Обрыв нулевого провода

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.

Похожие статьи

Закон Джоуля — Ленца

Токи Фуко. Вихревые токи и их применение

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.

Последствия отгорания (обрыва) нулевого провода в трехфазных сетях

При симметричной нагрузке в трёхфазной системе питание потребителя линейным напряжением возможно даже при отсутствии нейтрального провода. Однако, при питании нагрузки фазным напряжением, когда нагрузка на фазы не является строго симметричной, наличие нейтрального провода обязательно. При его обрыве или значительном увеличении сопротивления (плохом контакте) происходит так называемый «перекос фаз», в результате которого подключенная нагрузка, рассчитанная на фазное напряжение, может оказаться под произвольным напряжением в диапазоне от нуля до линейного (конкретное значение зависит от распределения нагрузки по фазам в момент обрыва нулевого провода). Это зачастую является причиной выхода из строя бытовой электроники в квартирных домах, который может приводить к пожарам. Пониженное напряжение также может послужить причиной выхода из строя техники.

67.Цепи электроснабжения. Необходимость трансформаторных подстанций.

Необходимость в проектировании трансформаторных подстанций возникает при строительстве новых объектов и реконструкции существующих, модернизация предприятий и смене профиля деятельности. Рост экономики и развитие жилищного сектора требует постоянного изменения конфигурации распределительных электрических сетей и ввода новых мощностей, существующие подстанции уже не справляются с нагрузкой, а зачастую просто не удовлетворяют потребителей своей надежностью. Причем для эксплуатирующей организации лучше, чтобы эту работу выполняла та же компания, которая в дальнейшем будет осуществлять монтаж оборудования и оказывать услуги по текущему обслуживанию

В общем случае взаимодействие с заказчиком включает в себя следующие этапы:

• получение технического задания;
• определение структурной схемы объекта;
• расчет мощности трансформатора, токов короткого замыкания, заземления, параметров релейной защиты;
• подбор и согласование оборудования:
  • силового трансформатора(ов);
  • шин;
  • изоляторов;
  • защиты;
  • систем учета и т. д.

Системой электроснабжения является совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией. В свою очередь, электроустановки — это совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии.

68.Устройства защиты электросетей.

На сегодняшний день устройства защиты бытовых электросетей бывают трёх видов:

· Автоматический выключатель· Устройство защитного отключения· Дифференциальный автоматический выключатель (далее – дифавтомат)Первые два вида принципиально различаются между собой, обеспечивая защиту от различных типов опасности. А именно: · Автомат – защита от короткого замыкания и перегрузки в электросети (нагрев – пожар);· УЗО – защита от так называемого тока утечки (удар током от корпуса прибора и пожар);Иными словами, если, к примеру, подключить одновременно несколько очень мощных потребителей энергии (электрочайник, утюг, масляный обогреватель, микроволновку) и тем самым перегрузить сеть то сработает автомат – отключит нагрузку, предотвратив тем самым нагрев проводки и, как следствие, пожар (УЗО в этом случае не сработает). А вот если изоляция питающего провода электроприбора нарушена и на корпус прибора попадает электрический ток, то человека может ударить током, когда он только дотронется до неисправного прибора. Автоматический выключатель при этом не сработает и человек может получить серьезную электротравму. Для предотвращения таких случаев и существует УЗО. Оно за миллисекунды определит, что произошло и отключит ток. · Дифавтомат является комбинированным устройством, совмещающим в себе свойства автомата и УЗО (защищает от обоих видов опасности) и, следовательно, он сработает и отключит нагрузку в обоих случаях. Проще говоря, автомат защищает электропроводку, УЗО – человека, а дифавтомат – и то и другое Т.е. максимальная электробезопасность может быть обеспечена только наличием в сети подключенных последовательно автомата и УЗО или дифавтоматом вместо них. 69.Заземление. Сопротивление заземления. Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

Сопротивление заземления (сопротивление растеканиЮ электрического тока) определяется как величина "противодействия" растеканию электрического тока в земле, поступающего в нее через заземлитель.

Измеряется в Ом и должно иметь минимально низкое значение. Идеальный случай — нулевая величина, что означает отсутствие какого-либо сопротивления при пропускании "вредных" электротоков, что гарантирует их ПОЛНОЕ поглощение землей.

Заземление микроэлектронных (сигнальных) схем

Заземление на «корпус»

70.Индикаторная отвёртка, её устройство и использование.

Серьезный плюс заключается в том, что никого не нужно учить, как пользоваться отверткой индикатором – он максимально прост в использовании. И при этом он позволяет моментально определить отсутствие или наличие напряжение на включателе или в розетке.

В данной статье рассмотрим, что такое отвертка индикатор их основные разновидности и конструкцию, а также как пользоваться отверткой индикатором .

185.154.22.117 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.

Источники: http://infoelectrik.ru/nemnogo-osnov-elektrotehniki/obryv-nulevogo-provoda-v-trexfaznoj-i-odnofaznoj-setyah.html, http://remont220.ru/break-neutral.php, http://studopedia.ru/11_90982_posledstviya-otgoraniya-obriva-nulevogo-provoda-v-trehfaznih-setyah.html