Обрыв нуля в трехфазной сети

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.

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!

Обрыв нулевого проводника в трехфазной сети

В однофазной электрической сети «нулем» является тот проводник, на котором отсутствует напряжение сети, но ток через него при подключенной нагрузке равен току через фазный провод. В случае трехфазной сети все совершенно по-другому! Главная загвоздка в том, что все сети электропередач построены по трехфазной системе и подключение потребителей выполняется по традиционной схеме «звезда». Вот здесь то и появляется термин «нулевой проводник»! Если нагрузка на каждую фазу одинаковая, то токи всех отдельных фаз компенсируются, так как они сдвинуты на 1/3 по отношению друг к другу. В этом случае, через нейтральный проводник, подключенный к средней точки «звезды», ток не течет и обгореть он не может.

Но это только в идеале! Даже в одной квартире к разным фазам могут быть подключены различные нагрузки, что уж говорить о многоквартирном доме. Невозможно предсказать, какую нагрузку может подключить к сети каждый из потребителей. Один включит одну люстру, запитанную от одной фазы, а следующий подключит несколько электроприборов, сидящих на другой фазе. Все это приводит к колебанию мощности нагрузок, поэтому в определенный момент одна из фаз будет сильно перегружена при отсутствии тока в других фазных проводниках. При таком раскладе в нулевом проводнике возникнет сильный ток, уравнивающий систему, что может привести к обгоранию нуля. Чтобы этого не произошло необходима защита от отгорания «нуля» в трехфазной сети.

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.

Как определить опасность?

Чтобы найти место повреждения нулевого провода, можно воспользоваться специальным тестером, который сможет точно показать, где произошел обрыв даже под отделкой стен, как показано на фото ниже (если проводка скрытая). О том, как найти провод в стене, мы рассказывали в соответствующей статье.

Еще один вариант поиска – визуальный осмотр всей цепи. Просмотрите все соединения проводов в распределительном щитке. Возможно, ноль отгорел на одном из автоматов, что не сложно определить и устранить. Если же обрыв нулевого провода произошел на стояке подъезда, тут уже дело не Ваше и поиском неисправности займется ЖКХ либо специальная служба, которую они вызовут для осмотра силового трансформатора и вторичной цепи в том числе.

Формирование питающих цепей и причины обрыва

Принцип формирования питающих цепей 380 Вольт основан на том, что к каждой фазе подключается «своя» группа потребителей (домов, подъездов или квартир). Обрыв нуля в трехфазных сетях возникает при нарушении распределения нагрузок, соединенных, как и обмотки станционного трансформатора, по схеме «звезда» – они должны быть подключены равномерно. При правильном распределении токовые составляющие взаимно компенсируются, а суммарное значение в нейтральном проводе близко к нулю. Поэтому нейтральная жила делается меньшего сечения, чем фазные провода – теоретически ее можно исключить вообще, поскольку ток здесь не должен протекать.

Любое отклонение от этого требования приводит к перекосу фаз и появлению паразитных токов в нейтральной жиле.

Поскольку на стороне потребителя количество включенных бытовых приборов и лампочек, приходящихся на одну фазу, может быть произвольным, без отклонения от нормы не обходится ни одна питающая линия.

По нейтральному проводу всегда протекает ток, немного смещая фазные узлы в ту или иную сторону. На соответствующих схемах это выглядит как приближение нулевой точки к одной из фаз. При сильном перекосе сечения нейтрального провода в питающих сетях может не хватить для того, чтобы выдержать увеличившийся через него ток. С течением времени постоянная перегрузка приводит к его обгоранию.

При переходе от трехфазных цепей к линейным ответвлениям (их формирование происходит на вводе в подъездный стояк) ситуация совсем иная. Проблемы с отгоранием нуля в однофазных сетях могут возникнуть по следующим причинам:

• Плохой контакт или повреждение нулевой жилы на линейном отводе. Он обустраивается на вводном распределительном устройстве подъезда.
• Пропадание соответствующего контакта в этажном щитке. В некоторых домах его устанавливают на каждой площадке.
• Нарушение соединений в «земляном» проводе на вводе в квартиру или внутри ее.

Неисправность сначала проявляется как кратковременное пропадание электричества, найти причину которого удается не сразу. Со временем, когда контакт в месте подсоединения нулевой жилы полностью разрушится, бытовые приборы совсем перестанут работать, а свет – включаться.

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.

Возможные случаи обрыва нуля в домашней однофазной сети

Неисправность может возникнуть практически в любом месте проводки, но наиболее часто повреждения возникают там, где электрик делал коммутацию проводов схемы в:

• распределительном щитке квартиры;
• распаечной коробке;
• розетке.

Также возможно разрушение слоя изоляции провода и обрыв нулевой жилы с созданием контакта на фазе.

Обрыв нуля в квартирном щитке

Неисправность может возникнуть на:

• вводном автоматическом выключателе;
• электросчетчике;
• нулевой шине.

Причиной обрыва может стать плохой контакт с проводом из-за:

• загрязнения рабочих поверхностей;
• недостаточного усилия ужима винтового соединения;
• надрезов металлической жилы провода.

Любая из них создает повышенное сопротивление на переходном участке, ведущее к излишнему нагреву, образованию нагара, постепенно переходящему в обрыв.

В этой ситуации на всех электроприборах квартиры пропадет напряжение, но фаза останется присутствовать.

Если хоть один выключатель освещения будет включен или в одну из розеток вставлен бытовой прибор, то фазный потенциал пройдет на второй контакт всех розеток через нулевую шину.

Придется осматривать возможные места повреждения и устранять неисправность.

Обрыв нуля в распаечной коробке

Неисправность с отсутствием напряжения проявится в том помещении, на которое работает распределительная коробка с оборванным нулем. Во всех других местах напряжение будет присутствовать.

Внутри старых распаечных коробок подключение проводов выполнялось скрутками и обматывалось изолентами. У нуля обычно требовалось делать больше соединений, а общая скрутка получалась толще. С этого косвенного признака проще делать прозвонку схемы для выявления нулевого потенциала электрическими методами.

Обрыв нуля может возникнуть и в проводе, соединяющем распределительные коробки. Для его замены часто требуется долбить стену и заменять кабель. Чтобы уменьшить трудозатраты проще создать новую магистраль, расположив ее по горизонтали и вертикали.

Обрыв нуля и замыкание на фазу в блоке розеток

Такая ситуация может создаться при неправильных работах по сверлению стен, забиванию гвоздей, вворачиванию саморезов без учета проложенных трасс электрической проводки, когда нарушается целостность изоляции жил и возникают короткие замыкания и обрывы провода.

Потенциал фазы появится на обоих контактах розетки без создания дополнительных шунтирующих цепочек.

Устраняется такая неисправность полной заменой неисправного участка проводки.

Для тех читателей, кто интересуется видеороликами по этой теме рекомендуем посмотреть работу Сергея Сощенко: «Две фазы в розетке.»

Обрыв нуля в трехфазной сети

Это как раз тот случай, когда внутрь домашней однофазной сети может проникнуть второй потенциал фазы и напряжение на всех бытовых приборах способно подскочить до линейной величины вплоть до 380 вольт.

Виновником такой аварии чаще всего выступает электроснабжающая организация, а страдают от нее все задействованные потребители.
Рассмотрим вариант воздушного подключения к трехфазному вводу в частный дом.

Такие провода расположены открыто. имеют большую протяженность. Существует масса причин, по которым может возникнуть обрыв фазы. Их количество уменьшается при подключении электрическим кабелем, спрятанным в грунте, который чаще применяется для питания многоэтажных зданий. Но человеческий фактор и нарушение правил эксплуатации не стоит забывать…
Обрыв нуля в трехфазной сети происходит периодически, его надо учитывать.

Работа трехфазной сети в нормальном режиме

В каждую квартиру с однофазной проводкой поступает одинаковое фазное напряжение.

Его величина 220 вольт прикладывается к различным сопротивлениям бытовых потребителей, которые периодически коммутируются к питанию случайным образом. В схеме протекают только токи от генераторного конца по фазным проводам к нагрузке и возвращаются через нулевой провод.
Ток в ноле состоит из суммы трех токов всех фаз и обычно уравновешивается ими. Напряжение в фазах колеблется в пределах эксплуатационных нормативов.

Работа трехфазной сети при обрыве нуля

Здесь сбалансированная система сразу нарушается. Обрыв нуля исключает прохождение по нему токов фаз, а напряжение, которое поступает потребителям, претерпевает изменения.

Рассмотрим на примере контура АВ. К квартирам А и В прикладывается уже линейное напряжение АВ. Их сопротивление подключено к нему последовательно и складывается из двух составляющих.
За счет суммарного сопротивления Ra+Rв по цепочке течет ток Iaв, рассчитываемый по закону Ома. Он общий для обеих квартир.

Падение напряжения на каждой квартире теперь не одинаковое, а зависящее от сопротивления, которым обладают подключенные в работу электроприборы. Если один владелец отсутствует дома и выключил все приборы, а второй интенсивно использует стиральную и посудомоечную машины, включил моющий пылесос и обогреватель, то ситуация складывается неблагоприятная: все 380 вольт окажутся у одного хозяина. Его бытовая техника сгорит от перенапряжения.

Снизить риски повреждения своего имущества от аналогичной поломки можно включением в квартирный щиток реле контроля напряжения. Оно своевременно отключит питание при возникновении подобной аварии. РКН входит в состав защит и обеспечивает в автоматическом режиме общую электрическую безопасность квартиры и частного дома.

Случаи обрыва нулевого провода подробно объясняет видеоролик владельца Master007: «Отгорание нуля».

Дополняйте материал статьи своими комментариями, делитесь ею с друзьями в соц сетях.