в трёхфазной сети. В итоге на вводных проводах будет не 220 вольт, соответствующие фазному напряжению, а 380 В (линейное напряжение). К каким негативным последствиям это может привести, достаточно очевидно.

Как защититься от отгорания нуля?

Как обезопасить квартиру и дорогостоящую технику от неприятностей, связанных с этим явлением? Сделать это не сложно. На помощь придет реле контроля напряжения, устанавливаемое в распределительный щиток. Оно молниеносно отключает электросеть квартиры, если напряжение превысит заданные параметры. Это тот случай когда потратив небольшую сумму, можно защитить бытовую технику и электрооборудование стоимостью несколько десятков тысяч рублей.

Трифазна мережа: чому відбувається відгорання нуля

Здебільшого запитка побутових споживачів відбувається за однофазною схемою. Але частково все ж таки електропостачання проводиться з використанням трифазних кабелів. Звичайно, якісна кабельна продукція характеризується строгими технічними та провідниковими показниками, а значить необхідністю прокладати та експлуатувати їх за правилами, враховуючи допустимі параметри навантаження.

Що означає фраза електрика «Відгорів нуль!»? Чому нуль набагато частіше відгоряє у трифазній мережі, а не в однофазній? Які прогнози? Ці та інші питання виникають у власників будинків та інших об’єктів із подібним електропостачанням. Розберемося разом, як запобігти розвитку таких ситуацій, тим самим зменшивши наслідки та проблеми.

Поняття «нуля» в однофазному ланцюзі
«Нуля» для однофазного ланцюга – це один із двох провідників, які не мають високого потенціалу щодо «землі». Другий провідник — це «фаза», який має високий потенціал (220 В для побутових мереж). Електричний струм, який проходить по фазі, завжди дорівнює струму, що йде по нулю. Саме тому немає передумов для відгорання нуля в однофазній мережі. До того ж, лінія, як правило, захищена якісною і недорогою автоматикою.

Ось так це виглядає схематично:

Понятие ноля в однофазной цепи

Поняття «нуля» у трифазному ланцюзі

Як багатьом відомо, трифазні лінії бувають двох видів щодо навантаження до фаз. Так виділяють такі види як: «зірка» та «трикутник». У разі підключення на кшталт «трикутник» нуль відсутній суто фізично, отже проблеми відгорання нуля — просто немає. А ось схема «зірка» в трифазному підключенні має нуль, як особливий провідник. Розглянемо докладніше.

Схема підключення «зірка» у трифазному ланцюзі:

В даному випадку по кожній із 3-х фаз проходить рівне за значенням навантаження змінного електроструму. При цьому вони зсуваються по часовій фазі на 120 градусів або на третину всього періоду. В результаті виходить сума рівних, але зміщених значень векторів, що дають нульове сумарне значення. По суті, це ідеальний випадок, коли нульовим дротом йде такий нульовий струм. А за фактом, знеструмлений нуль не потрібний зовсім.
Реальна ситуація відрізняється від ідеальної. Адже навантаження всіх фаз у більшості випадків хоч трохи, але різняться. Тобто сумарний вектор не дорівнює нулю. В результаті не відбувається компенсації струмів, а отже, по нульовому провіднику проходить невеликий зрівняльний струм. Саме тому в багатьох кабелях із трьома фазами є 4-та жила – нульова, яка характеризується меншим перетином, ніж переріз фазних провідників. Основа причина – економія електротехнічної міді чи алюмінію. При детальнішому розгляді стає зрозуміло, що таких струмів недостатньо, щоб викликати відгоряння нуля. У чому тоді причина?

Причина полягає в тому, що трифазна лінія включає несиметричні однофазні навантаження. І при цьому різниця у величині навантажень може бути дуже значною, що електрики характеризують як «перекіс фаз». На стадії проекту проводиться робота з максимального рівняння навантажень на фази, але насправді розподіл потужностей не завжди ефективний. При включенні побутових приладів високої потужності по одній фазі немає можливості передбачити чи компенсувати навантаження інші фази. В результаті, різниця навантаження є.
Звертаючи увагу на власний побут, хіба багато хто з нас ставив питання – наскільки сильно позначиться на кабельних лініях навантаження при включених одночасно пральній машині та електрочайнику? Складно думати про зрівняльні струми та нульову жилу, коли про це нічого не знаєш.

Навіть у випадках, коли сумарне значення фазних струмів не дорівнює нулю, екстремальних ситуацій не розвивається. Нуль може відгоріти дуже рідко.

Схема подключения трехфазного УЗОВідгорання нуля – коли відбувається

Коли ж відбувається це горезвісне відгорання? І чи варто про це говорити? І тут є одне невелике «але». Ще з 90-х років у наш побут міцно увійшло таке поняття, як імпульсний блок живлення, який використовують з метою економії електроенергії. Його застосовують скрізь — комп’ютерах, різної побутової техніки. При цьому, в таких блоках живлення струм проходить лише в одній третині від одного півперіоду. В результаті, в трифазних мережах починають протікати не скомпенсовані струми, які йдуть без будь-якого контролю в нульовий провід. По «нулю» йдуть струми різних фаз від асиметричного навантаження. При підсумовуванні цих даних, виходить, що нульовий струм може відповідати значенню, близькому або перевищує номінальне фазне значення. А ось це загрожує тим самим відгоранням нуля.

Що врятує ситуацію? Звісно, ​​це гарна захисна автоматика. Головне, надто не економити і не купувати трифазний автомат без нульової клеми. Адже по суті по кожній фазі проходить електричний струм у межах номіналу і автомат продовжує захищати фази, а ось нуль залишається без роботи.
Ще одна причина, в результаті якої може статися відгоряння нуля, це обрив однієї з фаз за наявності великих навантажень. В даному випадку, сумарне значення струмів двох фаз буде набагато більше від допустимого.

Важливо пам’ятати, що не варто ставити окремий автомат на нульовий кабель, оскільки це реально небезпечно. При відключенні дроту зрівняльні струми шукатимуть вихід через дроти фази. І в цьому випадку результат завжди передбачуваний і небезпечний. Найкраще рішення – робота зі спеціалістами ще на етапі проектних робіт, а також купівля кабельної продукції гарної якості з відповідними експлуатаційними характеристиками.

Почему отгорает ноль, а не фаза

В том случае, если монтаж кабельных линий был выполнен правильно, отгорание ноля происходит из-за перегрузки нейтрали. Однако при равномерном распределении нагрузки ток в этом проводнике намного меньше, чем в фазных проводах, поэтому непонятно, почему отгорает ноль, а не фаза.

почему отгорает ноль_pochemu otgoraet nol

Что такое ноль

Питание большинства электроустановок и всех жилых районов осуществляется по четырёхпроводной трёхфазной схеме с трёмя фазными проводами и одним нейтральным.

Первоначально трёхфазные сети выполнялись по шестипроводной схеме с отдельным нулём для каждой фазы, позже отдельные нулевые провода были объединены в общую нейтраль и дано современное определение того, что такое ноль.

Особенностью трёхфазного электропитания является то, что все фазы сдвинуты относительно друг друга на 120°, благодаря чему токи в нейтральном проводе не складываются арифметически и, при одинаковой нагрузке в линейных проводах ток в нейтрали отсутствует.

почему отгорает ноль, а не фаза

Такая ситуация возможна только в теории, на практике по нулевому проводнику протекает уравнительный ток, который намного меньше линейных и служит для обеспечения равенства фазного напряжения.

При отгорании ноля и отсутствии такого тока напряжение в розетках, подключенных к разным фазам, распределяется обратно пропорционально мощности включённых электроприборов и может колебаться в диапазоне 0-380В.

Как поступает напряжение в квартиры

К многоквартирным домам и коттеджным посёлкам подходит 380В, а питание большинства бытовых электроприборов 220В. Для этого не требуются какие-либо преобразователи или трансформаторы. Дело в том, что оба этих напряжения присутствуют в трёхфазной электропроводке и носят название линейное и фазное.

как поступает напряжение в квартиру

Линейное напряжение 380В измеряется между двумя линиями или фазными проводами, а фазное 220В имеется между любой из фаз и нейтралью. Соотношение между ними определяется формулой Uл=√3Uф и для подачи в квартиру однофазного питания электропроводка подключается к одной из фаз и нейтрали.

Ток в нуле не равен нулю – правило Кирхгофа

Несмотря на то, что нейтральный провод называют нулём, в нем постоянно протекает уравнительный ток, однако он определяется не только величиной тока в фазных проводах, но и равномерностью распределения нагрузки.

Это связано с тем, что трёхфазная система описывается первым правилом Кирхгофа. Согласно этому закону алгебраическая сумма тока в подходящих проводах равна сумме токов в отходящих.

ток в нулевом проводе_tok v nulevom provode

В данной схеме подходящими являются линейные проводники, а отходящий провод это ноль. Напряжение в разных фазах сдвинуты на 120°, поэтому их алгебраическая сумма при равенстве величины равно нулю.

На самом деле такая ситуация возможна только в лабораторных условиях. Отличаются напряжение в разных фазах и величина нагрузки. Кроме того, совпадение фазы между током и напряжением в одной линии возможно только при подключении к ней исключительно активной нагрузки — нагревателей и ламп накаливания.

Все остальные бытовые приборы в зависимости от своей конструкции и принципа работы сдвигают фазу тока относительно напряжения. В результате токи в разных фазах сдвинуты не на 120°, поэтому их алгебраическая сумма будет отличаться от идеальной и может достигать величины тока в фазных проводах.

Информация! В настоящее время сечение нейтрального проводника в кабельных линиях равно фазным, а четырёхжильные провода заменены пятижильными, в которых более тонкий провод является заземляющим.

Почему отгорает именно ноль

Причина №1. Теоретически больших нагрузок на нейтрали нет, но оказывается, что ноль используется больше чем любая фаза, поэтому нулевой проводник работает больше их всех вместе взятых.

Это происходит потому, что жители приходят домой и включают нагрузку неравномерно (неодновременно). Например, житель первой квартиры пришёл и включил свет, электроплиту и чайники. В результате нагрузка по фазе А выросла. При этом ток идёт через фазу А и возвращается через ноль.

отгорает ноль в однофазной сети

нагрузка по нулевому проводу

Потом хозяин выключил электроприборы и включил ЖК-телевизор, в результате ток в этой фазе уменьшился. В это время житель в квартире два нагрузил фазу В и ток снова пошёл по этой фазе к нейтрали, потом он решил отдохнуть и включает электроприборы житель квартиры три и нагружает фазу C и снова ноль.

неравномерное включение потребителей

В итоге получается, что фазы работают попеременно, нагреваясь и остывая по очереди. При этом ноль работает всё время, поэтому контакт этого проводника во вводном щите в здании просто не успевал остывать. Фазы нагревались и остывали, а контакты ноля грелись постоянно, поэтому он и перегорает.

Причина №2. Есть ещё конечно ряд нюансов, почему отгорает ноль, а не фаза. Например, в наших домах появилось много приборов, которые выдают в сеть повышенные гармоники.

гармоники

Это способствует тому, что токи в нулевом проводе не складываются так, как положено для трёхфазной сети при сдвиге по фазе на 120°.

равномерная нагрузка по фазам

ток в нуле при равномерной нагрузке

Из-за того, что гармоники имеют другую частоту, правильное сложение сдвинутых под разным углом фаз не происходит и ток в нулевом проводнике может быть больше, чем в фазных проводниках.

Вывод

Причиной того, почему отгорает ноль, а не фаза, является постоянная нагрузка этого проводника, в то время как фазы работают попеременно.

Кроме того, его загружают гармоники, образующиеся при работе импульсных блоков питания и отсутствие правильного сложения токов при наличии индуктивных и ёмкостных нагрузок (электродвигателей и электронных приборов).

И поскольку ноль больше нагружен, то он чаще выходит из строя. Для защиты проводов от перегрузки необходимо устанавливать автоматический выключатель, однако в большинстве домов в качестве вводного автомата используется трёхфазное устройство, через которое проходят только фазные провода, а нейтральный проводник остаётся без защиты, причём его сечение меньше, чем у линейных проводников.

Раньше такая схема была оправдана, но с появлением большого количества импульсных блоков питания необходимо модернизировать щитки и кабельные линии с учётом современных требований ПУЭ и других нормативных документов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *