Нулевой провод: назначение, принцип действия, обозначение и отличия от фазного провода

На чтение 8 мин Просмотров 8.7к. 17.07.2019 17.07.2019

Для уравнивания напряжения между фазами в электроустановках используется нулевой провод. Этот провод играет важную роль в предотвращении перегрева устройств и предотвращении возгораний. Нулевой провод является частью нейтрали — общей точки генераторной или трансформаторной обмотки, которая часто соединяется в схеме «звезда».

1. Что такое нулевой провод
2. Принцип работы
3. Режимы работы
4. Чем опасно повреждение нулевого провода
5. Реакция электроприборов на обрыв нуля
6. Задачи и назначение нулевого провода
7. Повторное заземление
8. TN
9. TN-С
10. ТТ
11. IT
12. Что такое заземление и нейтральный провод
13. Схема подключения нейтрального провода и заземления
14. Правила подключения нейтрали

Что такое нулевой провод

Нулевые провода в электрощитке (синий цвет)

При работе с электричеством важно понять, что такое рабочий и защитный нулевой провод. В первом случае он выравнивает напряжение по фазе, во втором – защищает зануление. Пользователи ошибочно считают, что нейтральный проводник является исключительно заземлением. Его главная функция – соединение нейтралей установок в трехфазной цепи.

При подаче различной нагрузки на каждую из фаз происходит смещение нейтрали – симметрия напряжений нарушается. Одним потребителям подается повышенное напряжение, другие получают пониженное. При низком напряжении электроприборы функционируют со сбоями, при высоком – подвергаются перегрузке и загораются. Задача нуля – уравнять повышенные и пониженные показатели, обеспечив баланс электросети.

В ПУЭ установлена расцветка нулевого провода – голубая, которая соответствует европейским стандартам.

Принцип работы

TN-S

В новостройках и домах старой застройки схема передачи энергии принципиально отличаются. Электросеть новостроек сконструирована по принципу TN-S:

• электричество поступает от трансформаторов со вторичной обмоткой, соединенной по типу «звезда» (провода, сходящиеся в нулевой точке);
• вторая часть концов кабелей отводится к клеммам А, В, С, также соединенных в нулевой точке, и подключается по заземляющему контуру к подстанции;
• высоковольтный провод с нулевым сопротивлением разделяется на защитный РЕ (желто-зеленый) и рабочий N (голубой).

В общем распредщитке новостройки подводятся 3 фазы, защитный проводник и нейтральный провод.

Дома старой застройки не имеют защитной проводки. Там реализована устаревшая четырехпроводная система TN-C:

• нулевой заземленный проводник находится в распределительной коробке;
• фаза и ноль от трансформатора подкинута к зданию через подземные или надземные высоковольтные кабели;
• провода соединяются в щитке ввода, образуя трехфазную систему с рабочим напряжением 220 или 380 В;
• от щитка выполняется разводка проводки на квартиры и подъезды;
• потребители получают электроэнергию от проводов одной из фаз через сеть с напряжением 220 В;
• разница в нагрузке устраняется за счет подвода нулевого N-провода.

Схемы подключения старых домов к электросети являются устаревшими и небезопасными.

Режимы работы

Существуют следующие режимы нейтрали электрических сетей:

• глухозаземленный (сети на 380 вольт– 110 киловольт) – потенциалы нейтрали и земли одинаковы;
• изолированный (сети на 6, 10 и 35 киловольт) – между нейтралью и землей наблюдаются незначительные утечки тока;
• часть электросети с небольшим импедансом сопротивления и сопротивлением земли.

Применяют нейтральный провод для предупреждения аварийных скачков напряжений по фазе, с целью релейной защиты от замыканий фазы на землю, а также для обеспечения надежности работы электроприборов.

Чем опасно повреждение нулевого провода

Перегрев нулевых проводов из-за плохого контакта

Ноль повреждается при механических воздействиях, коротких замыканиях, некачественном подключении или в результате старости проводки. Обрыв нейтрали:

• PEN-проводник в кабеле питания – остается один заземляющий контур, который визуально не заметно;
• сгорание проводника в распредщитке – фазные проводники перекашиваются, показатель напряжения увеличивается до 380 В;
• обрыв в щитке квартиры – в розетках остается вторая фаза, бытовая техника от них не запитывается.

Повреждение нейтрали исключает равность потенциалов сетей с различной нагрузкой, в результате чего может сгореть бытовая техника. Изоляция в таких случаях пробивается. В старом жилом фонде со схемой подключения TN-C (нуль – защитный проводник) при поломках существуют риски поражения током. В новостройках повреждения нуля приводит к тому, что при касании к технике чувствуются легкие разряды тока.

Разряды тока от прикосновений к корпусу оборудования также свидетельствуют о его неисправности.

Реакция электроприборов на обрыв нуля

При обрыве нуля на фазу с большим количеством потребителей увеличивается нагрузка. Напряжение при этом снижается. На фазе с меньшим числом потребителей наблюдается резкое повышение напряжения. Электроприборы могут:

• работать со сбоями;
• ломаться или сгорать при подключении к сети;
• биться током, если не выполнялось заземление.

Последствием повреждений нейтрали является выход из строя дорогостоящего оборудования с чувствительностью к колебаниями сети. Чтобы устранить электроопасность, требуется поставить индивидуальный щиток с ограничителем напряжения. При перепадах он быстро выключит питание.

Задачи и назначение нулевого провода

Вводные нули на квартиры

Монтажная роль жильного нейтрального провода – соединение зануленных элементов электрических установок с нейтралью глухого заземления. Фактически он уравнивает разницу потенциалов фаз, отводит токи от участков с замыканием проводки, предотвращает травматизм и равномерно распределяет нагрузку по всем квартирам.

Система подводки по типу «звезды» имеет векторные показатели, идентичные подстанции трансформатора. Соединение является надежным, но только при условии качества проводов и соблюдения правил их соединения.

Повторное заземление

Повторным заземлением нулевого проводника является защита, установленная на определенных правилами ПУЭ промежутках на всей протяженности нейтрали. В задачи повторного заземления включается снижение силы напряжения в нулевом проводе и электроприборах, которые были занулены относительно грунта. Это свойство целесообразно в качестве защиты от обрыва нулевого провода и при пробое электрического напряжения на корпус электрических приборов.

Чтобы сделать повторное подключение, необходимо провести непрерывную нейтраль от щитка до нулевых проводников. В условиях многоэтажек для повторного заземления применяют различные системы.

TN

Трансформаторная нейтраль в электрике заземляется, а доступная часть присоединяются к ней через нулевые защитные проводники. В нормальном режиме электроприемник под напряжением не находится. Система TN бывает:

• TN-S – защитный и нулевой проводник разделяются по протяженности всей магистрали;
• TN-C-S – функции проводов РЕ и N совмещаются в одном части проводника, выведенного от трансформатора.

Если коммуникации подключаются в частном доме, используются естественные заземлители – металлические штыри в грунте. Нормативные документы не рекомендуют применять естественные проводники, поскольку невозможно рассчитать сопротивление, которое дает почва при растекании тока.

TN-С

TT

Заземление в домах, построенных до середины 90-х, для которой использовался четырехпроводной способ – 3 фазы и 1 нуль. Защитную и рабочую функции нейтрали выполняет общий проводник на протяжении всей магистрали. Запитка потребителей происходит от PEN-кабеля. Он же задействуется для заземления.

ТТ

IT

Применяется для подачи электроэнергии в загородных и сельских условиях. Ток поступает по линиям электропередач на опорах. Установки разрешены в случаях, когда TN сделать невозможно или очень дорого. При подаче повышенного тока на приборы цепь питания выключается полностью через УЗО.

IT

Сеть с изолированной нейтралью трансформатора. Отводится от грунта или заземляется через приемник с большим сопротивлением. Линия земли проводится по отдельной шине, а на ней уже подключаются контакты розеток. Организация системы целесообразная для образовательных, медицинских учреждений.

Что такое заземление и нейтральный провод

Функция нейтрального проводника N – баланс потенциалов нескольких фаз и обеспечение потребителей током. Нулевой провод соединяется с глухозаземленной нейтралью трансформатора. В частных домах используется однофазный тип подключения с помощью нулевого и фазного кабеля. Для соединения нуля и земли используется заземляющий контур. Сама нейтраль маркируется изоляцией голубого цвета.

Проводник заземления обеспечивает безопасность электролинии при поломке. Его нормальный режим работы – проводной, при критических сбоях потенциал тока отводится в почву. Кабель РЕ маркируется при помощи сине-желтого цвета.

Нейтраль и защита в одном проводе обозначаются PEN, маркируются голубым цветом с желтыми и зелеными полосками на концах.

Схема подключения нейтрального провода и заземления

В МЭК-364, ГОСТе 30331.1-95 приводятся схемы подключения сети, нагрузка которой равняется 380 Вольт. По этой причине в квартире рекомендуется применять одну из систем.

Отдельная линия заземления TN-CS. Нейтральный щитки и защитные проводники домашнего коммутатора соединяются друг с другом. При наличии двух проводов PEN-кабель в определенной точке разделяется на нейтраль и защиту. Провода PE подкидываются к проводникам N. Защита схемы зависит от точки обрыва:

• До места разделения. Фазный проводник и устройство зашиты отводят напряжение в нейтраль, а от нее – на провод защиты.
• После места разделения. Опасное электричество не передается на корпус бытовой техники, а сразу передается на провод защиты.

В многоэтажках не всегда получается сделать подобную заземляющую линию.

Отдельный заземляющий контур TN-S. Заземление сети осуществляется на месте нейтральной трансформаторной точки, откуда проводка выводится на устройства. Трехфазная квартирная сеть с полностью изолированной проводом-нейтралью является максимально защищенной от сбоев. Нулевой проводник, поврежденный на любом участке, не взаимодействует с защитным, поэтому не имеет рисков для человеческого здоровья. Единственная проблема – временное отключение техники.

Правила подключения нейтрали

Глава 1.7 ПУЭ подробно рассматривает электрическую безопасность при заземлении. В «Библии электрика» сказано:

• для электрических установок напряжением более 1 кВ требуется глухозаземленная нейтраль, отводящая большие токи замыкания в грунт;
• для оборудования до 1 В можно использовать изолированную или глухую нейтраль;
• глухозаземленную нейтраль обязательно зануляют и присоединяют к линии заземления через трансформатор;
• заземление и нейтраль выполняются при помощи медных (сечение 4 мм2), алюминиевых (сечение 6 мм2), изолированных (1,5 мм2 и 2,5 мм2) кабелей;
• соединенные в одной скрутке кабели из меди должные иметь сечение 1 мм2, из алюминия – 2,5 мм2;
• если от щитка квартиры или этажа протягивается 3 провода, используется защитная нейтраль;
• если групповую сеть выполняют при помощи двух кабелей, нейтраль защиты протягивается от ближнего щита;
• к нулю присоединяются все домашние приборы – чайник, кондиционер, компьютер, стиралка, кипятильник, холодильник.

При условии правильной схемы подключения защитный нулевой провод сможет предотвратить разрушение электросети и травмы в случаях короткого замыкания. Нейтраль равномерно распределяет нагрузку по всем линиям, этажам и квартирам многоэтажки. При ее первичном и повторном подключении стоит руководствоваться ПУЭ.

Почему появляется тока в нулевом проводе?

Ток в нулевом проводе появляется в электрической сети с заземленной нейтралью. Это происходит из-за неравномерного распределения нагрузки на фазовых проводах, которые образуют трехфазную сеть. В идеале, при равномерной нагрузке на фазовые провода, ток в нулевом проводе должен быть равен нулю.

Однако, когда нагрузка на фазовых проводах не сбалансирована, то есть на одном из фазовых проводов нагрузка выше, чем на других, то в нулевом проводе может появиться ток. Это происходит из-за несимметричного распределения напряжения на фазах, которое приводит к тому, что в нулевом проводе образуется разность потенциалов, и ток начинает течь.

Появление тока в нулевом проводе может привести к опасным ситуациям, таким как перегрузка проводов и оборудования, повреждение устройств и повышенный риск возникновения пожара. Поэтому необходимо следить за сбалансированностью нагрузки и правильно разводить провода в электрической сети, чтобы минимизировать риск появления тока в нулевом проводе.