Почему греется нулевой провод?

Довольно распространенная проблема старой проводки – нагрев нулевых проводов в распределительном щитке. Если вы столкнулись с такой неприятностью необходимо срочно принимать меры, поскольку обрыв нуля представляет серьезную опасность, особенно в трехфазных цепях электрического тока. Из сегодняшней статьи Вы узнаете, почему греется нулевой провод и как устранить эту проблему.

Наиболее вероятные причины нагрева

На тематических форумах периодически возникают споры относительно причин, вызывающих нагрев жил с нулевым потенциалом при нормальном состоянии фазных проводов бытовой сети. Несмотря многочисленные дискуссии по данному вопросу, существует всего три фактора, способные вызвать рассматриваемое негативное воздействие:

1. Низкая надежность электрического контакта.
2. Влияние высших гармоник.
3. Повышенная нагрузка на ноль.

Предлагаем детально рассмотреть каждую из перечисленных выше причин.

Низкая надежность электрического контакта

Указанная причина наиболее характерна для старых проводок из алюминиевых проводов. Недостатки этого материала неоднократно описывались в других публикациях на нашем сайте, но не будет лишним еще раз кратко перечислить их:

• Образование оксидной пленки на проводе, что вызывает рост сопротивления контакта.
• Пластичность материала требует регулярного подтягивания соединений.
• Перегрев алюминиевого провода повышает его хрупкость.

Учитывая, что внимание чаще уделяется электрическим контактам фазных проводов, про нулевую шину часто забывают. В результате со временем увеличивается сопротивление контакта, он нагревается и рано или поздно отгорает. Ради справедливости следует заметить, что данная проблема может наблюдаться и у медных проводов. Пример плохого контакта с нулевой шиной в квартирном щитке продемонстрирован на фото.

Характерно, что приведенная проблема чаще всего проявляется именно в квартирных щитках, а не электроточках. Это объясняется тем, что на контактные соединения проводов с нулевой шиной приходится более значительная нагрузка, чем на отдельную розетку.

Влияние высших гармоник

С появлением в быту и офисах большого количества электрических приборов, оснащенных импульсными БП возникла проблема с перегревом и, как следствие, разрушением (отгоранием) провода рабочего нуля. Это происходит по причине перегрузки последнего токами высших гармоник. То есть, возникает ситуация, при которой на ноль приходится больший ток, чем на фазные проводники. При этом установка защитных устройств часто производится только на последние.

В старых системах в расчет принималась исключительно линейная нагрузка, в которой присутствует лишь основная гармоника (В Советском Союзе, а впоследствии и на постсоветском пространстве это 50,0 Гц). В соответствии с этим считалось, что нагрузка фазные провода будет всегда выше, чем на рабочий ноль. Из этого следовала невозможность перегрузки нуля больше фазы. Таким образом, защита фаз от перегрева обеспечивала и безопасность нуля.

С появлением большого числа электропотребителей, создающих нелинейные нагрузки, происходит повышение тока, идущего через рабочий ноль. Это может привести к отгоранию последнего в старых энергосистемах. Примеры бытовых электроприборов вызывающих нелинейность:

• Микроволновые, индукционные, а также дуговые электропечи.
• Светодиодные и газоразрядные источники света.
• Все устройства с импульсными БП.
• Инверторные электрические машины и т.д.

Чтобы не допустить обрыва нуля вследствие влияния высших гармоник, в некоторые нормативные документы были внесены изменения. В качестве примера можно привести ГОСТ 30804.4.30 2013, в котором предписывается при расчетах принимать во внимание гармоники, чей порядок от 40-го и выше. В ГОСТе 50571.5.52 2011 рекомендуется выбирать сечение кабеля в зависимости от самой нагруженной токоведущей жилы, при этом должна учитываться и токовая нагрузка рабочего нуля.

К сожалению, рамки текущей статьи не позволяют более полно раскрыть тему высших гармоник, но мы обязательно к ней вернемся в одной из последующих публикаций на нашем сайте.

Повышенная нагрузка на ноль

Иногда можно услышать, что перегрев провода нуля связан с повышенной нагрузкой из-за подключения соседа к шине РЕ с целью воровства электричества. Такой вариант интересен, но не реализуемый. В одной из наших публикаций, где описывались различные конструкции электросчетчиков, рассматривалась их устойчивость к различным способам воровства электрической энергии. В частности, там разбирался вариант использования земли в качестве рабочего нуля и объяснялось, почему данный способ не работает на современных устройствах энергоучета.

Как уже упоминалось выше, в нулевом рабочем проводе ток может превысить фазный только в случаях проявления высших гармоник. Подключение соседа к нулю (в Вашем щитке) вызовет перегрев данного провода, если в результате таких действий образуется плохой контакт с общей шиной.

Чем опасен перегрев нулевого провода?

Подобная нештатная ситуация почти гарантированно приведет к обрыву нуля. Чем это грозит, неоднократно упоминалось в других публикациях на нашем сайте. Кратко напомним, о чем в них шла речь, начнем с обрыва нуля в трехфазных сетях.

Как видно из приведенного изображения, обрыв нулевого провода приведет к несимметрии фазных напряжений, такую нештатную ситуацию также называют перекосом фаз. В результате аварии в однофазных сетях могут образоваться напряжения близкие по величине к линейному, то есть, приблизиться вплотную к 380 В. Чем это грозит бытовой технике и электронике? В лучшем случае сработает защита БП, в худшем, — устройствам потребуется дорогостоящий ремонт.

Если отгорит ноль в системе однофазных нагрузок, то последствия для бытовой техники будут не столь печальные, как случае электрической сети на 3 фазы. Ниже продемонстрированы наиболее вероятные точки обрыва для бытовой сети.

Из рисунка видно, что обрыв возможен на вводных контактных соединениях автомата защиты. Проблемы с электрическим контактом могут образоваться на шине РЕ (особенно, если разводка выполнена алюминиевым кабелем). Последний вариант – обрыв в розетке. При любом из перечисленных вариантов бытовая техника не будет работать.

Казалось бы, ничего страшного, но любой прибор, оставшийся подключенным к сети, приведет к тому, что нейтральном проводе образуется опасный потенциал. В системе заземления TN-C это может создать прямую угрозу для жизни, поскольку на зануленном корпусе появится фазное напряжение. В более современных системах TN-C-S, подобная ситуация приведет к короткому замыканию и срабатыванию АВ.

Как не допустить критического нагрева нуля?

Поскольку в масштабах квартиры влияние высших гармоник незначительно, то сразу перейдем к проблеме плохих электрических контактов. Если Вы обнаружили в квартирном щитке проблемное место, где греется электрическое соединение, то в первую очередь отключите вводный автомат и убедитесь, что после этого ток не течет. Проверку лучше выполнить, комбинируя пробник напряжения и мультиметр, включенный в режим измерения переменного тока.

Убедившись в отключении питания, ослабьте проблемный контакт (как правило, это винтовой зажим), чтобы извлечь из него провод. Произведите его зачистку, а также зажима. Если разводка щитка выполнена многожильным медным проводом, то его концы необходимо залудить или обжать. После этого можно собрать контакт. Следует учитывать, что «пережатие» провода винтовым соединением также нежелательно, как и слабый зажим.

Прямой контакт меди и алюминия недопустим, поскольку эти материалы образуют гальваническую пару, в результате электрическое сопротивление такого соединения довольно быстро возрастет.

Если монтаж выполнен при помощи тонких проводов, то желательно произвести их замену. Как правильно подобрать сечение в зависимости от тока нагрузки, рассказано на нашем сайте.

Защита от перекоса фаз

Наиболее оптимальный вариант для данного случая — установка реле напряжения.

Это устройство обеспечит защиту, как от падения напряжения, так и его чрезмерного увеличения. В качестве альтернативного решения можно предложить установку стабилизатора на всю квартиру. Несмотря на более высокую стоимость преимущества очевидны – «проседание» или перенапряжение не будет вызывать отключение подачи электроэнергии.