Разрыв заземления в трехфазной сети является серьезным происшествием, которое может иметь негативные последствия для бытовых электроприборов и безопасности людей, использующих электроустройства. В данной статье мы рассмотрим пример что именно происходит при обрыве провода с нулевым потенциалом (обрыв нуля) и предложим различные способы защиты домашней электропроводки от таких ситуаций.

Что происходит при обрыве нуля

Давайте рассмотрим пример жилого дома, который использует наиболее распространенную систему заземления TN-C-S. В этой системе нулевой провод, подключенный к источнику питания (трансформатору подстанции), также выполняет функцию заземления.

Электричество из подстанции поступает в дом через четыре проводника: три фазовых и совмещенный проводник, который выполняет роль нулевого и защитного заземляющего.

После ввода в здание, совмещенный проводник делится на отдельные рабочие нулевые проводники и проводники для защиты, которые затем распределяются по квартирам.

Разделение электрической мощности между квартирами происходит пропорционально на трех фазах при подключении к домашней сети. Однако в нормальных условиях эксплуатации электрической сети нагрузка на фазы неодинаковая, так как жители квартир используют электроприборы в разное время и с разной интенсивностью.

Тем не менее, напряжение на фазах остается практически равным благодаря нулевому проводу, который выполняет роль стабилизатора, уменьшая разницу в нейтральной точке практически до нуля.

Однако при обрыве нулевого провода на линии передачи электроэнергии мгновенно возникает дисбаланс — фазные напряжения смещаются. Одна из фаз, где нагрузка меньше, резко возрастает, в то время как на самой загруженной фазе происходит обратное — напряжение снижается.

В зависимости от степени дисбаланса напряжение на фазах может колебаться от нескольких десятков вольт до линейного напряжения трехфазной сети, то есть 380 В. Величина этих колебаний зависит от разности нагрузок на фазы в электрической сети.

Обрыв нулевого провода также может привести к повреждению электроприборов, особенно тех, которые зависят от стабильного напряжения для своей работы, таких как компьютеры, телевизоры и т.п. Поэтому важно принять меры для защиты домашней электрической системы и предотвратить возможные повреждения и риски.

Мы все знаем, какие неприятности могут возникнуть из-за перепадов напряжения. Если напряжение в домашней сети слишком высокое, то практически все подключенные к сети устройства могут выйти из строя. С другой стороны, чрезмерно низкое может за считанные минуты вывести из строя компрессоры холодильников, кондиционеров, которые основаны на использовании электродвигателей. Ненормальная работа электроприборов может даже привести к их возгоранию.

Однако, поломка бытовой техники — это еще не самое страшное. Если нулевой провод перегорает до того момента, как он входит в дом и разделяется на нулевой и заземляющий проводники, все элементы оборудования, которые имеют заземление, внезапно оказываются под фазным напряжением. При прикосновении к таким приборам человек может быть поражен электрическим током.

В случае, если в доме установлена система выравнивания потенциалов, которая предусматривает электрическое соединение всех металлических элементов конструкции и трубопроводов с заземляющей шиной, вероятность поражения электрическим током снижается. Это происходит потому что человек не будет касаться двух точек с разными потенциалами.

Однако на практике такая система реализована в небольшом количестве домов. В большинстве случаев, если на корпусе электроприбора появляется опасный потенциал, а человек одновременно касается этого прибора и металлического предмета с другим потенциалом, существует риск поражения электрическим током.

При наличии грозы и молнии риск поражения электрическим током увеличивается. Молния вызывает значительные перенапряжения в электрической сети, которые могут проникнуть в дом и повредить подключенные электроприборы. Поэтому важно установить дополнительные меры защиты от грозы, такие как установка грозозащитной системы и использование предохранительных устройств для снижения рисков поражения электрическим током.

Защита от обрыва нуля

Как обезопасить себя и бытовые электроприборы от описанных выше негативных последствий? Одним из основных способов защиты от возможных перепадов напряжения является установка реле напряжения на входе домашнего электрощита. В случае чрезмерного понижения или повышения напряжения, защитное реле немедленно отключит электрическую проводку, обеспечивая при этом защиту включенных в сеть электроприборов.

Еще одним способом защиты от обрыва нуля является использование дифференциального автоматического выключателя (ДАВ). ДАВ наблюдает за разницей между входящим и исходящим током в электрической сети. Если возникает разница, это может свидетельствовать о потере нулевого провода и возникновении опасного состояния. ДАВ автоматически обесточит электрическую проводку для предотвращения негативных последствий.

Что касается заземления в сети TN-C-S, то в случае повреждения нуля до точки его разделения, нет защиты от возможного опасного потенциала на корпусе оборудования.

На самом деле, если линия электропередачи находится в плохом состоянии и существует высокий риск повреждения совмещенного провода до его разделения в доме, использование такого заземления является опасным. В любой момент заземленные корпуса оборудования могут оказаться под напряжением. Но есть ли выход из этой ситуации?

Владельцам квартир на нижних этажах и жителям частных домов предлагается создать индивидуальную систему заземления, которая будет независима от существующего общего нейтрального проводника в электрической сети. В таком случае система будет иметь конфигурацию TT.

В сети, где используется такая система, обрыв нулевого провода не приведет к появлению опасного потенциала на корпусе оборудования. Однако может возникнуть дисбаланс напряжений по фазам, поэтому для защиты бытовых электроприборов также рекомендуется установить реле напряжения.

В целом, если говорить о надежности заземления в системе TN-C-S, безопасность эксплуатации заземленных электроприборов можно обеспечить только при выполнении регулярных проверок сети от питающей подстанции до главного распределительного щитка дома и своевременного устранения возможных нарушений со стороны поставщика электроэнергии.

Также стоит отметить, что ни в системе TT, ни в системе TN-C-S нельзя гарантировать абсолютную защиту от поражения электрическим током в случае возникновения опасного потенциала. Поэтому необходимо обязательно устанавливать устройство защитного отключения в распределительный щиток.

В такой ситуации, если происходит возможная утечка тока на заземленный корпус, устройство защитного отключения (УЗО) немедленно прерывает электроснабжение. Некоторые варианты устройств защитного отключения также включают дополнительную функцию защиты от перепадов напряжения, это означает, что они объединяют в себе две защитные функции в одном устройстве.

Выводы

Правильная защита от обрыва нулевого провода, перепадов напряжения и утечки тока является ключевым аспектом обеспечения безопасности электропроводки и электрооборудования в доме или офисе. Следует принимать меры по установке соответствующих устройств и регулярному техническому обслуживанию системы, чтобы предотвратить возможные аварийные ситуации и минимизировать риски для людей и имущества.