- Що таке обрив нуля?
- Що відбувається в електромережі при обриві нуля?
- Як захиститися?
- Підведемо підсумки
- Відео по темі статті
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Навіть ті, хто не має електротехнічного освіти, напевно чули про таку аварійної ситуації, як перекіс фаз. У деяких попередніх публікаціях ми вже згадували, чим загрожує обрив нуля, і коротко згадували про способи захисту від несиметрії фазних напруг. Сьогодні ми більш детально розглянемо цю тему.
Що таке обрив нуля?
Для повноцінної відповіді на це питання необхідно навести приклади штатної роботи трифазного схеми вводу електропостачання. Як приклад наведемо спрощений варіант з введенням для поверхового розподільного щита.
Як видно з малюнка, кожна з квартир на поверсі запитана від окремої фази (L 1 - L 3) і загального нуля. Що формує в побутовій мережі кожної квартири фазна напруга 220 вольт (L 1 N = L 2 N = L 3 = 220 В.). В даному випадку використовується схема харчування TN-CS, де задіяна шина заземлення PE, соединяемая в РУ будівлі з нулем. Наведена система збалансована, оскільки струм навантаження в фазних проводах підсумовується через нульову лінію, що знижує ймовірність перекосу фазних напруг.
Зауважимо, що повністю виключити дане явище досить складно, оскільки опір навантажень на кожній фазі може відрізнятися. Наприклад, в квартіре_1 включений кондиціонер і пральна машина, в квартіре_2 господар запустив бойлер і електропечкі, а в квартіре_3 мешканці відсутні і всі побутові прилади відключені від мережі. За підсумком, в трифазній системі харчування виникне несиметрія напруг.
Тепер розглянемо роботу мережі в позаштатному режимі, коли відбувається отгоранія нуля.
Що відбувається в електромережі при обриві нуля?
Розглянемо окремо, зміна режиму роботи трифазної мережі при обриві магістрального нуля і як поведе себе однофазная електрична проводка, якщо отгоранія нульового провідника відбудеться на вводі.
Отгоранія нуля в трифазній мережі
Внесемо зміни в малюнок 1, викликані аварією, а саме відключенням нуля.
В даному випадку обрив загального нульового проводу призведе до того, що рух електричного струму по ньому припинитися. В результаті всі квартири R 1 -R 3 будуть запитані на кшталт підключення «зірка без нульовий магістралі». Іншими словами, при обриві нуля на кожну квартиру буде надходити не фазное, а лінійна напруга.
Для прикладу пропонуємо розглянути, як складеться ситуація в квартирах 1 і 2. Навантаження електричних приладів підсумовується в даному контурі при проходженні через нього струму I 12. Відповідно, рівень напруги для квартир встановиться в залежності від навантаження підключених до мережі приладів. Тобто: U 1 = I 12 * R 1, а U 2 = I 12 * R 2. З цього випливає, що сумарна величина сили струму складе I 12 = U 12 / (R 1 + R 2):
Звернемо увагу, що сумарна напруга контуру дорівнюватиме лінійному в даній електромережі, тобто U 12 = 380 вольт. Але при цьому показники U 1 і U 2 можуть варіюватися в діапазоні 0-380 вольт і, природно, істотно відрізнятися один від одного. На дані значення може впливати як навантаження підключених приладів в кожній з квартир, так і її активна і пасивна складова.
В результаті якщо відбудуться проблеми з нейтраллю трансформатора (нулем джерела), велика ймовірність виходу з ладу підключених до мережі приладів. Причина - підвищення рівня напруги в мережі.
Обрив нуля в однофазної мережі
У даній ситуації наслідки будуть не такими сумними, як в описаному вище випадку, але, тим не менше, якщо отгорает вступний нуль в системі TN-C, це може стати серйозною загрозою для життя людини.
Для однофазних навантажень обрив нуля буде аналогічний відключення напруги, за винятком того фактора, що на фазному проводі залишиться потенціал, що представляє небезпеку для життя. Причому, він також виявиться там, де був раніше захисний нуль в контактах розеток. Якщо корпусу електроприладів заземлюючих робочим нулем, то вельми велика ймовірність негативних наслідків. У системах TN-CS фактор ризику істотно скорочується, за рахунок використання PEN провідника.
Як захиститися?
Дізнавшись про небезпеку, що подається втратою нуля, пропонуємо розглянути варіанти захисту від даного явища:
- Почати необхідно з грамотного монтажу електропроводки. Якщо для харчування об'єкта планується задіяти трифазну схему електропостачання, то її розрахунок повинен бути зроблений таким чином, щоб мінімізувати ймовірність перекосу фаз. Тобто, необхідно планомірно розподілити навантаження на кожну лінію.
- Слід задіяти в управлінні мережею прилади, які вирівнюють навантаження на кожну з фаз. Причому, в ідеалі, ця робота повинна здійснюватися без залучення операторів, тобто, виконуватися автоматично при обриві нуля.
- Повинна бути можливість оперативного зміни схеми підключення споживачів. Це дозволяє внести коригування, якщо на етапі проектування не була належним чином врахована навантаження на кожну ділянку або збільшилася потужність споживання в зв'язку з введенням нових об'єктів. Тобто, при виникненні критичної ситуації повинна бути можливість зміни потужності. Як приклад можна привести варіант, коли багатоквартирний будинок перекладається на лінію з більшим навантаженням для «розведення» перекосу фаз, що виникає при обриві нуля.
У наведених вище варіантах ми розглядали захист від перекосів в глобальних масштабах, кінцевий споживач може забезпечити належний рівень захисту значно простіше. Для цього досить встановити реле контролю напруги, в якому вказати допустимий мінімальний і максимальний рівень. Як правило, це ± 10% від норми.
Підведемо підсумки
Безумовно, що ймовірності аварій носять випадковий характер, максимум, що можна зробити в таких ситуаціях, - вжити необхідних заходів для забезпечення захисту. Але крім цього не буде зайвим вчасно визначити аварійну ситуацію за характерними ознаками. В першу чергу отгоранія нульового магістрального проводу призводить до перенапруження мережі. Виявивши перші ознаки цього явища, слід відключити всі електроприлади.
Зробити це оперативно і самостійно практично нереально. Часовий проміжок для цього занадто коротким, тому слід встановити на електричному щитку спеціальні прилади, що реагують на обрив нуля. Як тільки напруга вийде за встановлені межі, реле контролю напруги зробить захисне відключення.
Повністю довіряти системі захисту не варто. Може трапитися так, що при наявності характерних ознак перепадів напруги, відключення живлення не вимкнеться. Тому має сенс перерахувати найбільш ймовірні прояви для даного явища:
- Мерехтіння ламп розжарювання. Вони найбільш чутливі до перепаду рівня напруги, що виникає при обриві нуля. Енергозберігаючі світильники і світлодіодні лампи не настільки реагують на зміни.
- Електронні прилади, що мають вбудований захист, як правило, відключаються від мережі живлення. Або не запускаються. Такі дії передбачені реакцією захисту імпульсних БП на кидки напруги. Характерно, що така реакція може спрацювати раніше, ніж реле напруги. Але це, багато в чому залежить від виробника і схеми реалізації захисту електромереж, а також надійності електричного з'єднання.
- Ще одна характерна ознака - підвищення температури вимикача. Навіть якщо Ви не звернули уваги на мерехтіння ламп, то дане прояв має викликати побоювання.
- Іскріння, при спробі підключення електроприладу, може говорити про обрив нуля на введенні однофазного споживача. Навіть, якщо воно викликано іншим фактором, а не обривом нуля, це дуже нехороша ознака.
- Мимовільні спрацьовування вступних автоматів, також можуть вказувати на перенапруження. Така реакція на обрив нуля характерна при включенні електронагрівальних приладів, наприклад електропечі, бойлера, чайника і т.д.
- Характерні звуки у вступному електричному щиті також можуть вказувати на перепади напруги. У такій ситуації рекомендується відключити введення харчування і дочекатися приїзду аварійної бригади. Велика ймовірність, що аварія обриву нуля мала місце в електромережі постачальника.
- Обов'язково встановіть на вводі електричної мережі реле напруги. В ідеалі бажано продублювати дану систему стабілізатором напруги для будинку або квартири. Такий пристрій, працюючи в парі з реле, дозволить підтримувати заданий рівень напруги, що не відключаючи харчування.
Власне, тільки багаторівневий захист може забезпечити максимальну безпеку.