Розрив заземлення в трифазній мережі є серйозною несправністю, яка може мати негативні наслідки для побутових електроприладів та безпеки людей, які використовують електропристрої. У цій статті ми розглянемо приклад, що саме відбувається при обриві дроту з нульовим потенціалом (обрив нуля) і запропонуємо різні способи захисту домашньої електропроводки від таких ситуацій.

Що відбувається при обриві нуля

Давайте розглянемо приклад житлового будинку, який використовує найпоширенішу систему заземлення TN-C-S. У цій системі нульовий провід, підключений до джерела живлення (трансформатор підстанції), також виконує функцію заземлення.

Електрика з підстанції надходить до будинку через чотири провідники: три фазових і суміщений провідник, який виконує роль нульового та захисного заземлюючого.

Після введення в будинок, суміщений провідник ділиться на окремі робочі нульові провідники та провідники для захисту, які потім розподіляються по квартирах.

Поділ електричної потужності між квартирами відбувається пропорційно на трьох фазах при підключенні до домашньої мережі. Однак у нормальних умовах експлуатації електричної мережі навантаження на фази неоднакова, оскільки мешканці квартир використовують електроприлади у різний час та з різною інтенсивністю.

Проте, напруга на фазах залишається практично рівною завдяки нульовому дроту, який виконує роль стабілізатора, зменшуючи різницю в нейтральній точці практично до нуля.

Однак при обриві нульового дроту на лінії передачі електроенергії миттєво виникає дисбаланс — фазні напруги зміщуються. Одна з фаз, де навантаження менше, різко зростає, тоді як на завантаженій фазі відбувається зворотне — напруга знижується.

Залежно від ступеня дисбалансу напруга на фазах може коливатися від кількох десятків вольт до лінійної напруги трифазної мережі, тобто 380 В. Величина цих коливань залежить від різниці навантажень на фази в електричній мережі.

Обрив нульового дроту також може призвести до пошкодження електроприладів, особливо тих, які залежать від стабільної напруги для своєї роботи, таких як комп'ютери, телевізори тощо. Тому важливо вжити заходів для захисту домашньої електричної системи та запобігти можливим ушкодженням та ризикам.

Ми всі знаємо, які неприємності можуть виникнути через перепади напруги. Якщо напруга в домашній мережі занадто висока, то практично всі підключені до мережі пристрої можуть вийти з ладу. З іншого боку, надмірно низьке може за лічені хвилини вивести з ладу компресори холодильників, кондиціонерів, що ґрунтуються на використанні електродвигунів. Ненормальна робота електроприладів може навіть призвести до їх займання.

Проте, поломка побутової техніки — це ще не найстрашніше. Якщо нульовий провід перегорає доти, як він входить у будинок і поділяється на нульовий і заземлюючий провідники, всі елементи устаткування, які мають заземлення, раптово опиняються під фазовою напругою. При дотику до таких приладів людина може бути вражена електричним струмом.

У разі, якщо в будинку встановлена система вирівнювання потенціалів, яка передбачає електричне з'єднання всіх металевих елементів конструкції та трубопроводів із заземлюючою шиною, ймовірність ураження електричним струмом знижується. Це відбувається тому, що людина не торкатиметься двох точок з різними потенціалами.

Однак на практиці така система реалізована у невеликій кількості будинків. У більшості випадків, якщо на корпусі електроприладу з'являється небезпечний потенціал, а людина одночасно торкається цього приладу та металевого предмета з іншим потенціалом, існує ризик ураження електричним струмом.

За наявності грози та блискавки ризик ураження електричним струмом збільшується. Блискавка викликає значні перенапруги в електричній мережі, які можуть проникнути до будинку та пошкодити підключені електроприлади. Тому важливо встановити додаткові заходи захисту від грози, такі як встановлення грозозахисної системи та використання запобіжних пристроїв для зниження ризиків ураження електричним струмом.

Захист від обриву нуля

Як убезпечити себе та побутові електроприлади від описаних вище негативних наслідків? Одним з основних способів захисту від можливих перепадів напруги є установка реле напруги на вході домашнього електрощита. У разі надмірного зниження або підвищення напруги, захисне реле негайно відключить електричну проводку, забезпечуючи при цьому захист увімкнених у мережу електроприладів.

Ще одним способом захисту від обриву нуля є використання диференціального автоматичного вимикача (ДАВ). ДАВ спостерігає за різницею між вхідним та вихідним струмом в електричній мережі. Якщо виникає різниця, це може свідчити про втрату нульового дроту та виникнення небезпечного стану. ДАВ автоматично знеструмить електричну проводку для запобігання негативним наслідкам.

Що стосується заземлення в мережі TN-C-S, то у разі пошкодження нуля до точки його поділу немає захисту від можливого небезпечного потенціалу на корпусі обладнання.

Насправді, якщо лінія електропередачі знаходиться в поганому стані і існує високий ризик пошкодження суміщеного дроту до його поділу в будинку, використання такого заземлення є небезпечним. Будь-якої миті заземлені корпуси обладнання можуть опинитися під напругою. Але чи є вихід із цієї ситуації?

Власникам квартир на нижніх поверхах та мешканцям приватних будинків пропонується створити індивідуальну систему заземлення, яка буде незалежною від існуючого спільного нейтрального провідника в електричній мережі. У такому випадку система матиме конфігурацію TT.

У мережі, де використовується така система, обрив нульового дроту не призведе до появи небезпечного потенціалу на корпусі обладнання. Однак може виникнути дисбаланс напруги по фазах, тому для захисту побутових електроприладів також рекомендується встановити реле напруги.

Загалом, якщо говорити про надійність заземлення в системі TN-C-S, безпеку експлуатації заземлених електроприладів можна забезпечити лише при виконанні регулярних перевірок мережі від живильної підстанції до головного розподільного щитка будинку та своєчасного усунення можливих порушень з боку постачальника електроенергії.

Також варто зазначити, що ні в системі TT, ні в системі TN-C-S не можна гарантувати абсолютний захист від ураження електричним струмом у разі виникнення небезпечного потенціалу. Тому необхідно обов'язково встановлювати пристрій захисного відключення у розподільчий щиток.

У такій ситуації, якщо відбувається можливий витік струму на заземлений корпус, пристрій захисного відключення (ПЗВ) негайно перериває електропостачання. Деякі варіанти пристроїв захисного відключення також включають додаткову функцію захисту від перепадів напруги, це означає, що вони об'єднують дві захисні функції в одному пристрої.

Висновки

Правильний захист від обриву нульового дроту, перепадів напруги та витоку струму є ключовим аспектом забезпечення безпеки електропроводки та електроустаткування в будинку чи офісі. Слід вживати заходів щодо встановлення відповідних пристроїв та регулярного технічного обслуговування системи, щоб запобігти можливим аварійним ситуаціям та мінімізувати ризики для людей та майна.