Меню

Возникновение тока в нуле

Почему «ноль» бьется током?

Иногда и на нулевом контакте в розетке может возникнуть напряжение. Что с этим делать? Решаем проблему «бьющегося» нуля.

Почему «ноль» бьется током?

Появление фазы на нуле — довольно частое явление. Ничего хорошего в этом нет: такого быть не должно. В чем может быть проблема, что проверить в своей квартире или щитке? Как правило, тут ничего сложного.

1 Обрыв нуля

Первая причина возникновения напряжения на нуле заключается в его обрыве. Если на пути от электрощитка к розетке произошел обрыв нуля, тогда при включенной нагрузке ноль в розетке может биться током. На рисунке ниже мы схематически показали, как из-за обрыва нулевого провода появляются две фазы в розетке (точнее та же фаза).

К примеру, мы нечаянно дрелью задели нулевой проводник, тем самым оборвав его на пути к розетке. Если в это время подключен какой-то потребитель (например, лампочка), через него та же фаза придет на ноль в розетку, и при проверке индикаторной отверткой мы увидим на нуле напряжение.

Если такое произошло, нужно выключить автомат и проверить целостность нуля на всем промежутке от щита (или счетчика) до розетки, в которой нулевой контакт стал биться током.

2 Замыкание фазы на нуль

Вторая причина заключается в замыкании фазы на рабочий ноль в розетке. Произойти это может, если мы сверлили в стену или забивали в нее гвоздь, нечаянно оборвали ноль и закоротили ее на фазу (см рис.).

В этом случае по нулю пойдет напряжение даже в том случае, если нет ни одного подключенного потребителя. Это будет та же фаза, что приходит в розетку.
Вот, собственно, основные причины «бьющегося» нуля в розетке.

3 Наведенное напряжение

Такая ситуация может возникнуть на воздушной линии электропередач. Если по одним и тем же опорам идут линии в 10 кВ и 0,4 кВ, то в сырую погоду на нуле линии 0,4 кВ может возникнуть напряжение. Оно будет невелико, но при этом достаточно ощутимо.

Автору когда-то доводилось ремонтировать линию 0,4 кВ в сырую погоду без отключения линии 10 кВ. Расстояние между проводами было примерно 1,2 м. При этом и нулевой, и фазный провод линии 0,4 кВ ощутимо бились током, так что приходилось ремонтные работы выполнять в диэлектрических перчатках.

Интересное из мира электрики:

Источник

Что такое токовая защита нулевой последовательности?

В высоковольтных сетях из-за каких-либо повреждений может нарушаться нормальная работа электроустановок. Достаточно частое повреждение – замыкание на землю, при котором возникает угроза как человеческой жизни за счет растекания потенциала, так и оборудованию за счет нарушения симметрии в сети. Чтобы предотвратить возможные последствия от таких повреждений на подстанциях и в других устройствах применяют токовую защиту нулевой последовательности (ТЗНП).

Что такое нулевая последовательность?

Преимущественное большинство сетей получают питание по трехфазной системе. Которая характеризуется тем, что напряжение каждой фазы смещено на 120º.

Форма напряжения в трехфазной сети

Рис. 1. Форма напряжения в трехфазной сети

Как видите из рисунка 1 на диаграмме б) показана работа сбалансированной симметричной системы. При этом если выполнить геометрическое сложение представленных векторов, то в нулевой точке результат сложения будет равен нулю. Это означает, что в системах 110, 10 и 6 кВ, для которых характерно заземление нейтралей трансформаторов, при нормальных условиях работы, какой-либо ток в нейтрали будет отсутствовать. Также следует отметить, что геометрически смена фаз может подразделяется на такие виды:

  • прямой последовательности, при которой их чередование выглядит как A – B – C;
  • обратной последовательности, при которой чередование будет C – B – A;
  • и вариант нулевой последовательности, соответствующий отсутствию угла сдвига.

Для первых двух вариантов угол сдвига будет составлять 120º.

Прямая, обратная и нулевая последовательность

Рис. 2. Прямая, обратная и нулевая последовательность

Посмотрите на рисунок 2, здесь нулевая последовательность, в отличии от двух других, показывает, что векторы имеют одно и то же направление, но их смещение в пространстве между собой равно 0º. Подобная ситуация происходит при однофазном кз, при этом токи двух оставшихся фаз устремляются в нулевую точку. Также эту ситуацию можно наблюдать и при междуфазных кз, когда две из них, помимо нахлеста, попадают еще и на землю, а в нуле будет протекать ток лишь одной фазы.

При возникновении трехфазных кз в нейтрали обмоток ток не будет протекать, несмотря на аварию. Потому что токи и напряжения нулевой последовательности по-прежнему будут отсутствовать. Несмотря на то, что фазные напряжения и токи в этой ситуации могут в разы возрасти, в сравнении с номинальными.

Читайте также:  Электрический ток условия существования электрического тока эдс

Принцип работы ТЗНП

Практически все релейные защиты, действие которых отстраивается от появления токов нулевой последовательности, имеют схожий принцип. Рассмотрите вариант такой схемы, демонстрирующей действие защиты.

Принципиальная схема простейшей ТЗНП

Принципиальная схема простейшей ТЗНП

Здесь представлен вариант включения реле тока Т, которое подключается ко вторичным обмоткам трансформаторов тока (ТТ), собранных в звезду. В данной ситуации нулевой провод от звезды обмоток трансформаторов отфильтровывает составляющие нулевой последовательности, в случае их возникновения. При условии, что система работает симметрично, обмотки реле Т будут обесточенными. А при условии, что в одной из фаз произойдет замыкание на землю, ТТ отреагирует на это, из-за чего по нулевому проводу потечет ток. Это и будет та самая составляющая нулевой последовательности, из-за которой произойдет возбуждение обмотки реле Т.

После чего происходит выдержка времени, определяемая параметрами реле В. При истечении установленного промежутка времени токовая защита посылает сигнал на соответствующую коммутационную установку У. Которая и производит отключение трехфазной сети. Более сложные варианты схемы могут включать и реле мощности, которое позволяет отлаживать работу защиты по направлению.

В случае междуфазных повреждений симметрия не нарушиться, а лишь измениться величина токов. А ТТ будут продолжать компенсировать токи, стекающиеся в нулевой провод. Преимущество такой схемы заключается в том, что при максимальных рабочих токах, все равно не будет срабатывать защита, поскольку будет сохраняться симметрия.

Но при существенном отличии в магнитных параметрах измерительных трансформаторов, произойдет дисбаланс в системе, и по нулевому проводнику будет протекать ток небаланса. Что может обуславливать ложные срабатывания токовой защиты даже в тех сетях, где соблюдается номинальный режим питания.

Правила подборки трансформаторов тока.

С целью снижения небаланса, влияющего на правильность срабатывания токовой защиты, подбирают такие ТТ, у которых вторичные токи не создадут перетоков. Для чего они должны соответствовать таким требованиям:

  • Обладать идентичными кривыми гистерезиса;
  • Одинаковая нагрузка вторичных цепей;
  • Погрешность на границе участков сети не должна превышать 10%.

К их вторичным цепям запрещено подключать еще какую-либо нагрузку, приводящую к искажению кривой намагничивания хотя бы в одном ТТ. Поэтому на практике при возникновении токов срабатывания от симметричной системы рекомендуют подвергать замене не один и не два, а все три трансформатора одновременно.

Область применения

Токовая защита, способная отреагировать на появление нулевой последовательности, нашла достаточно широкое применение в линиях с заземленной нейтралью. Так как в них токи коротких замыканий достигают наибольших величин. А вот при изолированной нейтрали ее установка нецелесообразна, поэтому ТЗНП в них не используют. Сегодня установки ТЗНП находят широкое применение:

  • на шинах районных подстанций для защиты силового оборудования;
  • в распределительных устройствах трансформаторных, переключающих и комплектных подстанций;
  • в токовых цепях крупных промышленных объектов с трехфазным силовым оборудованием.

Выбор уставок для ТЗНП

Для обеспечения ступенчатого принципа вывода линии, токовая защита, контролирующая появление нулевой последовательности в цепях, должна соответствовать селективности срабатывания. Здесь под селективностью понимается последовательное отключение определенных участков цепи, в зависимости от их значимости, с целью определения места повреждения или выделения поврежденного промежутка. Для этого выбираются соответствующие уставки срабатывания по времени для защиты. Рассмотрите пример выбора уставок на такой схеме.

Пример выбора уставок

Пример выбора уставок

Как видите, ТЗНП в данном случае отстраивается по тому же принципу, что и максимальная токовая защита, но с меньшей величиной выдержки времени. В этом примере каждая последующая ступень защиты выдерживает временную задержку на промежуток Δt больше, чем предыдущая. То есть время срабатывания первой токовой отсечки, в сравнении со второй будет рассчитываться по формуле: t1 = t2+ Δt. А время срабатывания второй по отношению к третей будет составлять t2 = t3+ Δt. Таким образом каждое последующее реле выполняет функцию резервной защиты.

Если обмотки преобразовательных устройств включаются по системе звезда – треугольник, а также звезда – звезда, ТЗНП первичных и вторичных цепей не совпадают. Из-за того, что замыкание в линиях высокого напряжения не обязательно вызовет появление составляющих нулевой последовательности в низких обмотках и питаемой ими цепи. Так как селективность ТЗНП для каждой из них должна выстраиваться независимо, на практике должна обеспечиваться их независимая работа.

Такая система ступенчатых защит позволяет минимизировать дальнейший переход повреждения на другие участки сети и силовое оборудование. А также помогает вывести из-под угрозы персонал, обслуживающий эти устройства. Главное требование к токовой защите – предотвращение ложных коммутаций по отношению к соответствующей зоне срабатывания.

Читайте также:  Эстетичные комнаты в тока бока

Практическая реализация ТЗНП

Сегодня токовая защита, реагирующая на возникновение нулевой последовательности, может реализовываться микропроцессорными установками и посредством реле. В большинстве случаев устаревшие реле повсеместно заменяются на более новые версии токовой защиты. Но, помимо ТЗНП настраиваются в работу дистанционные, дифференциальные защиты и прочие устройства. Чья работа основывается как на симметричных составляющих, так и на других параметрах сети.

Помимо этого, в своем классическом исполнении ТЗНП не имеет возможности определять место повреждения. То есть для нее не имеет значение, в каком месте произошел обрыв. Поэтому для определения направления, в котором ток протекает по направлению к земле, применяют направленную защиту. Такая система отстраивается не только на токах, а и на напряжении, возникающем от нулевой последовательности. Данные величины подаются с трансформаторов напряжения, включенных по системе разомкнутого треугольника.

Схема работы направленной защиты

Схема работы направленной защиты

При замыкании в зоне резервирования токовой защиты к одной из обмоток реле мощности поступает напряжение, а на вторую обмотку поступает ток нулевой последовательности, используемый для токовой защиты. При условии, что вектор мощности направлен в линию, реле мощности разблокирует срабатывание токовой защиты. В противном случае, когда направление мощности указывает, что неисправность произошла на другом участке, реле мощности продолжит блокировать срабатывание токовой защиты.

Сегодня практическая реализация такой защиты выполняется посредством микропроцессорных блоков REL650 или на реле ЭПЗ-1636. Каждый, из которых уже включает в себя и токовую отсечку, и дистанционную защиту, и пусковое реле для возобновления питания.

Видео в дополнение к написанному

Источник



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.

Причины напряжения на нулевом проводе

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.

Энергию мы получаем с трансформаторной подстанции (ТП):

  • 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).

Следует знать, что любой проводник, тем более, электрическая цепь, обладает сопротивлением, только иногда этим можно пренебречь, а иногда нет. А там где есть напряжение, ток и сопротивление – действует закон Ома:

  • 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.

Появление напряжения на нулевом проводе

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.

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.

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

Читайте также:  Как сделать генератор из электродвигателя постоянного тока своими руками

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.

Действенными мерами являются:

  • 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.

© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Источник

Почему ноль не бьет током?

Доброго времени суток. Несколько месяцев меня мучает вопрос. При работающей люминесцентной лампе (энергосберегайке) я коснулся одной рукой нулевого провода (оголенного), причем не просто коснулся, я держался за него несколько секунд. При этом я не почувствовал ни покалывания, ничего. И тут мои знания расходятся. На сколько я понимаю работу переменного тока, фаза и нуль в розетке меняются местами с определенной частотой. Отсюда вопросы:

  1. Почему отвертка индикатор горит только на одном контакте (на фазе), если движения тока меняется?
  2. Продолжая первый вопрос. Почему мультиметр при подключении + (плюс) к фазе показывает 220 вольт, а при подключении к фазе – (минус, gnd) мультиметр показывает -220 вольт. Т.е. переменный ток в розетке все таки имеет минус?
  3. И отсюда самый главный вопрос. Насколько безопасен этот самый минус в розетке (нуль)? Можно ли при работе потребителя без вреда для здоровья за него держаться? А если нет, можно ли его как-то обезопасить? Чисто теоретически, что можно сделать, чтобы держаться за оголенный нуль стоя в ванне с водой, может повесить на провод диод? )) Хочу закрыть для себя вопрос про этот самый нуль и понять повезло мне, что я держась за провод был изолирован резиновой подошвой кроссовок или что нуль в розетке действительно безопасен при любых условиях (нагрузках).

10 комментариев

Здравствуйте! Удар током происходит, если есть путь прохождения тока. Если вы стояли на поверхности, которая не проводит ток, то при прикосновении, хоть к нулевому, хоть к фазному проводнику не будет удара током, так как нет пути прохождения тока. Но если прикоснуться одновременно к двум проводам, то получите удар током, так как в этом случае будет путь прохождения тока между руками.
Переменный ток – электрический ток, который в течение времени изменяется по величине и направлению. Ток по проводникам протекает, если к ним подключена нагрузка. Если нет нагрузки, то ни по нулевому, ни по фазному проводнику ток не течет.
1. Индикаторная отвертка показывает наличие потенциала – на фазе потенциал есть, на нулевом проводнике потенциал нулевой.
2. Мультиметр при измерении напряжения в сети переменного тока показывает 220 В независимо от того, как вы подключите щупы. В сети постоянного тока будет показывать 220 В, а если щупы поменять местами, то -220 В.
3. Если нагрузка не подключена, то по нулевому проводнику не протекает ток, на нем нет опасного потенциала. Но при подключении минимальной нагрузки по данному проводнику начинает протекать ток и если к нему прикоснуться и при этом будет путь прохождения тока (например, через ноги), то вы получите удар током. И если между нулевым проводником и ванной с водой будет разный потенциал, то это также приведет к поражению электрическим током. Ноль в электропроводке служит исключительно для питания нагрузки и во избежание негативных последствий к нему не следует прикасаться.

На первый вопрос Вы толком не ответили , потому как теперь требуется разъяснение что такое потенциал – чем он собственно отличается от фазы и почему его нет на нуле ? Мне понятнее не стало , увы…

Я для себя нашёл объяснение. Фаза как бы везде просто она разрезана и ты все время присоединён к одному концу провода ( это земля ) ты стоишь на ней и соотвественно присоединён к нулю . При касании к фазному проводу тебя бьет из подошвы так же как и с розетки . А вот если поднять дом в воздух получается будет не важно где что . Можно штырь с фазой забить в стену и все будет наоборот. Только интересно тогда как работает контрольная отвертка если человек изолирован .

Источник