Beton-52.ru

Домашнему мастеру
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Обрыв нуля в трехфазной сети; причины и последствия

Обрыв нуля в трехфазной сети — причины и последствия

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:
  • При подключении трех и более резисторов:

где: R1,R2,Rn — 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:

Rсети=(600*300)/(600+300)=200 Ом

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

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

отсюда находим общее сопротивление сети:

Rсети=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:

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

где: R1*R2*Rn — 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:

Uэлектроприемника = Iсети*Rэлектроприемника

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:

Rсети= Rлампочки №1 + Rлампочки №2=600+600=1200 Ом

Ток сети будет равен:

Тогда напряжение на лампочке будет равно:

Uлампочки = Iсети*Rлампочки=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.

Читать еще:  Защита по току на полевом транзисторе

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

Тогда общее сопротивление сети будет равно:

Rсети= Rлампочки №1 + Rлампочки №2=600+300=900 Ом

Ток сети будет равен:

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

Uлампочки №1 = Iсети*Rлампочки №1=0,2444*600=147 Вольт

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

Uлампочки №2 = Iсети*Rлампочки №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.

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:

Читать еще:  Защита ламп накаливания своими руками

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.

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 статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Причины возникновения обрыва нуля

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

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

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

Способы защиты приборов и домашней проводки

Для снижения рисков поражения электрическим током и повреждения приборов дома обязательно ставить защитные устройства. В таком качестве выступают стабилизаторы напряжения и автоматические реле. Приборы включают в цепь на щитке, приводе в квартиру и возле каждого устройства повышенного потребления – холодильника, микроволновки, компьютера или стиральной машины.

Аварийное повреждение нулевой линии в сети может произойти внезапно. При выявлении первичных признаков изменения напряжения в квартире следует отключить основные приборы от розеток или перевести рычажки автоматов в разомкнутое положение. Если на вводе подключены защитные элементы, то значительных последствий для жителей дома или основной техники не будет.

Область применения

Защитное зануление используют в электроустановках с четырехпроводными электросетями и напряжением до 1 кВт в следующих случаях:

  • в электроустановках с глухозаземленной нейтралью в сетях TN-C-S, TN-C, TN-S с проводниками типов N, PE, PEN;
  • в сетях с постоянным током и заземленной средней точкой источника;
  • в сетях с переменным током и тремя фазами с заземленным нулем (220/127, 660/380, 380/220).

Сети 380/220 допускаются в любых сооружениях, где зануление электроустановок обязательно. Для жилых помещений с сухими полами зануление обустраивать не нужно.

Электрооборудование 220/127 используются в специализированных помещениях, где отмечается повышенный риск поражения током. Такая защита необходима в условиях улицы, где занулению подлежат металлические конструкции, к которым прикасаются работники.

Читать еще:  Какая защита должна предусматриваться на электродвигателях

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.

Полностью застраховать себя от проблем, возникающих в процессе эксплуатации электрических сетей, никто не в состоянии. Даже если электрическая проводка в частном доме, квартире или на даче выполнена с соблюдением всех правил и норм, нейтральный проводник может оборваться или обгореть по независящим от вас причинам. Поэтому заранее позаботьтесь о защите своей бытовой техники и собственной жизни от последствий, которые могут возникнуть вследствие обрыва «нуля»!

Как правильно соединить ноль с землей

Неправильное соединение нуля с землей может явиться причиной трагедии, вместо защиты. В общедомовом вводном устройстве (ВРУ) должно быть произведено разделение совмещенного нуля на рабочий и защитный проводники. Потом защитный ноль должен быть разведен к щитам на этажах, а затем в квартиры.

Получается пятипроводная сеть:

  • 3 фазы;
  • N;
  • PE.

К третьему контакту розеток надо подключать PE. В старых домах встречается четырехпроводная сеть:

  • 3 фазы;
  • совмещенный ноль

Если проводник РЕ изготовлен в виде алюминиевой шины, то сечение ее должно быть не менее 16 мм ² , если медная шина (латунная) – не менее 10 мм 2 . Это правило справедливо для ВРУ, в остальном следует руководствоваться нижеприведенной таблицей.

Сечение фазных проводников, мм 2
Наименьшее сечение защитных проводников, мм 2
S≤ 16
S
16
16
S>35
S/2

На защитный проводник РЕ нельзя устанавливать автоматы, другие устройства разъединения, он должен быть неотключаемым. Разделять совмещенный ноль PEN необходимо до автоматов и УЗО, после них нигде соединяться они не должны!

  • защитный и нулевой контакты соединять в розетке перемычкой, т.к. при обрыве нуля на корпусах бытовых приборов появится опасное фазное напряжение;
  • нулевой и защитный проводники соединять одним винтом (болтом) на шине в щитке;
  • PE и N необходимо подключать к разным шинам, при этом, каждый провод из каждой квартиры должен быть прикручен своим винтом (болтом). Необходимо предусмотреть меры против ослабления крепления болтов и защиту их от коррозии и механических повреждений (пункт 1.7.139 ПУЭ 7).

Такое соединение применяют при современном электроснабжении жилых помещений или частных домов. Что соответствует требованиям ПЭУ- 7 (пункт 7.1.13) для сетей постоянного и переменного тока напряжением 220/380 вольт. После разделения объединять их категорически запрещается.

В частном доме зачастую мы получаем два или четыре провода от ВЛЭП. Чаще всего встречается 2 ситуации:

Ситуация №1 — хороший случай. Ваш электрощит стоит на опоре, под ней вбито повторное заземление. В электрощите две шины PE и N. К шине PE идёт ноль с опоры и провод от заземлителя. Между шиной PE и N перемычка, от шины N идёт рабочий ноль в дом, от шины PE – идёт защитный ноль в дом. Шины PE и N могут быть установлены в доме в распределительном щите, тогда ноль с землёй соединяется на одной шине в щите учета как на фото ниже.

Такие щиты сейчас часто собирают при подключении новых частных домов к электросети. При этом вводной автомат установлен на фазе, ноль с ВЛЭП идёт напрямую в счетчик, а разделение нуля (соединение с заземлителем) производится после него. Реже это делают и до счетчика, но зачастую энергосбыт против такого решения. Почему? Никто не знает, аргументируют возможностью хищения электроэнергии (вопрос, как?).

Если ВЛЭП старая – не нужно соединять ноль и землю (Глава 1.7. ПУЭ п. 1.7.59). Делайте систему ТТ (без соединения PE с N). В этом случае обязательно использовать УЗО!

В обоих ситуациях каждый провод на шинах должен быть затянут своим болтом — не суйте несколько PE или N-проводников под один болт (или винт).

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector