Обрыв нуля в трехфазной и однофазной сети

Обрыв нуля в трехфазной и однофазной сети

Лампочка при обрыве нуля может гореть ярко, но недолго!

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:

Вводное распределительное устройство (РУ) в подвале многоэтажного дома – в плохом состоянии

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!

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.

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

    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

    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:

    Напряжения в трёхфазной системе

    Рассмотрим этот вопрос ещё раз, только с другой стороны.

    Вот как выглядит упрощенно схема подвода питания в этажный щиток:

    Система питания, без обрыва нуля. Резисторами обозначены условно три квартиры.

    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:

    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:

    Перекос фаз в результате обрыва нуля.

    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.

    Обрыв нуля в однофазной сети

    Тут картина будет следующей:

    Обрыв нуля в однофазной сети

    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:

    Плохой ноль. Пропадание нуля в квартире

    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.

    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!

    Чем опасен обрыв нулевого провода в электрической сети?

    Даже те, кто не имеет электротехнического образования, наверняка слышали о такой аварийной ситуации, как перекос фаз. В некоторых предыдущих публикациях мы уже упоминали, чем грозит обрыв нуля, и кратко упоминали о способах защиты от несимметрии фазных напряжений. Сегодня мы более подробно рассмотрим данную тему.

    Что такое обрыв нуля?

    Для полноценного ответа на этот вопрос необходимо привести примеры штатной работы трехфазной схемы ввода электроснабжения. В качестве примера приведем упрощенный вариант с вводом для этажного распределительного щита.

    Схема 1. Штатная работа системы

    Как видно из рисунка, каждая из квартир на этаже запитана от отдельной фазы (L1 – L3) и общего нуля. Что формирует в бытовой сети каждой квартиры фазное напряжение 220 вольт (L1N=L2N=L3=220 В.). В данном случае используется схема питания TN-C-S, где задействована шина заземления PE, соединяемая в РУ здания с нулем. Приведенная система сбалансированная, поскольку ток нагрузки в фазных проводах суммируется через нулевую линию, что снижает вероятность перекоса фазных напряжений.

    Заметим, что полностью исключить данное явление довольно сложно, поскольку сопротивление нагрузок на каждой фазе может различаться. К примеру, в квартире_1 включен кондиционер и стиральная машина, в квартире_2 хозяин запустил бойлер и электропечку, а в квартире_3 жильцы отсутствуют и все бытовые приборы отключены от сети. По итогу, в трехфазной системе питания возникнет несимметрия напряжений.

    Теперь рассмотрим работу сети в нештатном режиме, когда происходит отгорание нуля.

    Что происходит в электросети при обрыве нуля?

    Рассмотрим отдельно, изменение режима работы трехфазной сети при обрыве магистрального нуля и как поведет себя однофазная электрическая проводка, если отгорание нулевого проводника произойдет на вводе.

    Отгорание нуля в трехфазной сети

    Внесем изменения в рисунок 1, вызванные аварией, а именно отключением нуля .

    Оборвался нулевой магистральный проводник

    В данном случае обрыв общего нулевого провода приведет к тому, что движение электрического тока по нему прекратиться. В результате все квартиры R1-R3 будут запитаны по типу подключения «звезда без нулевой магистрали». Другими словами, при обрыве нуля на каждую квартиру будет поступать не фазное, а линейное напряжение.

    Контур из квартир 1 и 2

    Для примера предлагаем рассмотреть, как сложится ситуация в квартирах 1 и 2. Нагрузка электрических приборов суммируется в данном контуре при прохождении через него тока I12. Соответственно, уровень напряжения для квартир установится в зависимости от нагрузки подключенных к сети приборов. То есть: U1 = I12*R1, а U2 = I12* R2. Из этого следует, что суммарная величина силы тока составит I12 = U12 / (R1+R2) :

    Обратим внимание, что суммарное напряжение контура будет равно линейному в данной электросети, то есть U12 = 380 вольт. Но при этом показатели U1 и U2 могут варьироваться в диапазоне 0-380 вольт и, естественно, существенно отличаться друг от друга. На данные значения может влиять как нагрузка подключенных приборов в каждой из квартир, так и ее активная и пассивная составляющая.

    В результате если произойдут проблемы с нейтралью трансформатора (нулем источника), велика вероятность выхода из строя подключенных к сети приборов. Причина – повышение уровня напряжения в сети.

    Обрыв нуля в однофазной сети

    В данной ситуации последствия будут не такими печальными, как в описанном выше случае, но, тем не менее, если отгорает вводный ноль в системе TN-C, это может представлять серьезную опасность для жизни человека.

    Отгорание нуля в схеме однофазного потребителя

    Для однофазных нагрузок обрыв нуля будет аналогичен отключению напряжения, за исключением того фактора, что на фазном проводе останется потенциал, представляющий опасность для жизни. Причем, он также проявится там, где был ранее защитный ноль в контактах розеток. Если корпуса электроприборов заземлялись рабочим нулем, то весьма велика вероятность негативных последствий. В системах TN-C-S фактор риска существенно сокращается, за счет использования PEN проводника.

    Как защититься?

    Узнав об опасности, представляемой потерей нуля, предлагаем рассмотреть варианты защиты от данного явления:

    • Начать необходимо с грамотного монтажа электропроводки. Если для питания объекта планируется задействовать трехфазную схему электроснабжения, то ее расчет должен быть произведен таким образом, чтобы минимизировать вероятность перекоса фаз. То есть, необходимо планомерно распределить нагрузку на каждую линию.
    • Следует задействовать в управлении сетью приборы, выравнивающие нагрузку на каждую из фаз. Причем, в идеале, эта работа должна осуществляться без привлечения операторов, то есть, выполняться автоматически при обрыве нуля.
    • Должна иметься возможность оперативного изменения схемы подключения потребителей. Это позволяет внести корректировки, если на этапе проектирования не была должным образом учтена нагрузка на каждый участок или увеличилась мощность потребления в связи с вводом новых объектов. То есть, при возникновении критической ситуации должна иметься возможность изменения мощности. В качестве примера можно привести вариант, когда многоквартирный дом переводится на линию с большей нагрузкой для «разбавления» перекоса фаз, возникающего при обрыве нуля.

    В приведенных выше вариантах мы рассматривали защиту от перекосов в глобальных масштабах, конечный потребитель может обеспечить должный уровень защиты значительно проще. Для этого достаточно установить реле контроля напряжения, в котором указать допустимый минимальный и максимальный уровень. Как правило, это ±10% от нормы.

    Подведем итоги

    Безусловно, что вероятности аварий носят случайный характер, максимум, что можно сделать в таких ситуациях, — принять необходимые меры для обеспечения защиты. Но помимо этого не будет лишним вовремя определить аварийную ситуацию по характерным признакам. В первую очередь отгорание нулевого магистрального провода приводит к перенапряжению сети. Обнаружив первые признаки этого явления, следует отключить все электроприборы.

    Сделать это оперативно и самостоятельно практически нереально. Временной промежуток для этого слишком коротким, поэтому следует установить на электрическом щитке специальные приборы, реагирующие на обрыв нуля. Как только напряжение выйдет за установленные пределы, реле контроля напряжения произведет защитное отключение.

    Полностью доверять системе защиты не стоит. Может случиться так, что при наличии характерных признаков перепадов напряжения, отключение питания не произойдет. Поэтому имеет смысл перечислить наиболее вероятные проявления для данного явления:

    • Мерцание ламп накаливания. Они наиболее чувствительны к перепаду уровня напряжения, возникающего при обрыве нуля. Энергосберегающие осветительные приборы и светодиодные лампы не настолько реагируют на изменения.
    • Электронные приборы, имеющие встроенную защиту, как правило, отключаются от сети питания. Или не запускаются. Такие действия предусмотрены реакцией защиты импульсных БП на броски напряжения. Характерно, что такая реакция может сработать раньше, чем реле напряжения. Но это, во многом зависит от производителя и схемы реализации защиты электросетей, а также надежности электрического соединения.
    • Еще один характерный признак – повышение температуры выключателя. Даже если Вы не обратили внимания на мерцание ламп, то данное проявление должно вызвать опасения.
    • Искрение, при попытке подключения электроприбора, может говорить об обрыве нуля на вводе однофазного потребителя. Даже, если оно вызвано другим фактором, а не обрывом нуля, это очень нехороший признак.
    • Самопроизвольные срабатывания вводных автоматов, также могут указывать на перенапряжение. Такая реакция на обрыв нуля характерна при включении электронагревательных приборов, например электропечи, бойлера, чайника и т.д.
    • Характерные звуки во вводном электрическом щите также могут указывать на перепады напряжения. В такой ситуации рекомендуется отключить ввод питания и дождаться приезда аварийной бригады. Велика вероятность, что авария обрыва нуля имела место в электросети поставщика.
    • Обязательно установите на вводе электрической сети реле напряжения. В идеале желательно продублировать данную систему стабилизатором напряжения для дома или квартиры. Такое устройство, работая в паре с реле, позволит поддерживать заданный уровень напряжения, не отключая питание.

    Собственно, только многоуровневая защита может обеспечить максимальную безопасность.

    Видео по теме статьи



    Что такое обрыв нуля

    Обрыв нуля в трехфазной и однофазной сети: что это такое, где искать

    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.

    Что происходит в электросети при обрыве нуля

    Всех жителей подъезда, а точнее, левого стояка, девятиэтажного дома постройки 80-х годов постигла беда: внезапно перегорели электродвигатели старых холодильников, работающих стиральных машин, блоки питания компьютеров, радиотелефонов и некоторой другой бытовой техники. Правда, один человек заметил, что свет лампочек резко увеличился и быстро среагировал — отключил вводной автомат электропитания.

    Остальным не повезло. Многие вообще были на работе и не могли так поступить. О случившемся узнали вечером. Конечно же, стали обращаться в ЖКХ, требовать объяснений, возмещения ущерба…

    Директор коммунального хозяйства вник в ситуацию и был вынужден удовлетворить большую часть требований: оплатил ремонт дорогой техники, но после представления различных документов и справок. Сколько на это ушло времени и нервов у людей лучше не описывать.

    Причина происшедшего банально проста. Бригада электриков, выполнявшая профилактические работы электрооборудования, допустила грубейшую ошибку. Производитель работ не контролировал, а электромонтер-стажер самостоятельно разорвал «ноль» трехфазного питания.

    Процесс передачи электроэнергии при нормальном подключении в четырехпроводной системе показан на рисунке.

    Нормальный режим работы четырехпроводной схемы:

    В каждую квартиру или в масштабе подъезда группу из них с сопротивлениями «Ra», «Rb», «Rc» подводится фазное напряжение «А0», «В0», «С0». Его величина обычно номинальна: 220 В. Смотрите также: Какое напряжение в электрической сети оптимальное для работы бытовых электроприборов

    При подключении нагрузок по фазам проходит ток, который складывается в нулевом проводе.

    Схема сбалансирована. Линейное напряжение 380 В в электрооборудовании квартир отсутствует.

    Что происходит при обрыве нуля?

    Аварийный режим работы четырехпроводной схемы:

    Ток в нулевом проводе протекать не будет: фазное напряжение изменено. Ко всем квартирам приложено линейное напряжение по схеме «Звезда без нуля».

    Рассмотрим на примере квартир «а» и «b». Электрическое сопротивление приборов Ra и Rb последовательно суммировалось, и через него пошел ток Iab. Под его действием в каждой квартире возникло падение напряжения, пропорциональное сопротивлению включенных в сеть электроприборов.

    В любой квартире хозяин сам распоряжается электроэнергией. Один выключил лишний свет и сидит перед настольной лампой за книгой или вообще все отключил, а у другого работает телевизор, холодильник, морозильник и много другой бытовой техники.

    Понятно, что величины Ua и Ub могут значительно отличаться от 220 В и не будут равны между собой. Они способны колебаться от 0 до 380 В, в зависимости от схемы подключения приборов в каждой квартире.

    Ошибка электриков (неправильное или ошибочное подключения нулевого провода), к сожалению, не единственная возможная причина аварийных ситуаций. Обрыв нуля возможен и без участия человека, например обрыв нулевой жилы в питающем кабеле, “отгорание” нуля на подстанции, в вводно-распределительном или квартирном щитке.

    Единственный выход из создавшей ситуации — быстро снять напряжение. Можно вручную, но это не надежно: очень сложно успеть. Автоматические устройства защиты от перенапряжения в сети отлично справляются с такими задачами.

    Для защиты от повышения напряжения в сети при обрыве нулевого провода используют расцепители минимального и максимального напряжения, которые расширяют возможности автоматических выключателей, УЗО с функцией защиты от повышенного напряжения, стабилизаторы. Наиболее часто для защиты от аварийных режимов работы такого типа применют специальные реле напряжения.

    Читайте также:

    Можно ли свести к минимуму количество отказов бытовой техники и оборудования из-за нестабильного напряжения? Оказывается можно. Достаточно только в цепи нагрузок выполнить электромонтаж реле напряжения.

    О распространенной неисправности проводки, когда в обоих разъемах розетки 220 В – фаза. О том, почему это происходит и чем опасно.

    Низкое напряжение в сети – это проблема, характерная для домохозяйств в частном секторе. Какие действия необходимо предпринять, чтобы уменьшить просадку напряжения в электрической сети.

    Есть много способов борьбы с неудовлетворительным качеством напряжения в электросети, но, наверное, самым простым является установка стабилизатора сетевого напряжения.

    В статье описан простой вариант создания АВР в домашней электросети на основе специальных электронных устройств производства ООО «Евроавтоматика».

    По ПУЭ установка УЗО возможна только совместно с модернизацией всей электропроводки с переходом системы TN-C на TN-C-S. А что делать несчастным обладателям квартир со старой электропроводкой? Является ли нарушением установка УЗО в этом случае?