Почему на нулевом проводе появляется напряжение

На нулевом проводе напряжение! Откуда оно взялось, и как с этим бороться!

Здравствуйте уважаемые посетители сайта «Помощь электрикам». Как мы знаем, Напряжение это разность потенциала между разноименно заряженными частицами. И в стабильно работающей сети напряжение возникает между нулевым проводом, и фазой.

Здравствуйте уважаемые посетители сайта «Помощь электрикам». Как мы знаем, Напряжение это разность потенциала между разноименно заряженными частицами. И в стабильно работающей сети напряжение возникает между нулевым проводом, и фазой. Это нормальный процесс. Но существуют такие ситуации, когда напряжение может появиться не на фазном проводнике, а на нулевом. В данной статье подробно рассмотрим, почему так может произойти, и как избежать такой ситуации.

Уже неоднократно на данном сайте мы разбирали ситуации с нулевым проводом. Напомним, что нулевой провод – это нейтраль трансформатора, имеющего во вторичной обмотке схему соединения звезда с выведенным нулем, то есть три проводника соединены в общей точке. И в соответствии со схемой нейтральный провод имеет глухое заземление, то есть непосредственно соединен с земляным проводом. Поэтому, если человек случайно коснется нулевого провода, то разности потенциала не возникнет, и его не ударит током. Все напряжение останется на фазах, или проще говоря, «с другой стороны проводников магнитопровода».

Но здесь не все так однозначно. Расстояние от заземленной нейтрали трансформатора и, например, вашей розеткой может составлять несколько километров. Поэтому может возникнуть ситуация, когда на нулевом проводе появляется ток.

Наличие напряжение на нулевом проводе определяется достаточно легко. Достаточно взять индикаторную отвертку, и поочередно вставлять в отверстия розетки. В нормальном режиме, в одном отверстии индикатор отвертки загорится, в другом нет. Если же в обоих отверстиях индикатор горит, то это свидетельствует о неисправности системы в целом. В чем же дело?

Немного теории.

Ток течет всегда от большего сопротивления к меньшему. В нашей сети он течет до места соединения нулевого провода с шинами. И это процесс называется падением напряжения. И данный процесс имеет закономерность. Чем больше сопротивление, тем больше будет значения напряжения на нулевом проводе относительно заземляющей шины.

Для лучшей наглядности стоит привести пример с реальными цифрами.

Итак, у нас имеется проводник с сечением 1,5 кв. мм. На 1 метр его сопротивление будет составлять порядка 0,015 Ом. Подустим, что расстояние между квартирной розеткой и вводным щитком с нулевой шиной, 25 метров. Легко можно посчитать сопротивление всего проводника 25*0,015=0,375 Ом. Вычислим так же падение напряжения на данном участке. К примеру при нагрузке в 16 А оно будет равно 0,375*16=6В. И вроде бы падения напряжение имеет небольшое значение, и проводка в целом соответствующего сечения и материала, но все равно риски напряжения на нуле есть.

В энергосистеме квартир, ноль имеет функцию так же уравнителя. То есть если нагрузка по фазам распределена неравномерно, одна квартира на однйо фазе потребляет 16 А, друга на другой 10 А. а третья и вовсе не потребляет, то по нулю пойдет уравнивающий ток. А если учесть неидеальность контактных соединений, в том же нулевом проводе с нулевой шиной (ржавый болт, обильная краска, слабый контакт), то сопротивление проводника может вырасти на 1,5-2 Ом. А это примерно 60-80В при уравнении тока на нуле в 40 А. А если еще и сопротивление проводника до квартир большое, и соответственно падение напряжения в 40-50 В, то суммарно на нуле может появиться напряжение в 10-120 В. Данное значение, уже серьезно может ударить человека.

Что в таком случае делать, и как себя обезопасить от напряжения на нуле. В целом на работу приборов это не влияет, но все же несет опасность при прямом прикосновении человека. Полностью искоренить данный недуг без управляющей компании вам вряд ли и удастся. Ведь ремонт будет очень дорогим и трудоемким, это и замена всех проводов в вводных шкафах, и замена подходящих кабелей и ВЛ, ревизия всех щитков.

Писать заявки и самим при этом быть «начайку», считать нулевой провод таким же опасным как и фазный. При ремонтах проводки или отдельных элементов, всегда отключать и нулевой провод и фазу.

НАПРЯЖЕНИЕ НА НУЛЕВОМ ПРОВОДЕ

Давайте разберемся почему на нулевом проводе появляется напряжение, чем это грозит и что следует предпринять для предотвращения возможных неприятностей и последствий.

Сразу обратимся к схеме (рис.1) и определим основную причину появления напряжения там, где его по определению быть не должно.

Для этого немного видоизменим рисунок (рис.2) и рассмотрим распределение потенциалов на различных участках электрической цепи. В данном случае цепь берем однофазную, как сделано в квартирах и большинстве частных домов.

• с одной стороны обмотки трансформатора берем фазу (L);
• другая заземлена (N).

Земля является точкой нулевого потенциала, фаза – источником напряжения 220 Вольт, ток течет от фазы через потребитель на ноль, далее на землю.

В контексте данной статьи под напряжением будем понимать разность потенциалов (как и положено) между рассматриваемыми точками (1 или 2) и точной нулевого потенциала (0).

• I=U/R;
• U=I*R.

Итак, нулевой провод от потребителя до ТП обладает сопротивлением Rn. Кстати, чем больше ток (мощнее нагрузка) тем падение напряжения, а значит потенциал в точке 2 выше.

Другое дело, что при нормальных условиях (отсутствии неисправностей и качественных соединениях) это значение невелико. Например, при суммарном сопротивлении нулевого провода 1 Ом при токе 1 Ампер падение напряжения составит 1 В.

То есть в точке 2 будем иметь 1 Вольт, что, в принципе, немного. Я здесь все упрощаю, поскольку целью является продемонстрировать причины возникновения на нулевом проводе напряжения, а не оценить его точное значение.

Кстати, обнаружить вы его не сможете, ни мультиметром, ни, тем более, индикаторной отверткой.

Если по каким то причинам наше сопротивление Rn увеличивается, например за счет нарушения где то контакта, то потенциал в рассматриваемой точке растет. Визуально это проявится уменьшением яркости свечения в квартире ламп, прекращением или ухудшением работы бытовых электроприборов.

Кстати, при прикосновении к этому месту можно получить чувствительный удар током, поскольку сопротивление вашего тела Rдоп (рис.3) создаст путь для протекания части тока, определяемого вашим сопротивлением и напряжением в точке 2. Для значений 2 кОм и 50 Вольт соответственно эта величина составит 25 миллиампер.

Это уже неприятно, особенно, если учесть, что 100 мА – смертельно опасное значение.

В месте нарушения контакта нулевой провод (пока в сеть включены потребители) будет греться и закончится это может пожаром или отгоранием нуля. Переходим к рисунку 4.

В этом случае цепь размыкается, ток по нулевому проводу не течет и потенциал в точке 2 составит полноценные 220 Вольт. Это покажет индикаторная отвертка, а прикосновение к этой части может закончиться летальным исходом.

Но, если отключить абсолютно все электроприборы, напряжение на нулевом проводнике пропадет.

При пробое фазы на корпус прибора (если он токопроводящий), на нем, естественно, будет то же самое напряжение.

Кстати, обрыв нуля может быть вызван и другими причинами, например, механическим повреждением при проведении ремонтно строительных работ. Впрочем, вопрос почему это произошло вторичен, главное следствие, которое только что мы рассмотрели.

Поскольку данная ситуация опасна при использовании электроприборов закономерен вопрос защиты.

• применение заземления;
• использования УЗО и дифавтоматов.

Защитное заземление настоятельно рекомендуется дополнять устройствами защитного отключения (УЗО) или дифференциальными автоматами, которые, кстати, могут обеспечит защиту и при отсутствии штатной системы заземления.

• заземление – что такое, как работает;
• УЗО – как работает и подключение;
• дифавтомат – принцип действия и как подключить.

* * *
© 2014-2024 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Ноль бьет током и горит индикатор: причины, что делать?

Иногда жильцы многоквартирных домов сталкиваются с неприятной проблемой, которая выявляется часто совершенно случайно. Например — при замене розетки рачительный хозяин получает ощутимый и неожиданный удар током от нулевого провода.

В этом случае определить наличие напряжения на нулевом проводе поможет простейшая индикаторная отвертка или тестер.

Каким образом возникает опасное напряжение?

Происходит это по нескольким основным причинам:

• обрыв или плохой электрический контакт нулевого проводника на питающих подстанциях, которые выступают как источники электрического тока, либо в общедомовых распределительных устройствах;
• перекос фаз в сети;
• повреждение изоляции.

Физика процесса в случае обрыва или плохого контакта рабочего ноля

Если оборвется ноль со стороны трансформаторной подстанции, то этажный щиток останется без рабочего ноля. При этом цепь протекания тока при разноименных фазах, питающих эти квартиры, замкнется от одной фазы на другую через нулевые проводники, общую нулевую шину в щите, через включенные домашние электроприборы, например холодильник.

При этом на контактах розетки возникает напряжение вплоть до 380 В. Что в свою очередь опасно не только для человека, но и для электроприборов, имеющих более низкий расчетный уровень изоляции, и неминуемо приводит к их выходу из строя.

Физика электричества в случае с перекосом фаз, возможные варианты

Перекос фаз возникает в случае, если две из трех фаз эксплуатируются с чрезмерно большой загрузкой, а третья фаза недогружена. Неравномерное распределение нагрузки по фазам особенно усугубляется во время пиков потребления в определенное время в течение суток, например вечером.

Простыми словами возникает несимметрия токов и напряжений в 3-х фазной системе, что и приводит к появлению на нулевом проводнике потенциала.

Также отклонение возникает при перегрузке в сети и из-за увеличения сопротивления нулевого провода, обусловленного возникновением высоких переходных сопротивлений в соединениях (скрутках, спайках, болтовых зажимах и т.д.), в том числе его недостаточным для безаварийной работы сечением.

Повреждение изоляции

Индикация напряжения на рабочем ноле возможна в случае утечки электрического тока при повреждении изоляции домашней электропроводки или электроприборов. Особенно большой риск существует в сетях со старой электропроводкой, отслужившей свой нормативный срок, изоляция которой безвозвратно потеряла свои диэлектрические свойства.

Что делать?

Электрический ток очень опасен, поэтому самостоятельно экспериментировать с решением этой проблемы не стоит. Во всех описанных случаях лучше обратиться в электроснабжающую организацию, либо к профессиональному электрику. В подавляющем большинстве случаев требуется проведение значительных мероприятий по оценке состояния и схем как питающих, так и домашних сетей.

В качестве профилактических мер при нарушениях в работе сети стоит рассмотреть установку реле напряжения или инверторного стабилизатора. Реле напряжения отключит домашнюю сеть при обрыве ноля, а инверторный стабилизатор дополнительно к отключению имеет функционал по регулированию уровня напряжения.

Почему на нулевом проводе появляется напряжение

Во время эксплуатации электроприборов иногда возникает ситуация, при которой они не работают или выходят из строя, причём происходит это одновременно во всей квартире.

Это указывает на проблемы с параметрами электросети и, в некоторых случаях, при проверке наличия напряжения индикатор показывает наличие напряжения на нулевой клемме в розетке. Это аварийная ситуация и для её устранения необходимо знать, почему на нулевом проводе появляется напряжение.

Почему индикатор показывает напряжение на нуле

Простейшим прибором, указывающим на наличие напряжения, является индикаторная отвёртка, показывающая потенциал между жалом прибора и землёй. При прикосновении щупа к элементу электропроводки, находящемуся под напряжением, загорается сигнальная лампочка. Чувствительность прибора зависит от конструкции индикатора:

• неоновая лампа — от 90В;
• светодиод или ЖК-дисплей — от 12В.

В обычной ситуации напряжение на нулевом проводе отсутствует или недостаточно для свечения индикаторной лампы. Если он горит, то возможны два варианта:

• На нулевом проводе находится та же фаза, что и на фазном проводе. В этом случае при измерении напряжения в розетке вольтметр покажет отсутствие потенциала. Электроприборы работать не будут, но их желательно отключить до выяснения причины неисправности. Причина этого явления чаще всего в обрыве нейтрали и напряжение должно исчезнуть после отключения всех аппаратов от сети.
• На нейтральной клемме имеется другая фаза. В этом случае напряжение в розетке или клеммах двухполюсного автомата значительно превышает 220В и может достигать 380В. Необходимо немедленно выключить вводной автоматический выключатель или все светильники и вынуть все вилки из розеток. Такая ситуация возникает при обрыве нейтрали или коротком замыкании между фазным и нулевым проводниками.

Зачем нужен нулевой провод

Электроснабжение жилых районов и большинства промышленных предприятий осуществляется при помощи трёхфазных понижающих трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены в «звезду». Средняя точка звезды соединена шиной с контуром заземления, поэтому такая схема называется «TN».

Первоначально это была четырёхпроводная система, в которой функции нейтрального и заземляющего проводников были объединены в проводнике «PEN», однако она не обеспечивала необходимый уровень безопасности. В этой схеме по нейтральному проводу протекает уравнительный ток, вызванный неравномерной нагрузкой на разных фазах.

Попадание напряжения на корпус электрооборудования может привести к электротравмам, поэтому для повышения электробезопасности в 30-е годы ХХ века была разработана пятипроводная система заземления TN-S.

Основной особенностью этой схемы является наличие дополнительного заземляющего провода РЕ, проложенного от глухозаземлённой нейтрали питающего трансформатора без каких-либо разрывов и выключателей до заземляющей клеммы в розетке или корпуса электроприбора.

Система заземления TN-S является самой безопасной из существующих, однако замена на неё ранее установленной схемы TN-С является дорогостоящим мероприятием, поэтому был разработан компромиссный вариант — система TN-С-S.

В этой схеме используется четырёхпроводная схема электропередач, в которой провод PEN во вводном щитке в здании разделяется на два проводника — PE и N. Место разделения подлежит обязательному разделению.

Справка! Требования к различным системам заземления указаны в ПУЭ п.1.7.

Напряжение между фазой, нулем и заземлением

Современная квартирная электропроводка выполнена при помощи трёх проводов — фазный «L», нейтраль «N» и заземление «РЕ». Напряжение между ними нормируется ПУЭ и другими нормативными документами и определяется техническим состоянием сетей электроснабжения.

Какое напряжение между нулем и заземлением

В идеальных условиях напряжение между нейтральным и нулевым проводниками отсутствует. Именно такая ситуация возникает возле нулевой точки трансформатора или места разделения проводника PEN на РЕ и N во вводном щитке в здании, но по мере увеличения длины нейтрального провода между этими проводниками появляется и растёт напряжение.

Это связано с тем, что нагрузка по фазам в трёхфазной сети распределена неравномерно и по нейтрали протекает уравнительный ток, отсутствующий в заземляющем проводе. Соответственно, в этом проводнике происходит падение напряжение и разность потенциалов между землёй и нейтралью составляет именно эту величину.

Такое напряжение не нормируется ни в одном из документов, но на практике при большой протяжённости линий электропередач может достигать 20-30В или даже больше. В некоторых случаях между этими клеммами можно даже подключить лампочку 12-36В.

Кроме обычного падения напряжения из-за протекания уравнительных токов возможно значительное напряжение между нейтралью и землёй в аварийной ситуации, вызванной обрывом нулевого провода и (или) коротким замыканием между нулём и фазой.

В этом случае уравнительный ток отсутствует, индикатор показывает напряжение на нулевом проводе, а в сети появляется перекос фаз. При этом напряжение между этими нулём и заземлением может достигать 220В.

Напряжение между фазой и нулевым и заземляющим проводниками

Напряжение между фазой и нулевым и заземляющим проводниками так же может быть различным:

• Возле трансформаторной подстанции оно одинаковое. Из-за отсутствия падения напряжения в проводах оно равно выходному напряжению трансформатора;
• На значительном удалении от подстанции разница в напряжении между фазой и нулевым и заземляющим проводниками определяется падением напряжения в нейтральном проводе. Поэтому разность потенциалов между фазой и нейтралью может быть как больше, так и меньше, чем между фазой и землёй.
• При обрыве нейтрали напряжение между фазой и землёй составляет 220В, а между фазным проводом и нейтралью может достигать 380В. Это может привести к выходу из строя всех подключённых к сети электроприборов.

Совет! Для защиты бытовых приборов от перенапряжения желательно установить сразу после вводного автомата реле напряжения РН.

Почему ноль бьется током

При прикосновении к элементам, находящимся под напряжением, человек попадает под разность потенциалов между местом контакта и землёй, поэтому в обычных условиях ноль током ударить не может.

Наличие значительного потенциала на нейтральной клемме указывает на аварийную ситуацию. Существует несколько причин, почему на нулевом проводе появляется напряжение.

Обрыв нуля в квартире

Самой частой причиной того, что горит индикатор на нуле, является обрыв или плохой контакт на соединении в цепи нейтрального проводника. В том случае, если обрыв произошёл в однофазной электропроводке в квартире, напряжение на нулевую клемму попадает через включённые в розетку электроприборы на обоих контактах будет присутствовать одна и та же фаза.

Поэтому между ними будет отсутствовать разность потенциалов и при измерении напряжения вольтметром прибор покажет его отсутствие.

Такая ситуация чаще всего возникает при проведении ремонтных работ в помещении и не приводит к выходу из строя электроприборов. Кроме того, обрыв нуля может быть при выходе из строя автоматического выключателя.

Обрыв нейтрали в питающем кабеле

Намного хуже, если оборван нейтральный провод на участке между этажным щитком и местом разделения проводника PEN на РЕ и N или подключением нейтрали к питающему трансформатору. При этом по кабелю перестаёт протекать уравнительный ток и на этой клемме появляется напряжение.

Его величина, а так же напряжение в розетке зависит от равномерности распределения нагрузки по фазам и может достигать 220 и 380В соответственно. В этом случае необходимо немедленно отключить вводной автомат и обратиться в электроснабжающую компанию.

Замыкание фазы на нуль

Ещё одной причиной того, почему нулевой провод показывает напряжение, может быть короткое замыкание между фазным и нулевым проводниками с последующим перегоранием нейтрали. Чаще всего это происходит в воздушных линиях электропередач. При этом на нулевой клемме в розетке появляется ещё одна фаза и напряжение в сети составит 380В.

Необходимые действия такие же, как и в предыдущей ситуации — выключить питание линии и обратиться в соответствующие службы.

Наведенное напряжение

Наведённое напряжение, или наводка, может появляться на отключённых проводах линии электропередач большой протяжённости, проложенных рядом с действующей линией высокого напряжения.

В этом случае провода являются как бы обмотками трансформатора и на отключённой линии может появиться напряжение, достаточное для получения электрического удара. Ток при этом будет небольшим, но достаточным для того, чтобы испытать неприятные ощущения. Поэтому перед работой на отключённых кабелях необходимо проверить, есть ли напряжение на нулевом проводе.

Справка! Человек ощущает 0,01А переменного тока, протекающего через тело, а смертельным является 0,1А.

Перекос фаз

В частном секторе, сельской местности и в отдельностоящих зданиях, расположенных на значительном удалении от трансформаторной подстанции может быть ещё одна причина, почему ноль бьётся током. Это связано с падением напряжения в нейтральном проводнике при протекании по нему уравнительных токов.

Большинство воздушных линий было проложено ещё в советское время, когда самым мощным электроприбором был утюг, а на вводе в квартиру устанавливался предохранитель 5А.

Сейчас во многих домах имеются кондиционеры, электрические бойлеры, а обогрев частных домов осуществляется при помощи электроотопления. Это приводит к росту тока в проводах и, как следствие, уравнительных токов.

При этом в проводах происходит падение напряжения, в результате чего фазное напряжение может понизиться до 170-180В, а на нулевом проводнике оно может достигать 20-30В.

Устранить такую неисправность невозможно, для этого необходимо менять линии электропередач, поэтому в подобных ситуациях рекомендуется установить стабилизатор.

Важно! Пониженное напряжение так же может привести к выходу из строя электроприборов, особенно имеющих электродвигатели — холодильники, стиральные машины или кондиционеры.

Вывод

Существует ряд причин, почему на нулевом проводе появляется напряжение:

• плохой контакт или обрыв нейтрали;
• питающего кабеля недостаточного сечения;
• неравномерного распределения нагрузки по фазам;
• большой протяжённости линии и однофазной нагрузки;
• короткого замыкания между фазным и нейтральным проводами.

В большинстве случаев такая ситуация является аварийной и требует немедленного отключения питания.