Как найти обрыв нуля в трехфазной сети

Иногда
обывателям
приходится
слышать
эти
страшные
слова
–
“Обрыв
нуля”.
Для
простого
человека
понятного
мало,
но
связано
это
всегда
с
очень
неприятными
последствиями
–
поражение
электрическим
током,
сгоревшая
техника,
и
даже
пожар
в
квартире.

В
этой
статье
я
подробно
рассмотрю,
что
такое
обрыв
нуля,
как
он
происходит,
какие
последствия
от
него
могут
быть.
И
конечно,
будет
рассмотрена
защита
от
обрыва
нуля
в
трехфазной
и
однофазной
сети.

Для
тех,
кто
не
очень
понимает,
чем
трехфазная
сеть
отличается
от
однофазной,
очень
рекомендую

ознакомиться
с
этой
статьёй.

Также,
при
изучении
этой
статьи
важно
знать
о
том,

как
формируются
системы
заземления.

Где
бывает
обрыв
нуля

Принципиально
важно,
что
обрыв
нуля
может
быть

в
трехфазной,
а
может
быть

в
однофазной
сетях.

Там
происходят
совершенно
разные
процессы,
подробно
расскажу
ниже.
Если
коротко,
что
при
этом
происходит:

При
обрыве
нуля
в
трехфазной
сети
появляется
перекос
фаз,
что
может
привести
к
тому,
что
напряжение
в
квартирной
розетке
возрастёт
до
380
В!
Для
человека,
если
правильно
выполнено
заземление,
такая
авария
не
опасна.
А
вот
для
наших
электроприборов
–
последствия
могут
быть
очень
печальными!
А
также
и
для
нашего
жилища,
поскольку
может
произойти
пожар.

Местом
обрыва
нуля
может
быть
этажный
щиток,
тогда
в
зоне
риска
находятся
только
квартиры
на
одной
лестничной
площадке.
А
может
–
вводное
распределительное
устройство
(РУ)
многоэтажного
дома.
Например,
такое:

При
обрыве
нуля
в
однофазной
сети
последствия
не
такие
печальные
–
напряжение
в
розетке
будет
нулевым,
и
электроприборы
просто
не
будут
работать.
Однако
вся
электросеть
(а
при
неправильно
выполненном
заземлении,
и
корпуса
электроприборов!)
будет
находиться
под
потенциалом
220
В!

Для
начала,
чтобы
нагнать
страха
–

Последствия
обрыва
нуля
в
трехфазной
сети

Расскажу
случаи
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,
   холодильники,
   зарядки,
   и
   т.п.
   –
   то,
   что
   у
   нас
   постоянно
   включено
   в
   розетки.
   Хорошо,
   что
   ещё
   не
   произошел
   пожар.
2. Пришёл
   по
   вызову,
   жалоба
   –
   плавает
   напряжение.
   Меряю
   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.

   

   Болт
   нуля.
   Ржавый,
   периодически
   не
   контачит!!!
   Если
   его
   менять
   без
   отключения,
   100%
   в
   подъезде
   погорит
   техника!

   Статья,
   как
   я
   менял
   там
   электрощиток
   –

   тут.

3. Меня
   вызывали
   в
   рекламно-издательскую
   фирму.
   По
   предварительным
   оценкам,
   ущерб
   более
   100
   тыс.руб.,
   а
   всё
   из-за
   плохого
   контакта
   на
   нулевой
   шине:

Нулевой
провод
отгорел
от
второго
болта.
Видно,
как
он
отвалился
под
натяжением.
Прежде,
чем
отвалиться,
он
ПОЧТИ
переплавил
изоляцию
фазных
проводов
(вертикальные,
красный
и
белый).

Сервер
ещё
не
включали,
возможно,
интеллектуальный
ущерб
будет
больше…

На
месте
этой
трагедии
я

установил
трехфазное
реле
напряжения
Барьер,
читайте
статью
по
ссылке.

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

Формирование
однофазной
и
трехфазной
сетей
и
обрыв
нуля

Немного
теории.

Как
известно,
мощные
потребители
(в
данном
случае
–
многоквартирные
дома)
питаются
от
трехфазной
сети,
в
которой
есть
три
фазы
и
ноль.
Про
эту
систему
я
уже
писал
подробно
в
статье
про

отличия
трехфазного
питания
от
однофазного,
вот
картинка
оттуда:

Рассмотрим
этот
вопрос
ещё
раз,
только
с
другой
стороны.

Вот
как
выглядит
упрощенно
схема
подвода
питания
в
этажный
щиток:

Фазные
провода
L1,
L2,
L3,
на
которых
присутствует
напряжение
220В
по
отношению
к
нейтральному
проводу
N,
обозначены
красным
цветом,
поскольку
они
представляют
опасность.
Заземление
РЕ
показано
внизу,
его
провод
соединяется
в
распределительном
устройстве
на
вводе
в
здание
с
нейтралью.

Подробнее
–
ещё
раз
призываю
ознакомиться
с
моей
статьёй
про
системы
заземления,
ссылка
в
начале.

К
чему
приводит
отгорание
нуля
в
трехфазной
сети

Что
изменится,
если
произойдёт

обрыв
нулевого
провода
N
ДО
места
соединения
нулевых
проводов
в
одной
точке?
Будет
обрыв
нуля
в
трехфазной
сети:

Если
смотреть
по
схеме,
правее
места
обрыва
напряжение
теперь
будет
не
нулевым,
а
“гулять”
в
произвольных
пределах.

Что
будет,
если
ноль
отсоединить
(случайно
или
намеренно)?
Какие
напряжения
будут
подаваться
потребителям
вместо
220В?
Это
как
повезёт.

Картинка
в
другом
виде,
возможно,
так
будет
легче
понять:

Потребители
условно
показаны
в
виде
сопротивлений
R1,
R2,
R3.
Напряжения,
указанные
в
предыдущем
рисунке,
как
~220B,
обозначены
как
~0…380B.
Объясняю,
почему.

Итак,
что
будет,
если
ноль
пропадёт
(крест
в
нижнем
правом
углу)?
 В
идеальном
случае,
когда
электрическое
сопротивление
всех
потребителей
одинаково,
ничего
вообще
не
изменится.
То
есть,
перекоса
фаз
не
будет.
Так
происходит
в
случае
включения
трехфазных
потребителей,
например,
электродвигателей
или

мощных
калориферов.

Но
в
реале
так
никогда
не
бывает.
В
одной
квартире
никого
нет,
и
включен
только
телевизор
в
дежурном
режиме
и
зарядка
телефона.
А
соседи
по
площадке
устроили
стирку,
включили
сплит-систему
и
электрический
чайник.
И
вот
-БАХ!-
отгорает
ноль.

Начинается

перекос
фаз.
А
насколько
он
зверский,
зависит
от
реальной
ситуации.

У
соседей,
которые
дома,
чайник
перестанет
греть,
стиралка
и
сплит
потухнут,
напряжение
уменьшится
до
50…100В.
Поскольку
“сопротивление”
этих
соседей
гораздо
ниже,
чем
тех
у
тех,
которых
нет
дома.
И
вот,
эти
люди
спокойно
работают
на
работе,
а
в
это
время
в
пустой
квартире
у
них
дымятся
телевизор
и
китайская
зарядка.
Потому,
что
напряжение
в
розетках
подскочило
до
300…350В.

Это
реальные
факты
и
цифры,
такое
иногда
бывает,
состояние
электрических
щитков
на
лестничных
площадках
часто
бывает
аварийным.
Даже,
когда
в
доме
проводится
капитальный
ремонт,
щитки
не
трогают,
поскольку
менять
электрику
гораздо
сложнее,
чем
покрасить
дом
и
вставить
новые
окна.

Расследовать
такое
возгорание
надо
не
с
вызова
экстрасенсов
(мало
ли,
полтергейст
со
спичками
играется;)
),
а
с

вызова
электрика.

Теперь
–
про

Обрыв
нуля
в
однофазной
сети

Тут
картина
будет
следующей:

Для
нагрузки,
которая
работает
на
других
фазах,
вообще
ничего
не
изменится.
Это
всё
равно,
как
если
в
своей
квартире
выключить
вводные
автоматы
–
соседям
будет
по
барабану.

Но
если
обрыв
произошел,
например,
в
щитке,
то
вся
квартира,
в
том
числе
и
оборванный
конец
нулевого
провода,
окажется
под
напряжением
220В!

Обрыв
(отгорание)
бывает
вот
из-за
таких
ржавых
болтов,
как
вверху
этого
фото:

Повторюсь
–
если
заземление
сделано
правильно,
либо
его
вообще
нет
–
эта
авария
ничем
не
опасна.
Ну
и,
конечно,
не
нужно
трогать
провода,
не
дожидаясь
электрика
–

все
они
под
смертельным
потенциалом!

Хорошо,
кто
виноват
–
мы
поняли.
Что
делать?

Как
защититься
от
обрыва
нуля?

Самая
лучшая
защита
от
обрыва
нуля
в
трехфазной
сети
–
это
реле
напряжения,
о
котором
я
писал
на
блоге
не
раз.
Вот
две
мои
основные
статьи
–

Про
реле
напряжения
Барьер
и

реле
напряжения
ЕвроАвтоматика
ФиФ.

Из-за
своей
основной
функции
это
реле
называют
также
Реле
обрыва
нуля.

Другой
вариант
–

применение
стабилизатора
напряжения.
В
нем
обязательно
должна
быть
защита
от
пониженного
и
повышенного
(до
380В)
входного
напряжения.
А
при
невозможности
стабилизировать
напряжение
он
должен
отключать
квартиру,
но
оставаться
исправным.

Лучший
вариант
для
защиты
от
обрыва
нуля
и
вообще
при
нестабильном
напряжении
–
использовать
реле
напряжения,
а
вслед
за
ним
–
стабилизатор.

Видео

Подробно
и
наглядно
про
обрыв
нуля,
перекос
фаз,
и
чем
это
опасно
–
в
видео:

Как
вариант
дополнительной
защиты
при
обрыве
нуля
может
помочь
УЗО
(или
диф.автомат).
Только
не
так
всё
просто,
подробности
–
в
видео:

На
сегодня
всё,
подключайтесь
к
обсуждению,
задавайте
вопросы
в
комментариях!

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Я Вам всегда рекомендовал, и даже принудительно заставлял, для защиты электрооборудования и электрических приборов своих квартир и домов от повышения или понижения напряжения в сети устанавливать однофазное или трехфазное реле напряжения, в зависимости от Вашей сети.

В качестве реле однофазного напряжения можно применять устройства разных производителей, например, РН-113 от «Новатек-Электро», УЗМ-51 от «Меандр», RV-32A от EKF, CM-EFS.2 от АВВ, АЗМ-40А от «Ресанта», ZUBR D40t от «ДС Электроникс» и другие им подобные.

В качестве трехфазных реле напряжений могу порекомендовать: цифровое реле напряжения V-protector 380V от «Digitop», РНПП-311 от «Новатек-Электро», РКН-3-15-15 и УЗМ-3-63 от «Меандр», CM-MPS.11 от АВВ.

Все перечисленные выше устройства контролируют входное напряжение сети, и если напряжение по каким-то причинам вышло за пределы заданных уставок, то они должны отключить потребителей, тем самым защищая и спасая их от выхода из строя.

Напомню, что согласно ГОСТа 29322-92, табл.1, номинальное напряжение однофазной сети должно быть 230 (В), а трехфазной — 400 (В). А по ГОСТу 13109-97, п.5.2, предельно-допустимое отклонение напряжения не должно превышать ±10%, т.е. для однофазной сети это напряжение от 207 (В) до 253 (В), а для трехфазной — от 360 до 440 (В).

Причин для отклонения напряжения может быть множество, и в одной из своих статей я их уже перечислял. Но сегодня я хотел бы остановиться на одной очень распространенной причине, как обрыв нуля.

В Интернете имеется не мало статей по этой теме, но вся представленная информация в основном теоретическая и поверхностная. Я же в данной статье расскажу Вам очень подробно про возникновении такой ситуации, произведу расчеты токов и напряжений в нормальном режиме и при обрыве нуля, исходя из реальных нагрузок на примере нескольких квартир, а в самом конце сымитирую ситуацию с обрывом нуля в трехфазной сети на реальном примере.

Итак, поехали.

Расчет несимметричного режима трехфазной сети с нулевым проводом

Для интереса, теорию будем рассматривать не в чистом виде, а на наглядном примере. Предположим, что на площадке у нас расположено три квартиры.

Вот пример такого этажного щита на три квартиры, о котором у меня написана отдельная и подробная статья.

Каждая квартира питается с подъездного щита, но с разных фаз — обычное дело. Квартира №1 запитана с фазы А, квартира №2 — с фазы В, а квартира №3 — с фазы С.

Возьмем за условность, что в какой-то определенный момент времени в квартире №1 был включен в розетку электрический чайник мощностью 2000 (Вт), в квартире №2 — горели лампы накаливания общей мощностью 400 (Вт), а в квартире №3 — горела одна единственная лампа накаливания мощностью 75 (Вт).

Я специально в качестве примера привел чисто активную нагрузку, чтобы не усложнять расчеты и векторные диаграммы углами сдвига и т.п. Естественно, что в реальности чисто активной нагрузки по квартирам не бывает, но тем не менее смысл остается прежним.

А теперь вспомним немного ТОЭ.

Нагрузку каждой квартиры представим в виде сопротивлений, которые обозначим «Z». Z — это и есть полное сопротивление цепи, с учетом активной и реактивной составляющей, но как я уже сказал выше, реактивной составляющей у нас нет (нагрузка чисто активная), поэтому в нашем случае Z=R. Получается следующее:

• Zа = Ra = 24,2 (Ом) — сопротивление нагрузки квартиры №1

• Zb = Rb = 121 (Ом) — сопротивление нагрузки квартиры №2

• Zc = Rc = 645,3 (Ом) — сопротивление нагрузки квартиры №3

Как видите, нагрузка по квартирам разная, т.е. это типичный несимметричный режим работы четырехпроводной трехфазной сети с нейтральным проводом при соединении нагрузки по схеме «звезда». В этой схеме есть свои особенности, но об этом чуть позже.

Итак, номинальное линейное (межфазное) напряжение сети составляет 400 (В), а фазное напряжение (между фазой и нулем) — 230 (В).

На источнике питания линейные напряжения обозначаются, как U_AB, U_BC и U_CA, а фазные U_A, U_B и U_C. На нагрузке такие же обозначения, только с маленькими буквами (индексами).

Но на практике такие идеальные значения редко встречаются по нескольким причинам. Изначально на трансформатор может приходить высокое питающее напряжение с неидеальными линейными напряжениями, которое преобразуется на низкую сторону тоже с некоторой разницей. К тому же сам трансформатор может иметь какие-то наиболее загруженные фазы, на которых напряжение будет чуть снижено, по сравнению с другими.

Я возьму реальный пример из практики, поэтому линейные и фазные напряжения у меня имеют следующие значения:

• U_AB = 421 (В), U_BC = 403 (В), U_CA = 402 (В)

• U_A = 239 (В), U_B = 225 (В), U_C = 232 (В)

Будем считать, что нейтральный (нулевой) проводник от трансформаторной подстанции (ТП) до этажного щита у нас идеальный (Z_N=0), т.е. я пренебрегаю его сопротивлением, которое складывается из сопротивлений переходных контактов и самих проводов. Сопротивления контактных соединений и проводников фаз я тоже учитывать не буду.

Таким образом получается, что напряжение между нулем источника питания (в моем случае это трансформатор) и нулем нагрузки (потребители) равно нулю, т.е. эти точки имеют одинаковый потенциал.

Напряжение между этими точками называется напряжением смещения нейтрали и его обозначают, как U_nN.

В рассматриваемом случае напряжение смещения нейтрали равно нулю (U_nN = 0), а значит фазные напряжения у источника питания (трансформатор) и на нагрузке (потребители) совершенно одинаковые:

• U_A = Ua = 239 (В)
• U_B = Ub = 225 (В)
• U_C = Uc = 232 (В)

Векторная диаграмма напряжений будет иметь следующий вид. Для наглядности хотел построить ее в масштабе, но не нашел достойного онлайн сервиса, а рисовать ее на миллиметровой бумаге, как в университете, у меня нет времени.

Естественно, что фазные напряжения сдвинуты относительно друг друга на 120 электрических градуса.

Теперь нам нужно узнать токи нагрузки по фазам, которые рассчитаем по закону Ома для участка цепи, зная фазные напряжения и сопротивления нагрузок. Расчет фазных токов буду производить в показательной форме комплексного числа.

Теперь отложим полученные значения токов на нашей векторной диаграмме. Т.к. нагрузка у нас чисто активная, то векторы токов будут сонаправлены с векторами фазных напряжений.

Вот это нормальный режим работы, когда нет обрыва нейтрального проводника, т.е. это несимметричный режим работы четырехпроводной трехфазной сети с нулевым проводом.

Ради интереса можно рассчитать ток в нулевом проводе, который равен геометрической сумме всех фазных токов. Для удобства сложения комплексных чисел переведу их из показательной формы в алгебраическую, а результат запишу опять в показательной.

Получилось, что значение тока в нуле составляет 8,86 (А).

Расчет несимметричного режима трехфазной сети без нулевого провода

Но сейчас перейдем к самому интересному!

Предположим, что в этажном щите из-за плохого контакта у нас отгорел магистральный ноль N (PEN), или же электрик, выполняя работу, ошибочно его разорвал, например, в этом месте (место разрыва я указал не схеме красным крестиком). Я лишь указал две причины обрыва нуля, на самом деле их может быть множество.

Вот фотография подобного по исполнению этажного щита. Кстати, этот щит находится в аварийном состоянии и о нем у меня есть отдельная статья, где я подробно рассказываю, как и что в нем нужно устранить и исправить.

Так что же произойдет при обрыве магистрального нуля N (PEN)?!

При обрыве нулевого провода все три сопротивления окажутся включенные звездой, но без нуля. Произойдет смещение нейтрали и перераспределение (перекос) фазных напряжений квартир. По сути, у нас получилась трехфазная трехпроводная сеть без нулевого проводника, но с неодинаковыми нагрузками.

А чтобы понять, как именно распределятся фазные напряжения, сначала необходимо найти напряжение смещения нейтрали (по методу узловых напряжений).

Таким образом получилось, что при обрыве нуля между нейтралью трансформатора и отгоревшей нейтралью в этажном щите появится потенциал около 181 (В).

Если у Вас в жилом доме применена устаревшая система заземления TN-C, в которой все открытые металлические конструкции присоединены к нейтрали (занулены), то эта разность потенциалов (напряжение) окажется на всех зануленных металлических частях, а в нашем примере под напряжением окажется металлический корпус этажного щита и все, что подключено к нулевой колодке N, а это у нас нулевые проводники всех трех наших квартир.

Задев корпус щита или любой нулевой проводник, Вы попадете под действие электрического тока.

Про последствия я рассказывать не буду, об этом уже написано несколько статей на сайте с реальными случаями, знакомьтесь:

• тяжелый несчастный случай с электромонтером по ремонту и обслуживанию электрооборудования
• несчастный случай с электромонтером в РУ-0,4 (кВ)
• несчастный случай со смертельным исходом на РП-10 (кВ)
• групповой несчастный случай на ГРУ-10 (кВ)

Если же в этажном щите Вы сделали разделение PEN проводника и перешли с системы заземления TN-C на TN-C-S, то эта разность потенциалов окажется не только на отгоревшем нуле и на конструкции щита, но и на корпусах всех Ваших электрических приборов и техники, что значительно увеличивает шансы попасть под действие электрического тока. Кстати, это еще одно доказательство тому, что разделение PEN проводника необходимо выполнять не в этажном щите, а в ВРУ.

Но это еще не все.

Определим фазные напряжения на нагрузке с учетом смещения нейтрали.

И что мы видим?! А видим мы перекос фаз в трехфазной сети.

В фазе А напряжение снизится с 239 (В) до 65 (В), в фазе В — напряжение с 225 (В) увеличится до 335 (В), а в фазе С — напряжение с 232 (В) увеличится до 372 (В).

Естественно, что в квартире №1 при таком низком напряжении 65 (В) с электрическим чайником ничего не произойдет, он просто напросто не станет работать. Но вот если вместо чайника был бы подключен холодильник, кондиционер или другие потребители с двигательной нагрузкой, то большая вероятность, что они вышли бы из строя.

А вот в квартирах №2 и №3 последствия будут весьма печальными. При напряжении 335 (В) и 372 (В) лампы в них моментально сгорят. Если вместо ламп будет включена другая нагрузка, будь это телевизор, компьютер и прочая бытовая техника, то они тоже моментально выйдут из строя, если конечно в них нет встроенной защиты от перепадов напряжения. Не исключено, что может возникнуть даже пожар.

Да, кстати, вот так примерно будет выглядеть наша векторная диаграмма после отгорания нуля.

Как видите, точка нейтрали n сдвинулась в точку n’, т.е. к наиболее загруженной фазе А. В наиболее загруженной фазе напряжение снизилось, а в менее загруженных, наоборот, увеличилось и практически до линейного напряжения.

При изменении сопротивлений фазных нагрузок напряжение смещения нейтрали U_nN может изменяться в широких пределах, при этом точка нейтрали n’ может находиться в разных местах векторной диаграммы, а фазные напряжения у потребителя могут иметь величины от нуля и вплоть до линейного напряжения.

При всей этой ситуации фазные напряжения на источнике питания (трансформаторе) останутся неизменными, т.е. несимметрия нагрузки никак не влияет на систему напряжений источника питания.

А теперь, опять же ссылаясь на закон Ома, рассчитаем фазные токи.

Проведем проверку наших расчетов по первому закону Кирхгофа — геометрическая сумма токов всех фаз при обрыве нулевого провода должна быть равна нулю. Вот и проверим это тождество.

Тождество верно, с учетом небольших погрешностей, возникших при расчетах.

Но и это еще не все. После того, как от повышенного напряжения выйдут из строя потребители, начнется очередное перераспределение фазных напряжений, но уже с учетом этих сгоревших потребителей, и тогда напряжение может повыситься уже в другой фазе. В общем такая бесконечная реакция будет продолжаться до того момента, пока все не сгорит.

Выводы

Какой же вывод можно сделать?!

В данном примере я смоделировал обрыв нулевого проводника в этажном щите, с которого питались однофазные нагрузки трех квартир с разных фаз. Если рассмотреть в целом многоквартирный дом, то ситуация будет аналогичной, т.к. нагрузка по фазам сильно колеблется и в любом случае будет несимметричной. Аналогичная ситуация может произойти и в частном доме, имеющий трехфазный ввод.

Таким образом, из расчетов следует, что при обрыве нулевого проводника в трехфазных сетях с глухозаземленной нейтралью при несимметрии нагрузок фазные напряжения могут достигать опасных значений. Напомню, что в рассматриваемом примере в фазе В и фазе С напряжение увеличилось до 335 (В) и 372 (В) соответственно, т.е. возросло почти до линейного.

Здесь же хотел добавить, что при симметричной нагрузке в случае обрыва нуля перекоса фаз не возникнет. Вот поэтому многие трехфазные двигатели запитывают четырехжильными кабелями без нуля (А, В, С и PE).

Защита от обрыва нуля

Какие же меры можно предпринять для предотвращения подобных случаев?

Если это многоквартирный дом, то настойчиво требовать от обслуживающей организации постоянного контроля и регулярных проверок состояния электропроводки от ВРУ до этажных щитов, в том числе с проведением всех необходимых измерений с привлечением электротехнической лаборатории (ЭТЛ). Нас, кстати, регулярно привлекают управляющие компании (УК) для проведения подобных работ, потому что эти измерения необходимо производить с определенной периодичностью, которая указана в ПУЭ и ПТЭЭП. К слову, вот фотографии с последней проверки одного многоквартирного дома. И как там еще что-то работало?!

Об этом ВРУ я скорее всего напишу отдельную статью с указанием конкретных замечаний, так что подписывайтесь на новости сайта, чтобы не пропустить самое интересное.

Вот еще несколько фотографий с объектов. Порой в электрический щит даже заглянуть страшно, не говоря уже о выполнении в нем каких-либо работ.

Если с Вами все таки произошла ситуация с обрывом нуля, то Вас спасут только лишь устройства (реле), про которые я говорил в самом начале статьи. К тому же, «Библия электрика» (ПУЭ, п.7.1.21) рекомендует не пренебрегать данными советами.

Также ПУЭ, п.1.7.145 запрещает установку коммутационных аппаратов (автоматы, предохранители и т.п.) в нейтральном проводе PEN, чтобы как раз таки уберечь потребителей от перекоса фаз при несимметричном режиме.

Внимание! Один из постоянных читателей сайта смоделировал ситуацию обрыва нуля в трехфазной сети, когда нагрузки в каждой фазе одинаковые, а затем добавил в одну из фаз дополнительную нагрузку. Уже основываясь на теорию, изложенную в данной статье, посмотрите, что же произойдет в этих двух разных случаях. Константину от меня лично большое спасибо за предоставленный материал.

В заключении хотел бы акцентировать Ваше внимание на том, что все вышесказанное в данной статье относится к обрыву нулевого проводника в трехфазной сети. Если же при однофазном вводе в квартиру у Вас отгорит вводной ноль, то ничего при этом у Вас не сгорит, а возникает ситуация другого плана, о которой я подробно рассказывал в статье про появление в розетках «двух фаз».

P.S. А кто-нибудь из Вас становился «жертвой» обрыва нуля?! При каких обстоятельствах это произошло, какие последствия были — поделитесь в комментариях своей историей, чтобы подкрепить информацию данной статьи реальными примерами из жизни.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Содержание:

1. Введение
2. Почему при обрыве нуля повышается напряжение?
3. Причины обрыва нуля
4. Защита от обрыва нуля

1. Введение

Обрыв нуля — это аварийный режим работы трехфазной электросети при котором, в результате обрыва (отгорания) нулевого рабочего провода, в случае несимметричной нагрузки, на подключенных к данной сети однофазных электроприемниках возникает напряжение значительно ниже либо наоборот значительно превышающее номинальное напряжение однофазной сети.

Последствия обрыва нуля — это вышедшее из строя электрооборудование и в первую очередь это дорогостоящие электронные приборы, такие как компьютеры, телевизоры, современные стиральные машины и т.д., которые являются наиболее чувствительными к перепадам напряжения сети, и в особенности к его повышению.

Совершенно не важно проживаете вы в частном доме или в квартире, трехфазная у вас сеть или однофазная при обрыве нуля питающей сети и при отсутствии должной защиты вы рискуете стать жертвой подобной аварии.

В данной статье мы разберемся с тем, что происходит при обрыве нуля, откуда в однофазной розетке может появиться 380 Вольт, а так же по каким причинам может произойти обрыв нуля и как от этого защититься.

2. Почему при обрыве нуля повышается напряжение?

Что бы ответить на этот вопрос разберемся с тем как устроена наша электросеть и как в нее подключаются электроприборы.

Есть два основных способа подключения электроприемников — параллельный и последовательный:

На картинке выше представлено параллельное подключение двух лампочек, при таком подключении напряжение на обоих лампочках будет одинаково и равно напряжению сети, вне зависимости от количества лампочек и их мощности, в то время как ток сети (I₁) будет равен сумме токов I₂ — который проходит через первую лампочку и I₃ который проходит через  вторую лампочку.

Именно по такой схеме подключается все электрооборудование в квартирах и частных домах.

Рассчитать общий ток при параллельном подключении можно по формуле:

I=U/R

где: U — напряжение сети, Вольт; R — сопротивление сети, Ом.

Из этой формулы видно, что ток в сети обратно пропорционален сопротивлению, т.е. чем выше сопротивление тем ниже ток и наоборот.

Каждый электрический прибор будь то простая лампочка или микроволновая печь имеет свое электрическое сопротивление, причем чем мощнее прибор тем меньше его сопротивление.

Общее сопротивление сети при параллельном подключении определяется по формуле:

• При подключении двух резисторов:

R_сети=(R₁*R₂)/(R₁+R₂)

• При подключении трех и более резисторов:

1/R_сети=1/R₁+1/R₂+1/R_n

где:  R₁,R₂,R_n — сопротивления отдельно взятых электрических приборов включенных в сеть.

Представим, что мы параллельно включили в сеть 2 лампочки: одна лампочка мощностью 75 Ватт сопротивление которой R₁= 600 Ом, а вторая — 150 Ватт с сопротивлением R₂= 300 Ом, тогда общее сопротивление сети будет равно:

R_сети=(600*300)/(600+300)=200 Ом

А теперь добавим в нашу сеть третью лампочку мощностью 75 Ватт с сопротивлением R₃= 600 Ом, тогда:

1/R_сети=1/600+1/300+1/600 ➜ 1/R_сети=0,0017+0,0033+0,0017,

отсюда находим общее сопротивление сети:

R_сети=1/(0,0017+0,0033+0,0017)=149 Ом

Как видно из данного расчета при подключении третьей лампочки общее сопротивление сети уменьшилось.

ВЫВОД №1: Чем больше в сеть параллельно подключено электроприемников тем ниже будет ее общее сопротивление.

При последовательном подключении ток протекающий в цепи имеет одинаковую величину на всем ее протяжении (т.е. через обе лампочки протекает одинаковый ток вне зависимости от их мощности)который рассчитывается по той же формуле, что и при параллельном подключении:

I_сети=U_сети/R_сети

Однако общее сопротивление сети при последовательном подключении определяется как сумма сопротивлений всех подключенных электроприемников:

R_сети= R₁+R₂+R_n

где:  R₁*R₂*R_n — сопротивления отдельно взятых электрических приборов включенных в сеть.

Напряжение сети при последовательном подключении в нее электроприборов разделяется между этими электроприборами пропорционально их сопротивлению. Рассчитать напряжение на каждом приборе можно по следующей формуле:

U_{электроприемника} = I_сети*R_{электроприемника}

Как видно из этой формулы, напряжение на электроприемнике прямо пропорционально его сопротивлению.

Для наглядности произведем расчет напряжения на двух подключенных последовательно в сеть 220 Вольт лампочках мощностью 75 Ватт (сопротивление одной лампочки R=600 Ом) (рис. 1)

В этом случае общее сопротивление сети будет равно:

R_сети= R_{лампочки №1} + R_{лампочки №2}=600+600=1200 Ом

Ток сети будет равен:

I_сети=U_сети/R_сети=220/1200=0,183А

Тогда напряжение на лампочке будет равно:

U_{лампочки} = I_сети*R_{лампочки}=0,183*600=110 Вольт

Так как сопротивление (мощность) обоих лампочек одинаково напряжение сети разделится между ними поровну.

Таким образом выполняется подключение лампочек в гирляндах, например, если взять десятивольтовые лампочки одинаковой мощности то подключив 22 таких лампочки последовательно в сеть 220 Вольт на каждой лампочке будет как раз 10 Вольт (220Вольт/22лампочки=10Вольт на каждую лампочку), однако если перегорит одна лампочка цепь разорвется и вся гирлянда погаснет.

Теперь представим, что мы заменили одну из лампочек на лампочку мощностью 150 Ватт, сопротивление которой соответственно будет R_{лампочки №2} =300 Ом (рис. 2)

Тогда общее сопротивление сети будет равно:

R_сети= R_{лампочки №1} + R_{лампочки №2}=600+300=900 Ом

Ток сети будет равен:

I_сети=U_сети/R_сети=220/900=0,2444А

Тогда напряжение на лампочке №1 (75 Ватт) будет равно:

U_{лампочки №1} = I_сети*R_{лампочки №1}=0,2444*600=147 Вольт

А напряжение на лампочке №2 (150 Ватт) составит:

U_{лампочки №2} = I_сети*R_{лампочки №2}=0,2444*300=73 Вольта

То есть менее мощная лампочка будет получать большее напряжение и соответственно ярче гореть.

ВЫВОД №2: При последовательном подключении в сеть электроприборов на менее мощные электроприборы «выделяется» большее напряжение чем на приборы большей мощности.

Ну и наконец разберемся почему при обрыве нуля в вашей розетке может появиться 380 Вольт, для этого представим обычную схему подключения квартир в многоквартирном жилом доме (аналогичным образом подключаются так же и частные жилые дома к линиям электропередач):

На схеме представлено подключение трех квартир, т.к. нагрузка по фазам должна разделяться равномерно все квартиры подключены на разные фазы, при этом во всех трех квартирах общий ноль.

В трехфазной сети напряжение между фазами составляет 380 Вольт, а напряжение между фазой и нулем — 220 Вольт, соответственно при данной схеме в каждой из квартир напряжение сети составляет 220 Вольт и в эту сеть параллельно подключаются электроприборы, ток при этом протекает от фазы к нулю.

Теперь посмотрим что происходит в электросети при обрыве нуля (для большей наглядности и упрощения расчетов представим, что жильцы квартиры №3 уехали в отпуск предусмотрительно отключив все электроприборы в квартире):

На приведенной выше схеме видно, что при обрыве нуля первая и вторая квартиры оказались подключены последовательно в сеть 380 Вольт, ток в этом случае протекает уже не от фазы к нулю, а от фазы к фазе.

Как уже было сказано выше, при последовательном подключении в сеть электроприборов, на менее мощные электроприборы выделяется большее напряжение (вывод №2). Если бы общая мощность включенных в сеть электроприборов в квартире №1 была равна мощности включенных в сеть приборов в квартире №2, то напряжение между квартирами поделилось бы поровну, т.е. по 190 Вольт на квартиру, однако на практике такого как правило не бывает.

В нашем случае у жильцов в квартире №1 в сеть включены только компьютер, телевизор и одна лампочка общей мощностью 475 Ватт в то время как в квартире №2 в сеть включены: стиральная машина, электропечь, и 2 лампочки общей мощностью 3950 Ватт следовательно, т.к. общая мощность  квартиры №1 значительно ниже, напряжение в электросети квартиры №1 будет намного выше.

Произведя расчет можно определить, что напряжение в электросети квартиры №2 составит 40 Вольт, при таком напряжении электроприборы в квартире №2 перестанут работать, нити накала в лампочках будут едва раскалены, в то же время напряжение сети в квартире №1 составит 340 Вольт, при таком высоком напряжении электроприборы в квартире №1 начнут выходить из строя, в первую очередь выйдут из строя наиболее чувствительные к перепадам напряжения сети электронные приборы, т.е. телевизор и компьютер, причем после их поломки общая мощность квартиры №1 уменьшится, а напряжение сети при этом соответственно будет увеличиваться пока все включенное в сеть электрооборудование в квартире №1 не»сгорит»:

После выхода из строя последнего электроприбора в квартире №1 электрическая цепь будет разорвана (ток перестанет протекать), при этом напряжение в электросети квартиры №2 станет равным нулю, а замерив напряжение в розетке квартиры №1 мы увидим 380Вольт.

1. Причины обрыва нуля.

Можно выделить несколько причин обрыва нуля:

1) Некачественное и не своевременное техническое обслуживание электрощитков (либо его полное отсутствие). Данная проблема особенно остро стоит в многоквартирных жилых домах.

Периодическое техническое обслуживание — залог безаварийной работы электрооборудования.  К сожалению эксплуатирующие организации (ЖКХ) зачастую пренебрегают этим важным принципом и их электрики заглядывают в этажные электрощитки только после того как случается очередная авария.

Пример отгорания нуля от нулевой шинки в результате плохо зажатого контактного соединения:

2) Несимметричное распределение нагрузки.

Как уже было написано выше, нагрузка по фазам должна распределяться как можно более равномерно (симметрично).

Как видно из приведенных выше схем, при симметричной нагрузке (когда подключенная мощность на всех трех фазах одинакова) токи взаимоуравновешиваются, в результате ток в нулевом проводе отсутствует, однако при несимметричной нагрузке на фазах в нулевом проводнике протекает так называемый ток уравнивания компенсирующий неравномерность нагрузки, причем чем выше данная несимметрия, тем больше величина тока уравнивания и следовательно выше риск отгорания нуля.

3) Старая электропроводка. Если вам не посчастливилось жить в новостройке, то вполне возможно, что ваш дом проектировался лет 30-40 назад, когда нагрузка среднестатистической квартиры представляла собой пару лампочек и одно радио, в наше время в каждой квартире есть множество энергоемкого оборудования такого как СВЧ печи, электрочайники, электрические печи и т.д., но на такие нагрузки старая электропроводка конечно же не рассчитывалась.

1. Защита от обрыва нуля

Есть два основных способа защиты от обрыва нуля: повторное заземление нулевого проводника и установка реле напряжения:

1) Повторное заземление нуля — такой способ защиты подходит для частных жилых домов заземление которых выполняется по системе TN-C-S, при этом во вводном электрощитке дома к нулевому проводнику подключается контур заземления:

Как видно на схеме, при обрыве (отгорании) нуля, ток уравнивания продолжает протекать к контуру заземления, благодаря чему фазное напряжение  сохраняется на уровне 220 Вольт. Подробнее о том как выполнить повторное заземление читайте статью: Заземление в частном доме.

2) Установка реле напряжения — данный способ применяется для защиты от обрыва нуля электросети квартир в многоквартирных жилых домах, а так же для защиты электросети частных жилых домов с заземлением выполненным по системе TT, либо вовсе не имеющих контура заземления.

Реле напряжения — это прибор контролирующий уровень напряжения электросети, в случае повышения или снижения его до недопустимого уровня реле напряжения отключает электросеть до того момента, как напряжение сети не вернется в норму.

Подробнее читайте статью реле напряжения.

---

---

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте ответа на интересующий Вас вопрос? Задайте его на форуме! Наши специалисты обязательно Вам ответят.

↑ Наверх

Что такое обрыв нуля и чем это грозит, знает каждый электрик. Особенно опасен обрыв нуля в трехфазной сети, поскольку из-за этого в розетки потребителей подаётся не 220 Вольт как положено, а все 380 Вольт.

Происходит это по причине перекоса фаз, когда на одной из трех появляется потенциально опасное напряжение, свыше 300 Вольт, а на другой, напряжение намного меньше, например, 170 Вольт. Самое страшное, это обрыв нуля в многоквартирном доме, там, где к электрическому щитку подводится напряжение в 380 Вольт.

Из-за того, что произойдёт перекос фаз, в квартиры будет подаваться высокое напряжение. Такая авария в электросети очень опасная и приведёт к тому, что сгорит вся бытовая техника.

Из-за чего происходит обрыв нуля в трехфазной сети

При обрыве нуля в трехфазной сети, потребитель остаётся без нулевого проводника. Поэтому напряжению не куда будет уходить, и оно будет распределено между каждой фазой. Простыми словами, вместо 220 Вольт, потребитель получит линейное напряжение в 380 Вольт, но не на каждой, а пофазно.

И если на первой фазе возможно просадка напряжения (до 100 Вольт) из-за того, что работает мощная техника, например, электропечь, то на третьей фазе напряжение подпрыгнет до 300 Вольт, и вся техника в данном случае выйдет из строя. Вот чем опасен обрыв нуля и перекос фаз вследствие этого.

Никакой опасности не несёт обрыв нулевого проводника только в том случае, если к дому подведено 2 провода — фаза и нейтраль. В таком случае при обрыве нуля пропадёт напряжение, но ничего страшного не произойдёт. Рассмотрим подробнее с сайтом elektriksam.ru, как именно это происходит.

Обрыв нуля в однофазной сети

Нужно оговориться и сказать о том, что обрыв нуля в однофазной сети опасен лишь в том случае, когда используется система заземления TN-C. Это такая заземляющая система, при которой проводник заземления соединён с нулевым проводником.

Однако чаще всего в частных домах нет никакого заземления вообще, а если ноль и соединяется с PEN проводником, то между ними ставятся различные защитные устройства, например, устройство защитного отключения (УЗО).

И если даже каким-то образом фаза попадёт на нулевой проводник, УЗО моментально отреагирует на это, и разорвёт цепь. Более подробно о такой системе заземления в многоквартирных домах уже рассказывалось ранее, на сайте «Электрик САМ».

Как и где искать обрыв нуля

Для начала нужно произвести осмотр всех подключений в электрическом щитке. Именно там, чаще всего, и происходит обрыв нуля. Как правило, ноль греется и отгорает, кстати, происходить это может также по причине перекоса фаз на самой подстанции.

При этом важно понимать, что если обрыв нуля произошёл в электрощитке, который расположен в подъезде, то это проблема организаций, которые поставляют электроэнергию (РЭС). Залазить с плоскогубцами в щиток, по крайней мере, незаконно, а также весьма опасно для жизни.

Поэтому данным вопросом должны заниматься только специальные службы с квалифицированными электриками в штате.

Практически каждый подключенный к сети пользователь сталкивался с ситуацией, когда напряжение в квартире или частном доме резко подскочило, в результате чего сгорели бытовые приборы. Что стало причиной такого скачка и кто виноват в этом – попробуем разобраться в этом вопросе подробно.

Когда случаются скачки напряжения, в первую очередь рассматривается вероятность так называемого «отгорания нуля». Вспоминая школьный курс Физики, любая электрическая сеть содержит фазу и ноль. Но многие пользователи ошибаются, если утверждают, что если нет нуля, то розетка работать не будет. Профессиональными электротехниками применяется в данном случае термин «обрыв нуля». Он может быть полным – при полном обрыве контакта с нулевой шиной, или неполным – когда контакт периодически замыкается, вызывая тем самым скачки напряжения.

Что представляет собой явление?

Обрывом нуля объясняется работа трехфазной электросети в аварийном режиме, когда при обрыве рабочего нулевого провода из-за несимметричных нагрузок на однофазном электроприемнике, который подключен к этой сети, возникает напряжение намного выше или ниже номинального напряжения. Последствием такой аварии чаще всего становится выход из строя электрического оборудования, дорогостоящих электронных приборов, которые наиболее чувствительны к скачкам напряжения: настольные компьютеры, ноутбуки, стиральные машины, современные смарт-телевизоры.

Таким образом, независимо от того, где вы проживаете – в городской квартире или в частном коттедже, какая сеть проложена к вашему дому – трехфазная или однофазная, если отсутствует должный уровень защиты, риск подобных происшествий возрастает в разы.

В чем опасность обрыва нуля?

Главная опасность такого рода аварийных ситуаций кроется в том, что при обрыве нуля, как правило, происходит так называемый перекос фаз. В следствие этого в электросети присутствует пониженное или, наоборот, повышенное напряжение, что может стать причиной поломки электрических приборов. Для жизни человека это явление опасно лишь в случае, если в доме отсутствует заземление или устройство дифференциального тока (УДТ).

Для пользователей электросети обрыв нуля несет свои неудобства: это приводит к непосредственному обесточиванию определенного участка, следовательно, напряжения не будет в одной части дома или даже во всем доме.

Почему стоит бояться обрыва нуля?

Для всего жилого фонда в нашей стране характерно обустройство систем заземления. Однако это является хорошим решением лишь в случае, когда во всех розетках и выключателях присутствует просто фаза и нуль, без каких-либо занулений. Зануления также разрешается использовать, если отсутствуют электромагнитные УДТ: BДТ (выключатели дифференциального тока) либо ABДТ (автоматические выключатели дифференциального тока). При этом в главном электрощите следует в обязательном порядке разделять рабочий нуль и зануление. В противном случае возникает риск образования на ваших приборах опасного потенциала при возможных обрывах нуля.

Если на объекте имеется система заземления, допускается к установке любое УДТ – как электромагнитное, так и электронное.

Обрыв нуля в трехфазных сетях

В сравнении с однофазным, обрыв нуля в трехфазной электросети является более опасным, потому как не только возникает опасный потенциал, но также может произойти перекос фазы. Из-за этого возрастает риск внезапного понижения/повышения напряжения в фазах в диапазоне 110-400 Вольт. Такая ситуация для людей не несет никакой опасности, если в доме или квартире обустроено качественное заземление. В то время как электрические приборы, скорее всего, сгорят, если они подключены к сети с меняющимся (скачущим) напряжением.

Что происходит, если есть три фазы, но нет заземления?

Ситуация, когда присутствуют три фазы, но не имеется заземления, для пользователей сети существенно усложняется, если сравнивать аналогичную ситуацию для однофазных сетей. Так, допускается превышение только одного потенциала в 1.7 раз, что само по себе уже должно быть тревожным сигналом. В этом случае скачки напряжения опасны как для электрических приборов, так и для самого человека, в особенности если обрыв нуля удается выявить не сразу, потому как оборудование чаще всего продолжает работать в обычном режиме.

Как защитить себя от скачков электричества и возможно ли это?

Наиболее приемлемое и общедоступное решение проблем с напряжением в доме или квартире – установка реле напряжения. Это устройство отключает электропитание в жилище при первых же изменениях напряжения, ниже или выше установленных норм. Кроме того, реле напряжения может быть не только однофазным, но и трехфазным.

Чтобы избежать возникновения ситуаций с обрывом нуля и предотвратить неприятные последствия этого явления, специалисты советуют руководствоваться следующими рекомендациями:

• при соединении нуля в рамках трехфазной схемы подключения по типу «звезда» используйте кабель с сечением не меньше сечения проводов, которые используются для фазного напряжения;
• регулярно и не реже, чем раз в год, выполняйте аудит проводки/кабеля, а также мест его крепления; если необходимо, обожмите соединения или замените клеммные колодки;
• используйте реле защиты, которые отключают жилой объект от сети в случае, если напряжение повышается более 250B;
• установите стабилизаторы напряжения – эти приборы способны не только спасти от обрывов нуля или скачков напряжения, но и обеспечить эффективную защиту электротехнике в случаях, когда напряжение падает.

С целью составления более точного списка рекомендаций относительно именно вашего дома или квартиры, а также профессионального составления схемы электроснабжения на заданных объектах обратитесь в нашу компанию. Наши специалисты помогут в решении ваших вопросов!

Основные причины, почему возникает обрыв нуля

Профессиональными электриками сформулированы следующие причины обрыва нуля в электросети:

• Несвоевременное проведение работ по техническому обслуживанию электрических щитов, пренебрежение правилами безопасности. Такая проблема, чаще всего, наблюдается в многоквартирных жилых комплексах. В то же время, качественное и регулярное техобслуживание электрощитов в доме является залогом надежного, безаварийного функционирования электрического оборудования. Если ответственные лица и организации этим принципом пренебрегают, как правило, случаются множество аварий.
• Асимметричное распределение электрических нагрузок. Когда нагрузка является симметричной, для всех трех фаз подключенная мощность одинакова – действует принцип взаимоуравновешивания. Благодаря этому в нулевом проводе тока нет. Если нагрузка на фазах несимметричная, через нулевой проводник протекает «ток уравнивания». Этот ток способен компенсировать неравномерную нагрузку. Однако, чем больше разница (асимметрия), тем больше возрастает величина уравнивающего тока. Это и приводит к отгоранию нуля.
• Состарившаяся электропроводка. Частой проблемой в домах, спроектированных и построенных более 30-50 лет назад, является состарившаяся, прохудившаяся электропроводка. В те сравнительно недалекие времена общая нагрузка на сеть составлялась и пары-тройки лампочек и минимума электробытовой техники. Сегодняшний же темп жизни предполагает использование множества энергоемких электроприборов и устройств. По понятным причинам такую высокую нагрузку старый кабель никак не выдержит просто потому, что проводка на нее не рассчитана.

Заключение

Резюмируя все вышесказанное, соединение нуля и заземления должно быть максимально надежным. Это же касается и фазы. Чтобы правильно выполнить эту задачу, в доме или квартире рекомендуется протягивать абсолютно все винтовые соединения. Если подобных навыков у вас нет, лучше обратиться за помощью к профильным специалистам. В противном случае вы рискуете получить удар током и нанести вред собственному здоровью.

Обязательными к установке являются заземление, УДТ и PH. В комплексе эти компоненты электросистемы позволят сохранить ваше имущество, бытовое электрооборудование, и не в последнюю очередь – вашу жизнь и здоровье.

Если Вы столнулись с проблемой обрыва ноля или перекоса фаз, обратитесь за услугами нашей электролаборатории, специалисты ТМЭлектро помогут в кратчайщие сроки решить проблему. Пишите! Звоните!