Отгорание нуля. Однофазные потребители в трехфазной сети.

Фразу об «отгорании нуля » слышал, наверное, каждый из нас. Почему же таинственный ноль имеет тенденцию всё время отгорать? Для того чтобы внести некоторую ясность в этот вопрос, необходимо вспомнить кое-что из курса физики средней школы.

Для однофазной цепи «ноль» — это просто название для проводника, не находящегося под высоким потенциалом относительно земли. Второй проводник в однофазной цепи называется «фазой» и имеет относительно земли высокий потенциал переменного напряжения (в нашей стране чаше всего 220 В). Никакой тенденции к отгоранию однофазный ноль не проявляет.

Беда в том, что все электрические коммуникации (т. е. линии электропередачи) являются трёхфазными. Рассмотрим схему «звезда», в которой появляется понятие «нулевой провод».

Переменные токи каждой фазы в трёх одинаковых нагрузках сдвинуты по фазе ровно на одну треть и в идеале компенсируют друг друга, поэтому нагрузка в такой схеме обычно называется трёхфазной сосредоточенной нагрузкой. При такой нагрузке векторная сумма токов в средней точке равна нулю. Нулевой провод. подключённый к средней точке, практически не нужен, т. к. ток через него не течёт. Незначительный ток появляется только тогда, когда нагрузки на каждой фазе не полностью одинаковые и не полностью компенсируют друг друга. И действительно, на практике многие виды трёхфазных четырёхжильных кабелей имеют нулевую жилу вдвое меньшего сечения. Нет смысла тратить дефицитную медь на проводник, по которому ток практически не течёт. Никакой тенденции к отгоранию трёхфазный ноль при трёхфазной сосредоточенной нагрузке тоже не проявляет.

Чудеса начинаются тогда, когда к трёхфазным цепям подключаются однофазные нагрузки. На первый взгляд это тот же самый случай, но есть одно маленькое отличие. Каждая однофазная нагрузка представляет собой совершенно случайно выбранное устройство, т. е. однофазные нагрузки не одинаковые. Глупо думать, что различные однофазные потребители всегда будут потреблять одинаковый ток. Однофазные нагрузки в трёхфазных цепях всегда стараются максимально приблизить к трёхфазным нагрузкам. Это означает, что при подключении однофазных потребителей в трёхфазную сеть их стараются так распределить по мощности по разным фазам, чтобы на каждую фазу приходилась примерно одинаковая нагрузка. Но полного равенства никогда не достигается и понятно почему. Потребители случайным образом включают и выключают своё электрооборудование, тем самым постоянно меняя нагрузку на свою фазу.

В результате полной компенсации фазных токов в средней точке практически никогда не происходит, но ток в нулевом проводе обычно не достигает своего максимального значения равного самому большому току по одной из фаз. То есть ситуация неприятная, но предсказуемая. Вся проводка рассчитана на неё, и отгорания нуля обычно не происходит, а если и происходит, то крайне редко.

Такая ситуация сложилась к 90-м годам XX века. Что же изменилось к этому времени? В обиход широко вошли импульсные источники питания. Такой источник питания практически у всей современной бытовой аппаратуры (телевизоров, компьютеров, радиоприёмников и т. п.). Весь ток такого источника протекает в течение только одной трети полупериода, т. е. характер потребления тока очень сильно отличается от характера потребления тока классическими нагрузками. В результате в трёхфазной сети возникают дополнительные импульсные токи, не компенсирующиеся в средней точке. Не забудьте прибавить к этому некомпенсированные токи, вызванные наличием однофазных нагрузок в трёхфазной сети. В такой ситуации по нулевому проводу часто течёт ток, близкий или превышающий самый большой ток одной из фаз. Это и есть условия, благоприятные для «отгорания нуля».
Проводники в трёхфазных кабелях имеют одинаковое сечение, рассчитываемое согласно максимальной мощности нагрузки, следовательно, нулевой проводник имеет такое же сечение, как и любой из фазных проводников, а ток через него сегодня может течь больший, чем через любой фазный проводник. Получается, что нулевой проводник работает в условиях перегрузки, и вероятность его отгорания возрастает.

Так в 90-х годах прошлого века мы незаметно для самих себя вступили в эпоху «отгорания нуля». С каждым днём ситуация всё ухудшается. Высокую вероятность «отгорания нуля» необходимо учитывать и при построении домашней электропроводки.

Отгорание нуля: случайность или неизбежность

Правильно справиться с проблемами электричества можно, если ознакомиться с отгоранием нуля Если вы слышали от знакомых фразу, что от перепада напряжения в квартире сгорели электроприборы и дорогая аппаратура, это означает, что у них в электросети появляется не 220В, а 380В. Откуда берется напряжение 380 Вольт в электросети? Зачастую, в этом виноват обрыв нуля, или, как принято в лексиконе электриков, отгорание нуля. Почему же отгорает ноль? Чтобы в этом разобраться, рассмотрим в общих чертах, что из себя представляет электрическая сеть. Электрическая сеть – это совокупность электрических установок, благодаря которым происходит передача и распределение электричества от электростанции к конечному потребителю.

Причины и последствия обрыва нуля

С понятием обрыв нуля люди столкнулись относительно недавно – в 90-х годах. Тогда на рынке появилось огромное количество современной бытовой техники и аппаратуры, отличающейся от классической тем, что при включении таких приборов с различными величинами сопротивлений, выбрасывались дополнительные импульсные токи в электрическую сеть, которые не компенсировались в средней точке. Это приводило к накоплению превышающего или равного тока одной из фаз на нулевом проводнике, что способствовало перегрузке нулевого провода.

Ноль отгорает, в основном, в плохо обжатом контакте – так называемом слабом месте.

Обрыв нуля может произойти, если в доме есть старая проводка

Основные причины обрыва нуля:

• Скачек напряжения или короткое замыкание;
• Плохое качество подключения проводов или слабый контакт;
• Стихийное повреждение линий электропередач;
• Халатность при проведении ремонтных работ;
• Старая проводка, которая, вдобавок, сильно греется при современных нагрузках.

Для установки местоположения поврежденного проводника, вы можете воспользоваться специальным прибором-тестером, при помощи которого можно определить точное положение разрыва даже под слоем штукатурки, либо применить метод визуального осмотра разводного щитка в квартире. Возможно, причина кроется именно там и легко устраняется. Если же обрыв нуля произошел вне зоны вашей квартиры, здесь не стоит проявлять самодеятельность и самому устранять неполадку. Следует незамедлительно обратиться в соответствующие службы, которые быстро, квалифицированно и без последствий устранят причину и уберегут жителей от нежелательных последствий.

Как происходит отгорание нуля в трехфазной сети

Для начала нужно немного разобраться, как устроена электрическая сеть в многоэтажных домах. Основным источником питания и посредником между электрической магистралью и потребителем выступает трансформаторная станция. От нее к распределительному щиту многоэтажного дома идут три фазы. Такое распределение называется трехфазной сетью, а напряжение в такой сети равно 380 Вольт. Далее дом разделяется на части и на распределительный щиток каждой из частей приходит ноль и одна фаза из трех. Затем ноль и фаза раздаются в каждую квартиру. Такое распределение называется однофазная сеть и напряжение в такой сети составляет 220 Вольт.

Из-за обрыва нуля в трехфазной сети происходит перекос фаз, который может повлечь за собой скачек напряжения до 380 Вольт и вызвать вывод из строя дорогостоящей аппаратуры. Перекос фаз очень опасен двигателю холодильника и может способствовать тому, что контакт в вашей люстре отгорит.

Если в трехфазной сети произойдет отгорание или обрыв нулевого провода, то к одной из квартир может прийти, например, 380 Вольт, а к другой 170 Вольт. В результате с одной стороны будем иметь перенапряжение, а с другой его недостаток. Такие перепады в напряжении пагубно сказываются на работе бытовой техники и становятся причиной выхода ее из строя. Предельное напряжение может послужить причиной возгорания поврежденной проводки, как в неисправной, так и в исправной бытовой технике, что может привести к пожару.

Обрыв нуля в однофазной сети: будьте бдительны

Немного другую картину мы можем наблюдать при отгорании нулевого провода в однофазной сети. От распределительного щитка в подъезде в квартиру приходит 2 провода: ноль и фаза, что дает нам 220 Вольт в каждую квартиру.

Чтобы вас не поразил электрический ток, необходимо соблюдать правила безопасности при работе с проводами

В современных постройках мы можем видеть три провода:

• Ноль – общий провод для всех потребителей;
• Фаза – одна из трех фаз, идущих от трансформаторной станции;
• Земляной провод (заземление) – способствует безопасности и бесперебойной работе бытовой и компьютерной техники.

Присутствие электрического тока на обоих проводах влечет за собой опасность поражения электрическим током от любого вида техники. При обрыве нуля, ток, текущий по фазному проводнику, может перейти на нулевой провод, что приведет к присутствию электрического тока в обоих проводах. Как правило, бытовая техника «бьется» током из-за неправильного подключения системы заземления в квартире, например, подключение «земли» к нулевому проводу в распределительном щитке.

Защита от обрыва нулевого провода: миф или реальность

Итак, отгорание нуля не настолько редкое происшествие в наше время. Причины и последствия нам уже известны. Осталось только понять, как уберечься от этого неудобства. Лучшим решением для дома и квартиры будет найти хорошее реле напряжения – УЗО (устройство защитного отключения). Этот прибор нужен для защиты от пропадания нуля в электрической цепи и повышенного или пониженного напряжения. Его можно закрепить на стене или в щитке.

Если отгорел ноль, или у вас частые перебои в электричестве, УЗО обязательно сработает, и защитит Вашу квартиру.

Лучшее, что вы можете сделать для защиты вашей обители – это взять и купить хорошее устройство, а подключать УЗО к вашей электрической сети доверьте профессионалу.

Почему происходит отгорание нуля (видео)

Даже при современном развитии технологий, мы никак не застрахованы от того, что у нас может произойти неприятная ситуация и отгореть ноль. Чтобы у вас не пропала электросеть и не сгорела дорогостоящая аппаратура, позаботьтесь об этом заранее и уже сейчас.

Отгорание нуля в трехфазной сети: современные проблемы электросетей

Причины отгорания нуля в трехфазной сети

Отгорание нуля в однофазной сети, то есть в пределах одного дома или квартиры не принесет вреда бытовой технике. В этом случае пропадёт напряжение сети 220 В, а фазный провод останется под потенциалом. В другом варианте, когда произойдёт отгорание нуля в трехфазной сети, может не выдержать бытовая техника повышенного напряжения.

Защита от отгорания нуля в квартире

При отгорании нуля в трехфазной сети, напряжение в квартире может достигнуть 380 В. Такого напряжения, не выдержит ни один бытовой прибор. Как известно к электрощиту на площадке вашего этажа подведен четырех жильный трехфазный кабель.

Три фазы, которого распределяются по квартирам равномерно, а нулевой провод (сечение его в 2 раза меньше фазного) является общим для всех квартир. Если отгорит ноль в вашей квартире, тогда просто пропадет напряжение. Но если отгорает общий ноль с кабеля на электрощите в подъезде, тогда вся ваша техника окажется под угрозой повышенного напряжения.

Повышенное напряжение приходит через какую-либо нагрузку (бойлер, электроплита, электрический чайник) от вашего соседа, имеющего другую фазу, чем ваша. Фаза соседа — включенный чайник — нулевой провод. То есть фаза через ваш нулевой провод окажется на вашем нуле. Это напряжение может достигнуть 380 В (в зависимости от нагрузки соседа).

Особенности нулевого провода трехфазной сети

В промышленности электросеть может собираться по схеме “треугольник” или “звезда”. Для нужд населения используется сеть по схеме “звезда” с нулевым проводником. Как известно три фазы трехфазной сети сдвинуты относительно друг друга на 120. В нулевом проводнике токи, сдвинутые на 120, взаимно компенсируются.

Схема соединений нагрузок звезда

При одинаковой нагрузке в каждой фазе, общий ток нулевого провода будет равен нулю. Это в идеале. В действительности нагрузка каждой фазы разные, ведь все потребители нагрузок в многоквартирном доме включаются не согласовано, в разное время и разной мощностью.

Поэтому токи в трехфазной сети в нулевом проводе будут отличаться от нуля. Но всё равно для сети 50 Гц ток в нулевом проводе будет ниже, чем токи в фазных проводах. Поэтому для трехфазных сетей 50 Гц сечение нулевого провода берется в 2 раза ниже фазного. Такие особенности сети можно отнести к прошедшим годам.

Перекос фаз в трехфазной сети, ток нулевого провода не равен нулю

Что же изменилось в современной электросети? С появлением техники на импульсных источниках питания, в сети кроме частоты 50 Гц стали присутствовать и высшие гармоники. Если раньше к сети подключалась только линейная нагрузка (тэны, двигатели, лампы накаливания), то сейчас еще добавились и нелинейные нагрузки с импульсным характером питания.

Все импульсные источники имеют диодные мосты с конденсаторами, которые периодически меняют свое сопротивление (включаясь и отключаясь), с частотой импульсного генератора. Таким образом, при работе импульсного источника появляются короткие импульсы в сети. Присутствие этих коротких импульсов вызывает ряд негативных последствий.

Перегрев нулевого провода

Появление коротких импульсов в сети с нелинейными нагрузками приводит к появлению больших токов нулевого провода в 1,5 раза превышающих фазные токи. Сечение же нулевого провода остается ниже фазного и отсутствует какая-либо защита нулевого проводника.

Всё это приводит к перегрузке нулевого провода и его перегреву. Вероятность отгорания нуля значительно увеличивается. Как следствие, под влиянием токов импульсного характера меняется форма синусоиды напряжения, она становится “плоской”.

Работа электродвигателей и трансформаторов в сетях с искаженной формой синусоиды

Возникающие гармоники в сетях с нелинейной нагрузкой отрицательно действуют на работу трансформаторов, вызывая немалые потери. Увеличение потерь в трансформаторе сопутствует его перегреву, увеличению потребления электроэнергии и выходу его из строя.

Искаженная форма синусоиды сети

Перегрев трансформатора исключает возможность его использования на максимальной мощности, уменьшается время работы в несколько раз. Импульсные помехи в электросетях значительно уменьшают срок службы бытовых приборов из-за их перегрева и быстрого старения изоляции.

В электродвигателях импульсный характер сетей вызывает дополнительное подмагничивание стали, ее перегреву, преждевременному износу и ухудшению характеристик электродвигателя. Гармоники в сетях могут вызвать срабатывание автоматических выключателей из-за дополнительного нагрева его элементов.

Такие импульсные помехи возникают в случае близкого расположения питающих сетей сотовой связи. Иногда можно встретить подключение кабелей сотовой связи к электросетям жилых зданий. В результате страдают жильцы от частого отгорания нуля, выхода из строя бытовой техники и быстрого износа электропроводки.

Определить импульсный характер токов обычными токоизмерительными клещами не получится, так как они рассчитаны на сеть 50 Гц и токи гармоник не видят. Для этой цели можно использовать измерительные приборы имеющие функцию True RMS, которые рассчитаны на обширный частотный диапазон.

Как сделать защиту от отгорания нуля? Для защиты нужно установить реле напряжения в квартирный щиток, на нулевые проводники поставить автоматы. Лучшим решением для защиты своей сети от отгорания нуля и импульсных помех будет использование инверторного стабилизатора. который на выходе даст идеальную синусоиду с частотой 50 Гц с минимальными искажениями.

Тоже интересные статьи

Переменный ток и постоянный ток: отличие

Источники: http://www.eti.su/articles/kabel-i-provod/kabel-i-provod_449.html, http://6watt.ru/elektroprovodka/provoda-i-kabeli/otgoranie-nulya, http://electricavdome.ru/otgoranie-nulya-v-trexfaznoj-seti.html