Az ipari és háztartási elektromos hálózatok csatlakoztatása általános elven alapszik – minden fogyasztó egy 380V feszültségű háromfázisú transzformátor alállomáshoz csatlakozik. Az áram mozgását a vezetékekben és az elektromos készülékek működését fázisok és egy közös semleges vezeték biztosítja. Amikor a nulla megszakad az egyes hálózati részekben, beleértve az egyfázisúakat is, fennakad a villamos energia áramlása, amely a fogyasztóra nézve különböző következményekkel fejezhető ki. De az ilyen változások a tömeges kár típusától és helyétől függenek.

Mi a nulla törés?

A kérdés teljes megválaszolásához példákat kell adni egy háromfázisú tápegység bemeneti áramkörének rendszeres működésére. Példaként egy egyszerűsített verziót adunk meg egy bemenettel egy emeletes kapcsolótáblához.

1. séma: A rendszer normális működése

Amint az ábrán látható, a padlón lévő apartmanok mindegyike külön fázisból (L1 – L3) és egy közös nulláról van táplálva. Mi képezi a 220 voltos fázisfeszültséget az egyes lakások háztartási hálózatában (L1N = L2N = L3 = 220 V.). Ebben az esetben a TN-CS áramkört használják, ahol a PE földi buszt használják, amely nullára van kötve az épület kapcsolóberendezésében. Az adott rendszer kiegyensúlyozott, mivel a fázisvezetékek terhelési áramát a nulla vonalon keresztül összegzik, ami csökkenti a fázisfeszültség egyensúlyhiányának valószínűségét.

Vegye figyelembe, hogy ezt a jelenséget teljesen nehéz teljesen kiküszöbölni, mivel az egyes fázisok terhelésének ellenállása eltérő lehet. Például a_1-es lakásban klímaberendezés és mosógép van bekapcsolva, a_2-es lakásban a tulajdonos beindított egy kazánt és egy elektromos tűzhelyet, a_3-os lakásban pedig nincsenek bérlők, és az összes háztartási készülék le van választva a hálózatról. Ennek eredményeként a feszültség kiegyensúlyozatlansága bekövetkezik egy háromfázisú áramellátó rendszerben.

Lásd még: Minél jobb szigetelni egy házat – a hőszigetelő anyag megválasztása

Most vegyük fontolóra a hálózat működését rendellenes módban, amikor nulla leégés történik.

A védőföldelés hatálya

A védőföldelést legfeljebb 1 kV feszültségű elektromos berendezésekben használják:

1. – egyenáramú hálózatokban, ahol a forrás földelt középpontja van;
2. – egyfázisú váltakozó áramú hálózatokban, földelt csatlakozóval;
3. – háromfázisú váltóáramú földelt hálózatokban, földelt nulla esetén (TN – S rendszer; ezek általában 660/380, 380/220, 220/127 V hálózatok);

A védőföldelés célja az esetleges áramütés elleni védelem. Például olyan helyzet állt elő, amikor a szigetelés megsérült az elektromos berendezés belsejében, és a berendezés háza (például mosógép vagy hűtőszekrény) feszültség alá került. Ebben az esetben rövidzárlati áram keletkezik, amelyre a védelem (automatikus gép vagy csatlakozók) reagál, és azonnal leválasztja az elektromos berendezést a hálózatról.

Az egyfázisú rövidzárlati áramkör kialakulása (vagyis rövidzárlat a semleges és a fázisvédő vezetékek között) abban az esetben fordul elő, ha a fázisvezeték rövidzárlatos az elektromos fogyasztó semlegesített házához. Az egyfázisú rövidzárlati áram által okozott védelem működése miatt a megrongálódott elektromos szerelvény leválasztásra kerül a hálózatról.

A villamos telepítés gyors leválasztásához megszakítókat és biztosítékokat lehet használni, amelyek védelmet nyújtanak a rövidzárlati áramok ellen. Szintén erre a célra használnak beépített hővédelemmel ellátott mágneses indítókat, hőrelékkel ellátott kontaktorokat, amelyek túlterhelés elleni védelmet nyújtanak stb.

Mi történik az elektromos hálózatban, ha nulla törés van?

Tekintsük külön a háromfázisú hálózat üzemmódjának változását, amikor a fő nulla megszakad, és azt, hogy az egyfázisú elektromos vezetékek hogyan fognak viselkedni, ha a semleges vezető kiég a bemenetnél.

Nulla kiégése háromfázisú hálózatban

Változtassunk az 1. ábrán baleset következtében, nevezetesen a nulla leválasztásával.

Nulla csomagtartó-vezeték levágva

Ebben az esetben a közös semleges vezeték megszakadása ahhoz vezet, hogy az elektromos áram mozgása leáll. Ennek eredményeként az összes R1-R3 apartman a "csillag nulla vonal nélkül" kapcsolattípus szerint működik. Más szavakkal, ha a nulla megtörik, minden lakás nem fázist, hanem hálózati feszültséget kap.

Az 1. és 2. apartmanok vázlata

Például azt javasoljuk megfontolni, hogy hogyan alakul a helyzet az 1. és a 2. lakásban. Az elektromos eszközök terhelését ebben az áramkörben összegzik, amikor az I12 áram áthalad rajta. Ennek megfelelően a lakások feszültségszintjét a hálózathoz csatlakoztatott eszközök terhelésétől függően állapítják meg. Vagyis: U1 = I12 * R1 és U2 = I12 * R2. Ebből következik, hogy az áramerősség teljes értéke I12 = U12 / (R1 + R2) lesz:

Felhívjuk figyelmét, hogy az áramkör teljes feszültsége megegyezik a lineáris feszültséggel ebben az elektromos hálózatban, vagyis U12 = 380 volt. De ugyanakkor az U1 és U2 indikátorok 0-380 volt tartományban változhatnak, és természetesen jelentősen eltérhetnek egymástól. Ezeket az értékeket befolyásolhatja mind az egyes lakások csatlakoztatott eszközeinek terhelése, mind pedig aktív és passzív alkatrészei.

Ennek eredményeként, ha problémák merülnek fel a transzformátor nullával (nulla forrás), nagy a valószínűsége a hálózathoz csatlakoztatott eszközök meghibásodásának. Ennek oka a hálózat feszültségszintjének növekedése.

Nulla törése egyfázisú hálózatban

Ebben a helyzetben a következmények nem lesznek olyan szomorúak, mint a fent leírt esetben, de ennek ellenére, ha a TN-C rendszer vezető nullája kiég, ez komoly veszélyt jelenthet az emberi életre.

Nulla kiégése egyfázisú fogyasztói áramkörben

Egyfázisú terhelések esetén a nulla törés megegyezik a feszültség kikapcsolásával, kivéve azt a tényezőt, hogy az életre veszélyes potenciál a fázisvezetőn marad. Sőt, ott is megjelenik, ahol korábban védő nulla volt az aljzatok érintkezőiben. Ha az elektromos készülékek eseteit működő nullával alapozták meg, akkor a negatív következmények valószínűsége nagyon magas. A TN-CS rendszerekben a kockázati tényező jelentősen csökken PEN-vezető használatával.

Lásd még: Hogyan és hogyan kell szigetelni a fűtőkazánt, hogy a víz a lehető leghosszabb ideig forró maradjon

A háromfázisú hálózat semleges vezetékének jellemzői

Az iparban az elektromos hálózat lehet delta vagy csillag. A lakosság szükségleteihez egy hálózatot használnak a "csillag" séma szerint, nulla vezetővel. Mint tudják, a háromfázisú hálózat három fázisát 120-zal elmozdítják egymáshoz képest. A semleges vezetőben a 120-mal eltolt áramok kölcsönösen kompenzálódnak.

Csillagterhelés kapcsolási rajz

Minden fázisban azonos terhelés mellett a teljes semleges áram nulla lesz. Ez az ideális. A valóságban az egyes fázisok terhelése más, mert egy bérház összes terhelésfogyasztója nincs bekapcsolva következetesen, különböző időpontokban és más teljesítménygel.

Ezért a semleges vezeték háromfázisú hálózatának áramai eltérnek a nullától. De mindazonáltal, egy 50 Hz-es hálózatnál a semleges vezetékben az áram alacsonyabb lesz, mint a fázisvezetékek áramai. Ezért 50 Hz-es háromfázisú hálózatoknál a semleges vezeték keresztmetszetét kétszer alacsonyabbra vesszük, mint az első fázist. A hálózat ilyen jellemzői az elmúlt éveknek tulajdoníthatók.

Fázis egyensúlyhiány egy háromfázisú hálózatban, a semleges vezetékáram nem nulla

Mi változott a modern elektromos hálózatban? A kapcsoló tápegységek technológiájának megjelenésével az 50 Hz frekvencia mellett magasabb harmonikusok kezdtek jelen lenni a hálózatban. Ha korábban csak lineáris terhelést csatlakoztattak a hálózathoz (fűtőelemek, motorok, izzólámpák), akkor most a nemlineáris terhelések impulzus jellegű áramellátással is kiegészültek.

Minden impulzusforrás rendelkezik kondenzátorral ellátott diódahidakkal, amelyek az impulzusgenerátor frekvenciájával időnként megváltoztatják ellenállásukat (be- és kikapcsolás). Így amikor egy impulzusforrás működik, rövid impulzusok jelennek meg a hálózatban. Ezen rövid impulzusok jelenléte számos negatív következménnyel jár.

Hogyan védekezhet?

Miután megismerte a nulla elvesztésének veszélyét, javasoljuk megfontolni a jelenség elleni védekezés lehetőségeit:

• El kell kezdeni az elektromos vezetékek helyes telepítését. Ha a létesítmény áramellátására háromfázisú áramellátási rendszert terveznek használni, akkor annak kiszámítását úgy kell elvégezni, hogy a lehető legkisebb legyen a fázis egyensúlyhiányának valószínűsége. Vagyis szisztematikusan el kell osztani a terhelést az egyes vonalakon.
• Az egyes fázisok terhelését kiegyenlítő eszközöket be kell vonni a hálózat irányításába. Ráadásul ideális esetben ezt a munkát az üzemeltetők bevonása nélkül kell elvégezni, vagyis a nulla megtörésekor automatikusan el kell végezni.
• Lehetővé kell tenni a fogyasztói kapcsolati rendszer azonnali megváltoztatását. Ez lehetővé teszi a beállításokat, ha a tervezési szakaszban nem vették megfelelően figyelembe az egyes szakaszok terhelését, vagy az új létesítmények üzembe helyezése miatt nőtt az áramfogyasztás. Vagyis kritikus helyzet esetén lehetővé kell tenni a hatalom megváltoztatását. Példaként említhetjük azt az opciót, amikor egy bérházat nagyobb terhelésű vonalra visznek át, hogy "hígítsák" a nulla megtörésekor bekövetkező fázis egyensúlyhiányt.

A fenti opciókban globális szinten figyelembe vettük a torzulás elleni védelmet, a végfelhasználó sokkal könnyebben tudja biztosítani a szükséges védelmi szintet. Ehhez elegendő egy feszültségfigyelő relét telepíteni, amelyben feltünteti a megengedett minimum és maximális szintet. Általános szabály, hogy ez a norma ± 10% -a.

Összefoglaljuk

Természetesen a balesetek valószínűsége véletlenszerű, az ilyen helyzetekben maximálisan meg lehet tenni a szükséges intézkedéseket a védelem biztosítása érdekében. De emellett nem lesz felesleges a vészhelyzetet időben meghatározni a jellegzetes jelei alapján. Először is, a nulla fővezeték kiégése a hálózat túlfeszültségéhez vezet. Miután megtalálta ennek a jelenségnek az első jeleit, kapcsolja ki az összes elektromos készüléket.

Gyorsan és önállóan szinte lehetetlen. Ennek időintervalluma túl rövid, ezért az elektromos panelre speciális eszközöket kell telepíteni, amelyek reagálnak a nulla törésre. Amint a feszültség meghaladja a beállított határértékeket, a feszültségfigyelő relé védő kikapcsolást hajt végre.

Nem szabad teljesen megbíznia a biztonsági rendszerben. Előfordulhat, hogy ha a feszültség-túlfeszültségek jellemző jelei vannak, akkor az áram nem kapcsol ki. Ezért van értelme felsorolni a jelenség legvalószínűbb megnyilvánulásait:

• Villódzó izzólámpák . Legérzékenyebbek a nulla törés okozta feszültségesésre. Az energiatakarékos világítótestek és a LED-lámpák nem reagálnak annyira a változásokra.
• A beépített védelemmel ellátott elektronikus eszközöket általában leválasztják az áramellátásról. Vagy nem indulnak el. Ilyen műveleteket az impulzus tápegységek védelme reagál a feszültség túlfeszültségeire. Jellemző, hogy egy ilyen reakció korábban kiváltható, mint a feszültség relé. De ez nagyban függ a gyártótól és az elektromos hálózatok védelmének megvalósításától, valamint az elektromos csatlakozás megbízhatóságától.
• Egy másik jellegzetes tünet a kapcsoló hőmérsékletének emelkedése . Még akkor is, ha nem figyelt a lámpák villogására, ez a megnyilvánulás aggodalomra ad okot.
• Az elektromos készülék csatlakoztatásakor a szikrázás nulla törést jelezhet az egyfázisú fogyasztó bemenetén. Még ha nulla törésen kívüli tényező is okozza, ez nagyon rossz jel.
• A bemeneti megszakítók spontán kioldása szintén jelezheti a túlfeszültséget. Az ilyen reakció a nulla törésre tipikus, ha elektromos fűtőberendezéseket kapcsolnak be, például elektromos kemencét, kazánt, vízforralót stb.
• A bevezető elektromos panel megkülönböztető hangjai szintén jelezhetik a feszültségesést. Ilyen helyzetben ajánlatos kikapcsolni az áramellátást és megvárni a sürgősségi csapat érkezését. Nagy az esély arra, hogy a szállító elektromos hálózatában null-break törés történt.
• Ügyeljen arra, hogy feszültség relét szereljen be az elektromos hálózat bemenetére . Ideális esetben kívánatos ezt a rendszert lemásolni egy ház vagy lakás feszültségstabilizátorával. Egy ilyen eszköz, amely egy relével párhuzamosan működik, lehetővé teszi az adott feszültségszint fenntartását az áram kikapcsolása nélkül.

Valójában csak a többrétegű védelem nyújt maximális biztonságot.