Нулевой провод в трехфазной сети: Назначение нулевого провода

роль и обозначение, классификация, отличие от фазного

Если кто-либо сталкивался с электричеством, то непременно слышал о таких понятиях, как фазный и нулевой провод. Их основной отличительной чертой является назначение. Провод, соединяющий нулевую точку фаз генератора, трансформатора с нулевой точкой нагрузки, называют нулевым или нейтральным. Его называют так потому, что в некоторых случаях ток в нем равен нулю, и нейтральным исходя из того, что он одинаково принадлежит любой из фаз.

• Различия фазного и нулевого провода
• Особенности нейтрального провода
• Классификация нейтралей линий электропередач
• Реакция электроприборов на обрыв нуля

Различия фазного и нулевого провода

Фазный провод (фаза) предназначен для подачи электричества к потребителю.

Назначение нулевого провода (нейтрального или нуля) состоит в выравнивании асимметрии напряжений при разном значении нагрузки в фазах.

Он присоединён к нулевым точкам источника и потребителя при их соединении в «звезду».

Присоединение нейтрального провода (трехфазная четырехпроводная сеть) является возможным только в том случае, когда источник и нагрузка соединены в «звезду».

При соединении в «треугольник» необходимость в нём отпадает, так как линейное и фазное напряжения в фазах одинаковы.

Чтобы понять разницу между линейным и фазным напряжением, необходимо понимать, что в трехфазной трехпроводной цепи линейное (напряжение между двумя фазными проводами) в основном составляет 380 В, а фазное — напряжение между фазой и нулем — в √3 раз меньше приблизительно 220 В.

Нейтральный провод заслужил свое название тем, что при работе устройств ток в нём, при одинаковой нагрузке трёх фаз, равен нулю. Сопротивление его невелико. Поэтому при перегрузке одной или нескольких фаз, ток в нем быстро возрастет. В схеме освещения его наличие является обязательным условием. В ином случае не гарантируется равномерность освещения

.

В зависимости от роли, нулевой провод может быть рабочим, защитным, совмещенным.

Рабочий обозначается латинской буквой N и выполняется голубым цветом в европейских странах. В некоторых других странах цвет может быть серым либо белым.

Защитный обозначается РЕ. Он предназначен для безопасности в случае попадания потенциала на корпус электроприбора. В нормальном режиме он обесточен, а при поломке является проводником, который отведет от электроприбора опасный потенциал в землю. Цвет этой жилы желто-зеленый.

В некоторых системах нулевой провод совмещен с защитным. В таком случае маркировка будет обозначена как PEN и окраска этой жилы будет синей с полосками на концах желто-зеленого цвета.

Особенности нейтрального провода

Нулевой провод предотвращает нежелательные ситуации при аварийных режимах работы. Без его наличия в случае фазного короткого замыкания двух фаз напряжение в третьей фазе мгновенно возрастет в √3 раз.

Это губительно скажется на оборудовании, которое питает этот источник. В случае наличия нуля в такой ситуации, напряжение не изменится.

При обрыве одной из фаз в трехфазной трехпроводной системе (без нуля), напряжение на двух оставшихся фазах уменьшится. Они окажутся соединенными последовательно, а при этом виде соединения напряжение распределяется между потребителями в зависимости от их сопротивления.

При обрыве одной из фаз в трехфазной четырёхпроводной системе, напряжение в двух оставшихся фазах своего значения не изменит.

Предохранители в нулевой провод не устанавливают из-за его большой значимости, потому как его обрыв является нежелательным

Так как большую часть времени работы электроустановок ток в этом проводе либо равен нулю, либо незначителен, нет смысла изготавливать его такого же сечения, как и сечение фазных. Чаще всего, из соображений экономии, он имеет меньшее сечение жилы, нежели сечение жил фаз в одной электроустановке. Если защитный провод не совмещен с нулевым, его сечение выполняют вдвое меньше, нежели, у фазного провода.

Классификация нейтралей линий электропередач

Назначение линий электропередач весьма разнообразно. А также разнообразна аппаратура для их защиты от утечек и коротких замыканий. В связи с этим нейтрали классифицируются на три вида:

• глухозаземленная;
• изолированная;
• эффективно заземлённая.

Если линия электропередач напряжением от 0,38 кВ до 35 кВ имеет небольшую длину, а количество подключенных потребителей велико, то применяется глухозаземленная нейтраль. Потребители трехфазной нагрузки получают питание, благодаря трем фазам и нулю, а однофазной — одной из фаз и нулю.

При средней протяженности линий электропередач напряжением от 2 кВ до 35 кВ и небольшим количеством потребителей, подключенных к данной линии, находят применение изолированные нейтрали. Они широко используются для подключений трансформаторных подстанций в населённых пунктах, а также мощного электрооборудования в промышленности.

В сетях, с напряжением 110 кВ и выше, с большой протяженностью линий электропередач, применяется эффективно заземлённая нейтраль.

Реакция электроприборов на обрыв нуля

Если общий нейтральный провод в многоэтажном доме оборвется, то потребители ощутят это в результате скачка напряжения в их электроприборах.

Основные факторы, которые могут привести к обесточиванию общего нуля:

• аварийная ситуация на подстанции;
• устаревшая проводка;
• монтаж проводки выполнялся не совсем качественно.

Та фаза, к которой подключено большее количество потребителей многоквартирного дома, будет перегружена. Напряжение в ней уменьшится. В той фазе, к которой потребителей подключено меньше всего, напряжение резко возрастет.

Это негативно скажется на приборах — снижение напряжения вызовет их неэффективную работу, а рост напряжения может повлечь за собой выход из строя тех, которые были подключены в данный момент. Чтобы обезопасить себя от такой ситуации, необходимо установить в щиток, питающий отдельную квартиру, индивидуальный ограничитель перенапряжения. Как только напряжение начнет превышать допустимые значения, ограничитель быстро отключит питание.

Если произойдет обрыв нуля непосредственно в квартире, то электричество пропадет полностью, но вместе с тем фаза не отключится. Опасность заключается в том, что она может перейти как раз на провод нулевой. И если какой-либо электроприбор был предварительно заземлён на него, корпус этого электроприбора будет под напряжением, а проще говоря, начнет «биться током».

Главными факторами, которые способствуют обрыву нуля непосредственно в квартире можно назвать:

• ненадежность присоединения контактов;
• неправильно выбранное сечение проводника;
• устаревшая проводка.

Эти факторы приводят к чрезмерному нагреванию проводника. Из-за повышенной температуры окисляется место присоединения контактов, перегреваются жилы проводов. А это, в свою очередь, может привести к пожару

.

Отгорание нуля в трехфазной сети: современные проблемы электросетей

Содержание

1. Причины отгорания нуля в трехфазной сети
2. Особенности нулевого провода трехфазной сети
3. Перегрев нулевого провода
4. Работа электродвигателей и трансформаторов в сетях с искаженной формой синусоиды

Причины отгорания нуля в трехфазной сети

Отгорание нуля в однофазной сети, то есть в пределах одного дома или квартиры не принесет вреда бытовой технике. В этом случае пропадёт напряжение сети 220 В, а фазный провод останется под потенциалом. В другом варианте, когда произойдёт отгорание нуля в трехфазной сети, может не выдержать бытовая техника повышенного напряжения.

Защита от отгорания нуля в квартире

При отгорании нуля в трехфазной сети, напряжение в квартире может достигнуть 380 В. Такого напряжения, не выдержит ни один бытовой прибор. Как известно к электрощиту на площадке вашего этажа подведен четырех жильный трехфазный кабель.

Три фазы, которого распределяются по квартирам равномерно, а нулевой провод (сечение его в 2 раза меньше фазного) является общим для всех квартир. Если отгорит ноль в вашей квартире, тогда просто пропадет напряжение. Но если отгорает общий ноль с кабеля на электрощите в подъезде, тогда вся ваша техника окажется под угрозой повышенного напряжения.

Повышенное напряжение приходит через какую-либо нагрузку (бойлер, электроплита, электрический чайник) от вашего соседа, имеющего другую фазу, чем ваша. Фаза соседа — включенный чайник — нулевой провод. То есть фаза через ваш нулевой провод окажется на вашем нуле. Это напряжение может достигнуть 380 В (в зависимости от нагрузки соседа).

Особенности нулевого провода трехфазной сети

В промышленности электросеть может собираться по схеме “треугольник” или “звезда”.  Для нужд населения используется сеть по схеме “звезда” с нулевым проводником. Как известно три фазы трехфазной сети сдвинуты относительно друг друга на 120. В нулевом проводнике токи, сдвинутые на 120, взаимно компенсируются.

Схема соединений нагрузок звезда

При одинаковой нагрузке в каждой фазе, общий ток нулевого провода будет равен нулю. Это в идеале. В действительности нагрузка каждой фазы разные, ведь все потребители нагрузок в многоквартирном доме включаются не согласовано, в разное время и разной мощностью.

Поэтому токи в трехфазной сети в нулевом проводе будут отличаться от нуля. Но всё равно для сети 50 Гц ток в нулевом проводе будет ниже, чем токи в фазных проводах. Поэтому для трехфазных сетей 50 Гц сечение нулевого провода берется в 2 раза ниже фазного. Такие особенности сети можно отнести к прошедшим годам.

Перекос фаз в трехфазной сети, ток нулевого провода не равен нулю

Что же изменилось в современной электросети? С появлением техники на импульсных источниках питания, в сети кроме частоты 50 Гц стали присутствовать и высшие гармоники. Если раньше к сети подключалась только линейная нагрузка (тэны, двигатели, лампы накаливания), то сейчас еще добавились и нелинейные нагрузки с импульсным характером питания.

Все импульсные источники имеют диодные мосты с конденсаторами, которые периодически меняют свое сопротивление (включаясь и отключаясь), с частотой импульсного генератора. Таким образом, при работе импульсного источника появляются короткие импульсы в сети. Присутствие этих коротких импульсов вызывает ряд негативных последствий.

Перегрев нулевого провода

Появление коротких импульсов в сети с нелинейными нагрузками приводит к появлению больших токов нулевого провода в 1,5 раза превышающих фазные токи. Сечение же нулевого провода остается ниже фазного и отсутствует какая-либо защита нулевого проводника.

Всё это приводит к перегрузке нулевого провода и его перегреву. Вероятность отгорания нуля значительно увеличивается. Как следствие, под влиянием токов импульсного характера меняется форма синусоиды напряжения, она становится “плоской”.

Работа электродвигателей и трансформаторов в сетях с искаженной формой синусоиды

Возникающие гармоники в сетях с нелинейной нагрузкой отрицательно действуют на работу трансформаторов, вызывая немалые потери. Увеличение потерь в трансформаторе сопутствует его перегреву, увеличению потребления электроэнергии и выходу его из строя.

Искаженная форма синусоиды сети

Перегрев трансформатора исключает возможность его использования на максимальной мощности, уменьшается время работы в несколько раз. Импульсные помехи в электросетях значительно уменьшают срок службы бытовых приборов из-за их перегрева и быстрого старения изоляции.

В электродвигателях импульсный характер сетей вызывает дополнительное подмагничивание стали, ее перегреву, преждевременному износу и ухудшению характеристик электродвигателя. Гармоники в сетях могут вызвать срабатывание автоматических выключателей из-за дополнительного нагрева его элементов.

Такие импульсные помехи возникают в случае близкого расположения питающих сетей сотовой связи. Иногда можно встретить подключение кабелей сотовой связи к электросетям жилых зданий. В результате страдают жильцы от частого отгорания нуля, выхода из строя бытовой техники и быстрого износа электропроводки.

Определить импульсный характер токов обычными токоизмерительными клещами не получится, так как они рассчитаны на сеть 50 Гц и токи гармоник не видят. Для этой цели можно использовать измерительные приборы имеющие функцию True RMS, которые рассчитаны на обширный частотный диапазон.

Как сделать защиту от отгорания нуля? Для защиты нужно установить реле напряжения в квартирный щиток, на нулевые проводники поставить автоматы. Лучшим решением для защиты своей сети от отгорания нуля и импульсных помех будет использование инверторного стабилизатора, который на выходе даст идеальную синусоиду с частотой 50 Гц с минимальными искажениями.

 

 

Помогла вам статья?

Расчет стоимости нейтрального проводника в трехфазных инверторных системах

Что такое «нейтральный» проводник?

Инженеру: «Нейтраль» — это проводник с током, по которому протекает несимметричный ток в 3-фазных системах и который намеренно соединен с землей. В Северной Америке нейтральный цвет имеет белый или серый цвет для облегчения идентификации (см. Изображение ниже).

Застройщику или владельцу: Нейтраль означает 4 провода вместо 3, то есть увеличение стоимости!

Таким образом, Pure Power всегда ищет способы повысить ценность нейтрального проводника в наших проектах.

Инженеры, электрики и AHJ привыкли видеть нейтральный проводник в трехфазных цепях, и многие инженеры включают его по привычке. Но это не должно быть так! Здесь я даю несколько профессиональных советов по снижению (или устранению) стоимости нейтрального проводника в вашем солнечном проекте. Самое главное, приведенные здесь рекомендации обеспечат безопасность и надежность ваших систем в будущем.

Рекомендации производителя инвертора

Поскольку требования к нейтрали различаются в зависимости от производителя, важно просмотреть руководство по установке инвертора, чтобы определить, существует ли возможность оптимизации стоимости. Ниже приведены два варианта:

Устранение нейтрали: Некоторым трехфазным инверторам не требуется для работы нейтральный проводник. Это связано с тем, что фотоэлектрические инверторы обычно выдают сбалансированную трехфазную мощность, многие из которых позволяют исключить нейтраль.

Например, в руководстве по установке сетевого фотоэлектрического инвертора CPS серии SCA компании Chint Power Systems указано: «Нейтральный проводник не является обязательным». Обратите внимание, что некоторые OEM-производители специально разрешают установку соединительной перемычки вместо нейтрального проводника.

Уменьшение размера нейтрали (и стоимости):  Для инверторов, которым требуется нейтраль, нам редко требуется полноразмерная нейтраль, и мы можем уменьшить ее на несколько сечений провода. Например: Согласно руководству по установке инвертора Yaskawa Solectria, его инвертор использует нейтраль только для измерения напряжения, что означает, что он не проводит ток и может быть уменьшен в размерах.

Национальный электротехнический кодекс (NEC) Соображения

Несколько разделов в NEC поддерживают стратегическое устранение или уменьшение размера нейтрального проводника. В качестве справочной информации в разделе 110 конкретно указано, что «перечисленное или маркированное оборудование должно устанавливаться и использоваться в соответствии с любыми инструкциями, включенными в список или маркировку».

Устранение нейтрали: Руководство по установке инвертора является частью списка продуктов. Если в руководстве OEM-производителя указано, что нейтраль не является обязательной, в листинге продуктов гарантируется, что нейтраль не требуется по коду.

Уменьшение размера нейтрали (и стоимости): В случае, если в руководстве по установке или AHJ требуется нейтраль, положения статьи 705 ограничивают размер нейтрального проводника.

NEC 2017, это разрешение содержится в Разделе 705.95(B): «Проводник, используемый исключительно для контрольно-измерительных приборов, определения напряжения или определения фазы и подключенный к однофазному или трехфазному интерактивному инвертору, должен иметь разрешение на иметь размер меньше, чем допустимая нагрузка других токонесущих проводников, и должен быть равен или больше размера заземляющего проводника оборудования».

NEC 2020: Несмотря на то, что в разделе 705.28 (C) был перемещен и слегка изменен, «нейтраль, используемая исключительно для контрольно-измерительных приборов, обнаружения напряжения или обнаружения фазы, должна иметь размеры в соответствии с 250.102».

Когда НЕЛЬЗЯ сокращать или устранять нейтраль: соображения адекватности и перспективности

Важно учитывать долгосрочную адекватность системы и будущую деятельность по эксплуатации и техническому обслуживанию. Мы также хотим быть осторожными с AHJ во время окончательной проверки, которая может решить, что им нужен нейтральный, просто потому, что это то, что они привыкли видеть.

По множеству причин мы не всегда рекомендуем исключать нейтральные проводники к коллекторным панелям инвертора переменного тока. Во-первых, контрольное оборудование и вспомогательные источники питания часто питаются от инверторных щитов и требуют опорной нейтрали. Во-вторых, когда через 10 лет придет время заменить инверторы, вам может понадобиться нейтральная рекомендация для замены оборудования. В-третьих, если AHJ настаивает на окончательной проверке, чтобы вы установили нейтраль, даже если инвертор не нуждается в нейтрали, объем доработок не будет распространяться на всю установку, а скорее будет ограничен выходными цепями инвертора.

В соединениях со стороны питания (линии) мы часто рекомендуем поддерживать полноразмерную нейтраль в точке соединения (POI) на основе целостного анализа затрат и выгод. Технически эти проводники находятся на коммунальной стороне услуги. У коммунальных предприятий часто есть требования, которые не обязательно соответствуют NEC . Последнее, что вы хотите выяснить при окончательной проверке, это то, что утилита требует нейтрали, так как эта переделка потребует еще одного отключения. Учитывая, что это часто относительно короткий участок проводника, выгода от устранения или уменьшения размера нейтрали до POI невелика по сравнению с потенциальными затратами, связанными с отключением в последнюю минуту.

Центральные инверторы дают мало возможностей или стимулов для расчета стоимости нейтрального проводника, поскольку в этих конструкциях обычно используются сборные электростанции на блочных конструкциях.

Заключение

В Pure Power Engineering используется множество инженерных технологий, а сокращение или устранение нейтральных проводников является нетрадиционным, но вполне реальным способом снижения стоимости проекта. Там, где это разрешено производителем, Pure Power Engineering поддерживает стратегический отказ от нейтральных проводников к отдельным инверторам. Где разрешено Код , мы поддерживаем стратегическое уменьшение размера нейтрального проводника.

Ищете дополнительные профессиональные советы для ваших проектов C&I в области солнечной энергетики? Свяжитесь с Pure Power Engineering, чтобы узнать больше о наших услугах по проектированию и строительным чертежам.

электропитание — Как получается нулевой провод в трехфазных системах?

спросил 2 года, 4 месяца назад

Изменено 1 год, 4 месяца назад

Просмотрено 707 раз

\$\начало группы\$

В Индии у нас есть только 3 линии передачи, и все они находятся под напряжением. Но внутреннее снабжение включает в себя нейтральную линию.

Как создать нейтраль в трансформаторе? Почему не нужна нейтраль на генерирующих станциях или электростанциях? Зачем нам это нужно только в домах? Электричество тоже не нуждается в выходе?

• источник питания
• линия передачи
• трехфазный

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Как создать нейтраль в трансформаторе?

Изображение выше из этого видео

Первичный подключен треугольником, вторичный подключен звездой. Соединение звездой обеспечивает нейтраль для домов и однофазных нагрузок. Нейтраль обычно заземляется на вторичной обмотке трансформатора.

Почему не нужна нейтраль на генерирующих станциях или электростанциях станции? Почему только дома нам это нужно? Электричество тоже не нуждается в выходе?

Нейтраль на генерирующей станции может быть, но ее не нужно возить проводом за сотни миль, потому что мы можем воссоздать нейтраль с помощью местного трансформатора звезда-треугольник рядом с домом/офисом.