Обрыв нейтрального проводника
Обрыв нулевого провода в 3-х фазной электрической сети самая неприятная авария, которая вызывает немедленно перекос фаз. Она является непосредственной причиной выхода из строя однофазного электрооборудования.
В этом случае величина напряжения становится 380 В, вместо положенных 220 В, что будет катастрофой для электроприбора, рассчитанного на данное напряжение.
На электрических подстанциях в силовых согласующих трансформаторах 3 имеющихся обмотки, соединены по схеме «звезда». Из общей точки их подключения исходит нулевой проводник. В случае его обрыва в электросети создается несимметрия напряжений, то есть перекос фаз, который находится в прямой зависимости от подключенной нагрузки. Ниже рисунок демонстрирует такую ситуацию.
Рисунок показывает: если все нагрузки RH одинаковы, то наиболее загруженной окажется фаза C, а разгруженная – фаза А. Обрыв нейтрального проводника вызывает неуправляемый процесс.
Последствия обрыва нулевого проводника
В конечном результате неуправляемого процесса последует перераспределение в фазных шинах разности потенциалов. Проводник фазы, которая подвержена наибольшей загрузке, будет выполнять роль нейтрального провода и напряжение в нем увеличится до 380 вольт. В фазной шине, загруженной по минимуму, напряжение «проседает» до 127 вольт и ниже.
Тогда, если в домашней электросети будут включены электроприборы, то индикатор будет показывать наличие в розетках двух фаз, то есть 380 В. Все потребители электроэнергии будут запитаны по принципу «Звезда без нуля».
Отсюда следует, что выйдут из строя первыми потребители энергии с двигателями. К их числу следует отнести: холодильники, вентиляторы, сплит-системы, стиральные машины, кондиционеры.
За ними последуют ИБП и приборы, в конструкцию которых включены нагревательные элементы. Точная радиоэлектронная аппаратура, которая содержит элементы локальной защиты пострадает меньше всего. Современный телевизор, скорее всего, отключится, но сгореть не должен.
В худшем положении окажутся потребители электроэнергии, находящиеся «в конце» данной цепочки. На этом участке сети будет наблюдаться превышение допустимых величин нагрузки и положение усугубляется тем, что далеко не все автоматы сработают в штатном режиме.
Тогда возрастает вероятность возгораний источников потребляемой мощности и электропроводки. В этом состоит исключительный эпизод перекоса фаз. Полная асимметрия напряжений сети приводит к поражению электрическим током, если к тому же отсутствует надежное дополнительное заземление.
Методы защиты
Одна из причин обрыва нейтрали указывает на неверное подсоединение нулевого проводника либо нарушение последовательности подключений проводов электриком. Однако аварийная ситуация также может создастся и без человеческого фактора.
Так, например, не исключено «отгорание» нейтрального проводника на электроподстанции или в силовом распределительном щите, обрыв жилы в электрическом кабеле и др. Когда нулевой проводник не надежно закреплен, то он нагревается, окисляется и в конечном итоге перегорает.
Использование больших номиналов предохранителей также может привести к аналогичному результату. Частенько нулевая жила обрывается от обледенений, проведения некачественных ремонтных работ, от сильного ветра и др.
Единственный выход из такого аварийного положения просматривается в немедленном отключении питающего напряжения. Это действие доступно сделать вручную, но не всегда можно успеть. С подобной задачей на высоком уровне справляются автоматические устройства защиты, которые способны моментально отключить сеть при возникновении в ней перенапряжения.
К таким устройствам относятся стабилизаторы, УЗО, в которых предусмотрена защита от повышенного напряжения, дифференциальные автоматы, реагирующие на обрыв нейтрали, автоматические выключатели.
Возможности автоматических выключателей расширяются, если совместно с ними используются расцепители напряжения, срабатывающие от допустимой максимальной и минимальной величины разности потенциалов. Нередко для предупреждения аварийных ситуаций используются специализированные реле напряжения.
Эффективен также ограничитель перенапряжения УЗИП. Он отключает электросеть при перенапряжении в электрической проводке, которое возникает из-за обрыва либо «отгорании» нейтрального проводника, при попадании разряда молнии и по ряду других причин. Часто используется в частных домовладениях.
Как выполняется зануление электрооборудования
Далее расскажем о том, откуда защитное зануление попадает в наш дом, и рассмотрим его путь от трансформаторной подстанции и безопасно ли выполнять зануление в квартире. Начинается такое зануление с глухозаземлённой нейтрали — соединенной с заземляющим устройством нейтрали силового трансформатора.
Нейтраль вместе с трехфазной линией сначала попадает во вводной шкаф. Оттуда же она распределяется по находящимся на этажах электрическим щиткам.
От нее берется рабочий ноль, образующий вместе с фазой привычное для нас фазное напряжение. Название «рабочий ноль» связано с тем, что он используется для работы электроустановок или электроприборов.
Взятым с электрощитка защитным отдельным нулем, имеющим электрическое соединение с глухозаземлённой нейтралью, и образуется защитное зануление. Необходимо обязательно знать, что в цепи защитных зануляющих проводников никаких коммутационных аппаратов (автоматов, рубильников и т.п.), а также предохранителей быть не должно.
Откуда берётся
Важно понимать, откуда берется нулевой провод в данном агрегате. Его получают соединением обмоток в одной точке
Это образует нейтраль, которая заземляется для снижения напряжения в проводниках.
Для обеспечения подачи нулевой фазы потребителям от заданной точки контакта делается отвод, который подводится к линии вместе с фазным и заземляющим проводниками.
Нейтральный провод бывает следующих типов:
- Изолированный — который не подключен к клемме заземления в распределительной коробке.
- Глухой заземленный — заземленный.
Для старых домов обычно заземляют нейтральный провод. Распределительный щит очищен, но не заземлен. По новым стандартам заземление с нулем отделено. Напряжение подается синфазно, и ноль подключается к нейтральному контакту в распределительной подстанции.
Экраны оснащены отдельными сборными шинами для подключения фазных, нейтральных и заземляющих контактов.
Особенности поиска и локализации места неисправности
Используемая измерительная техника и пробники
Электропроводка не имеет движущихся элементов. Поэтому наиболее достоверные данные о ее состоянии могут быть получены только приборными методами.
Контроль сети и поиск места неисправности осуществляют отверткой-индикатором и тестером. Отвертка позволяет отличить фазный провод от провода с нулевым потенциалом и проверить наличие линейного напряжения на фазном проводе. При касании жалом исправного фазного провода при условии того, что один из пальцев лежит на контакте рукоятки, загорается оранжевая неоновая лампочка, рисунок 4. Для контроля напряжения касание производят в любой удобной точке, например, на контактах выключателя.
Рис. 4. Проверка фазы индикаторной отверткой
Тестер позволяет определить фактическую величину сетевого напряжения. Для измерения щупами одновременно касаются оголенных частей фазного и нулевого провода. Показания при измерениях фазных напряжений должны составлять 220 В или же отличаться от него не более чем на 5 — 10 В.
Приемы поиска места обрыва
Восстановление нормального функционирования электропроводки начинается с локализации места неисправности и выявление ее причины. Для трехфазной и однофазной сети процедуры одинаковы. Их осуществляют методом исключения заведомо исправных частей контролем наличия фазы. Затем производят разбиение потенциально неисправной области сети на более мелкие части, каждую из которых проверяют отдельно.
Большую помощь на первом этапе поиска оказывает то, что так называемые верхний (на люстры и прочие потолочные устройства освещения) и нижний (розетки) квартирные вводы проводки выполняют от разных фаз. Поэтому неработающий верхний свет при функционирующем телевизоре сразу же свидетельствует об исправности фазы для организации нижнего ввода.
При проверках используют индикаторную отвертку и тестер
При контроле верхнего света для доступа к контактам следует вывернуть лампочку и соблюдать определенную осторожность. В данном случае велики риски короткого замыкания контактов патрона жалом отвертки или наконечниками проводов тестера
Локализация места неисправности
Основное средство локализации места обрыва цепи — последовательный контроль ее компонентов. Учитывается, что цепь протекания электрического тока всегда содержит 2 провода.
При шлейфовом соединении проверки начинают от самого дальнего из них и производят по направлению к распаечной коробке. Для случаев прямого подключения потребителя к проводке без шлейфа можно сразу переходить к контролю распаечной коробки с проверкой фазных и нулевых проводников.
При проверке фазных проводов широко используют визуальный осмотр отдельных компонентов цепи. Неисправность часто проявляется в виде копоти и следов оплавления пластикового корпуса или полимерной изоляции, рисунок 5.
Рис. 5. Внутреннее повреждение выключателя
Для выявления пропадания нуля, например, в розетке, при исправной фазе достаточно подключить лампочку, которая не будет светиться.
Ищем место обрыва
Первым делом отключите электропитание
Прежде чем приступить к работе, нужно отключить питание на всех источниках тока. Чтобы понизить сопротивление, прожигают изоляцию на кабеле.
Чтобы найти, какой участок электрического провода поврежден, нужно знать все элементы проводки. Разрыв или повреждения может возникнуть на участке между:
- коробками;
- коробкой и розеткой;
- коробкой и выключателем;
- коробкой и осветительным прибором.
Чтобы найти место обрыва или повреждения электропроводки между выключателем и коробкой, понадобится однополюсный индикатор напряжения.
Для определения участка неисправности снимаем коробку с выключателя, ставим тумблер в включенное положение, проверяем присутствие фазы на контактах. Если фаза отсутствует, значит, поврежденный участок располагается между коробкой и выключателем.
Если прибор показывает наличие фазы, тогда проверяем контакты на включенном осветительном приборе. При отсутствии фазы на светильнике обрыв находится между светильником и распределительной коробкой.
Если света нет, фаза на выключателе есть, а на светильнике отсутствует, значит, при монтаже допущена ошибка, фаза и нуль поменяны местами.
Значит, неисправность нужно искать на участке между коробкой и выключателем. Диагностику проводим через контакты осветительного прибора.
Что такое «нуль» и «земля» согласно ПУЭ?
То, что мы привыкли называть «нулем» и «землей» в ПУЭ называется нулевым рабочим проводником (N) и нулевым защитным проводником (PE). Вот как они трактуются в нормативном документе:
1.7.17. Защитным проводником (РЕ) в электроустановках называется проводник, применяемый для защиты от поражения людей и животных электрическим током. В электроустановках до 1 кВ защитный проводник, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора, называется нулевым защитным проводником.
1.7.18.а Нулевым рабочим проводником (N) в электроустановках до 1 кВ называется проводник, используемый для питания электроприемников, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в трехпроводных сетях постоянного тока.
Из этих формулировок понятно, что защитный нулевой проводник необходим для защиты от поражения электрическим током. То есть к нему должно заземляться электрооборудование, например, стиральная машинка, бойлер, котел и т.д. В то же время рабочий нулевой проводник необходим для питания оборудования, то есть по нему будет протекать ток.
В некоторых случаях допускается использовать «нуль» (PE) в качестве «земли», как это указано в ПУЭ 1.7.18.б. В этом случае провод становится совмещенным проводником, который сочетает функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников. Он будет называться PEN
Однако здесь есть один нюанс, который важно знать
Дело в том, что согласно ПУЭ 1.7.83 «В цепи заземляющих и нулевых защитных проводников не должно быть разъединяющих приспособлений и предохранителей». То есть нулевой защитный проводник («земля») должен идти непрерывно от щитка к розетке или осветительному прибору. Если мы, к примеру, посадим заземление на нуль, тогда «путь» прервется путем вынимания вилки из розетки. И если произойдет пробой, корпус остального оборудования, заземленного на этот провод, окажется под напряжением.
Далее в этом же пункте сказано: «В цепи нулевых рабочих проводников, если они одновременно служат для целей зануления, допускается применение выключателей, которые одновременно с отключением нулевых рабочих проводников отключают все провода, находящиеся под напряжением». Из этого следует, что «нуль» можно использовать в качестве «земли», если при его отключении, отключаются и все стальные проводники, находящиеся под напряжением. Осуществить такое в квартирных условиях довольно сложно.
Как защититься от обрыва нуля
А поможет ли стабилизатор напряжения от обрыва ноля. Да, в некоторых пределах поможет. При превышении входного напряжения 280В Но в большинстве стабилизаторов (если не во всех) нет возможности менять верхний и нижний предел отключения. Кроме того, у стабилизаторов напряжения есть два больших минуса. Даже три, если брать обрыв нуля:
- Цена.
- Уменьшение выходной мощности с уменьшением входного напряжения.
- Инерционность.
Последний пункт для обрыва нуля имеет решающее значение. Ведь для порчи аппаратуры достаточно доли секунды при напряжении 380В, чтобы всё сгорело. А стабилизатор может «зазеваться», и отключиться например через секунду.
Я рекомендую вместо (а лучше — совместно) стабилизатора напряжения в старом жилфонде устанавливать реле контроля напряжения. Дай Бог, чтобы оно никогда не сработало и не пригодилось. Но если что — спасёт всю квартиру.
Ведь стабилизатор на 8-10 кВт стоит на порядок дороже, и занимает в квартире много места.
Вот пример установки реле напряжения «Зубр». Реле напряжения, установленное в электрощитке и занимает три посадочных места. Как по мне это совсем не много:
Рис.4 Электрощиток в комплекте с реле напряжения
На общем фото — Реле напряжения «Зубр». На индикаторе — выходное напряжение. Посредством трёх кнопок на панели управления можно установить два важных параметра:
1. Нижний предел отключения /120 — 210 В/ 2. Верхний предел отключения /220 — 280 В/
Я рекомендую, если перепады напряжения в сети небольшие, и если мощность питающей сети достаточна (то есть, сплиты летом и нагреватели зимой не понижают напряжение магистрали ниже 200 В), устанавливать нижний предел 198 В, а верхний — 242 В. Если при этом реле напряжения будет срабатывать чаще, чем раз в месяц, можно расширить предел вниз или вверх, смотря по обстоятельствам.
К задержке включения реле, так же нужен индивидуальный подход. Если время задержки установить 5-10 сек. тогда, в этом случае, при скачке напряжения, реле будет включаться и отключаться с частотой 5 — 10 сек. до того времени, пока напряжение в сети не стабилизируется, а это может быть и минуту и две и три. Я бы рекомендовал задержку выставить 3 — 5 мин. На такую задержку и старые холодильники будут нормально реагировать и зачастую за это время напряжение может прийти в норму.
Отгорание нуля, что происходит и как защититься?
Привет, друзья. Сталкивались когда-нибудь с явлением «отгорание нуля »? Если нет, то вы счастливый человек. Но знать об этом, особенно электрикам, будет полезно. Поговорим о том, почему этот таинственный ноль имеет тенденцию отгорать, что происходит при этом и какая бывает защита от отгорания нуля. Для того чтобы понять это, немного вспомним физику.
Нашел в интернете хорошее видео по теме, коротко и ясно, если не любите читать, смотрите ниже. Итак, начнем.
Ноль. для однофазной цепи, это название проводника, который не находиться под высоким потенциалом относительно земли. Фаза. это второй проводник. она имеет высокий потенциал переменного напряжения относительно земли. В России, чаще всего, это 220-230 Вольт. Ноль при этом не проявляет тенденции к отгоранию.
Основная загвоздка — все линии электропередачи, являются трехфазными. Рассмотрим традиционную схему « звезда »:
Здесь и появляется понятие « нулевой проводник ».
В трех одинаковых нагрузках, переменный ток каждой фазы сдвинут по фазе на 1/3. В идеале, эти токи компенсируют друг друга. При такой нагрузке, в средней точке, векторная сумма токов равна нулю.
Получается, что через нулевой провод, подключенный к средней точке, ток не течет (он практически не нужен).
Незначительный ток на нулевом проводнике все же возникает. Это происходит, когда нагрузки на фазах не полностью компенсируют друг друга, тоесть разные. Прямое доказательство этому можно увидеть на практике, посмотрите на четырехжильные кабели для трехфазных цепей, нулевая жила вдвое меньшего сечения. чем фазные. Зачем тратить дефицитную медь, если тока в жиле практически нет? Имеется смысл…
При сосредоточенной нагрузке, в трехфазной цепи, ноль тоже не расположен к отгоранию.
Интересное начинается тогда, когда к трехфазной цепи начинают подключать однофазные нагрузки (многоквартирных домах, например). Каждая нагрузка представляет случайно выбранное устройство.
При использовании одной фазы из трехфазной цепи, их стараются распределить по мощности так, чтобы на каждую приходилась примерно одинаковая нагрузка.
Все понимают, что полного равенства при этом не достигнуть. Жители дома будут случайным образом включать, выключать электроприборы, поэтому нагрузка будет постоянно меняться. Полной компенсации токов в средней точке происходить не будет, но ток нулевого проводника обычно не достигает максимального значения, большего току в одной из фаз. Ситуация предсказуемая, отгорание нуля при этом бывает крайне редко.
Откуда в розетке 380в при обрыве нуля — наглядно, доступно, без формул.
Наверняка у каждого из вас, хотя бы раз в жизни сгорали бытовые приборы от перенапряжения. При этом многие слышали, что подобное не редко случается из-за обрыва ноля.
Давайте наглядно без формул, векторных диаграмм, смещений нулевых точек и т.п., с точки зрения обывателя попытаемся разобраться, каким же образом напряжение 380в, вместо привычных 220в, может оказаться в ваших розетках.
Ведь действительно возникает логичный вопрос, как это так, оборвался или отгорел один из проводов, а напряжение ни то что не пропадает, а становится даже больше.
Понимание этого процесса будет полезно каждому потребителю, дабы потом не возникало вопросов, зачем электрики пытаются «всунуть» в электрощиток, непонятные реле, стоимостью несколько тысяч рублей.
Чтобы доступно разобраться в сути этого явления, давайте вспомним разницу между последовательной и параллельной схемой подключения электроприемников.
При параллельном подключении, фазный и нулевой проводники одновременно приходят ко всем потребителям в цепи. Нарисуем такую схемку, где этими потребителями будут обыкновенные лампочки накаливания.
На входе напряжение составляет 220в. При таком подключении, на каждой лампочке напряжение будет одинаковым, и при достаточном сечении проводников и малой нагрузке, не будет сильно отличаться от вводного.
При этом отключение или включение каждой лампочки по очередности, не сильно скажется на его значениях. Именно по такой схеме и подключены все розетки в ваших квартирах.
Однако если напряжение будет одинаковым, ток в цепи будет разным. Общее его значение складывается из суммы токов проходящих через лампочку №1 и №2.
Вы можете включать и более мощные приборы (лампы 200Вт, чайник), и все будет прекрасно работать.
Схема последовательного подключения несет в себе уже существенные изменения. Здесь питающий проводник (это может быть фаза или ноль), сначала приходит на первую лампочку, а далее от нее уходит на следующую.
Только после этого он возвращается на вводной автомат или в общую сеть.
Не важно количество токоприемников, их может быть 2,3,4 и более. Главное, чтобы они были строго подключены один после другого. Что же изменится, если вы включите последовательно две лампы по 100Вт? А случится то, что напряжение на них упадет примерно в два раза
Что же изменится, если вы включите последовательно две лампы по 100Вт? А случится то, что напряжение на них упадет примерно в два раза.
При этом общее вводное напряжение будет складываться из суммы падений напряжений на лампе №1 и лампе №2. То есть, 110в на одной и 110в на другой. Кстати, такой казалось бы недостаток, можно очень хитро использовать несколькими способами. 
Напомню, что в параллельной схеме, U везде было одинаковым, не важно в какой точке. Здесь же одинаковым будет ток, при том в любой части электрической цепи I=I1=I2. Однако такая ситуация с равномерным падением напряжения, будет наблюдаться только в том случае, если все эл.приемники будут одинаковой мощности
Стоит вместо одной 100Вт лампы вкрутить 200 ваттную, и вы сразу же увидите разницу
Однако такая ситуация с равномерным падением напряжения, будет наблюдаться только в том случае, если все эл.приемники будут одинаковой мощности. Стоит вместо одной 100Вт лампы вкрутить 200 ваттную, и вы сразу же увидите разницу.
На лампочке 100Вт будет напряжение 146В и она будет гореть довольно ярко. В то же время более мощная 200 ваттная будет еле светиться.
Связано это с тем, что падение напряжения напрямую зависит от сопротивления потребителя. На более мощных приборах сопротивление маленькое.
Вот примерные данные по стандартным лампочкам, предназначенным для работы в сети 220В:
{SOURCE}
Обрыв нуля и его последствия
Что же произойдет, если случится обрыв нуля? Не важно где, в этажном стояке, в самой трансформаторной будке, либо вообще на воздушной линии, если это частный сектор с ВЛ или ВЛИ. Почувствуют это все, кто будет подключен после данного обрыва
Так вот, в этом случае ток, начав свой путь от одной фазы, проходит через своего потребителя и уходит к источнику питания не через ноль, потому что там обрыв, а возвращается через другую фазу и сопротивление второго потребителя.
Фактически у нас мгновенно получается вместо параллельной схемы, последовательная схема, рассмотренная ранее. Со всеми ее недостатками и перераспределением напряжения в зависимости от мощности потребителя.
И здесь уже нужно отталкиваться не от 220 вольт, а считать начиная от 380 вольт. Ноля то в цепочке нет, и все электроприемники оказываются включенными между двух фаз.
Если их мощности будут примерно одинаковыми, то напряжение равномерно распределится между всеми розетками в квартирах, и вполне возможно, что никто ничего даже и не заметит. 
Но стоит кому-то включить у себя что-то помощнее, вот тут то и произойдет моментальный скачок. У данного потребителя в квартире напряжение резко упадет (из-за его мощного токоприемника), а у всех других подскочет.
У кого было меньше всего включено бытовых приборов по фазе, как раз и появится близкое к 380в напряжение. Явление это мы рассматривали ранее при изучении последовательного подключения.
Чем меньше мощность в последовательной цепи, тем больше сюда приходится напряжения. Более мощные потребители получают меньший перекос, менее мощным — достается самое высокое напряжение.
Кстати обрыв нуля может случится не только из-за выгорания контакта, но и по причине того, что какой-то электрик додумался пустить его через отдельный автоматический выключатель. Делать этого категорически нельзя!
Если вы хотите разрывать ноль на вводе, то всегда используйте автоматы, которые это делают только с одновременным отключением всех фаз (двух полюсный или четырехполюсный автомат с общим «язычком»).
