Jaké je nebezpečí zlomeného neutrálního vodiče v domě nebo bytě?

Při kontrole parametrů sítě voltmetrem měří elektrikáři obvykle ve dvojicích napětí mezi všemi třemi vodiči v třívodičové síti – LN, L-PE a N-PE. Teoreticky se v druhém případě budou hodnoty zařízení rovnat „0“, ale ne vždy se to stane. V některých případech může být napětí mezi nulou a zemí mnohem vyšší a může dokonce dosáhnout 220 V.

Co jsou „nula“ a „zem“ podle PUE

Moderní jednofázové elektrické vedení se provádí třemi vodiči a pouze jeden z nich dodává napětí, ale pro třífázové napájení je potřeba pět vodičů, z nichž tři jsou napájecí. V Pravidlech elektroinstalace je uvedeno, proč jsou potřebné zbývající vodiče, jakou mají tyto vodiče funkci a požadavky na jejich instalaci a připojení.

Jaký je rozdíl mezi nulou a uzemněním?

Zpočátku, s příchodem třífázového napájení, byla energie dodávána do budov pomocí čtyř vodičů – třífázové a neutrální, a v jednofázovém bytě byly použity pouze dva vodiče – nula a fáze.

Podle PUE, kapitola 1.7, se takový napájecí systém nazývá TN-C, ve kterém je čtvrtý vodič v elektrických obvodech označen PEN a plní funkce dvou vodičů najednou – nula N a zemní PE. V moderních elektroinstalacích jsou tyto vodiče odděleny.

• Neutrální (nula) N. Jedná se o pracovní vodič, který slouží k napájení elektrických spotřebičů v jednofázové síti a k ​​toku vyrovnávacích proudů v síti třífázové. Deaktivace bez odpojení fázových vodičů není povolena. Podle pravidel pro barevné značení vodičů je izolace nulového vodiče modrá nebo světle modrá.
• Uzemnění (zem) PE. Ochranný vodič, používaný pro uzemnění krytů elektrických spotřebičů a panelů. Je zakázáno odpojovat tento vodič automatickými spínači nebo jinými odpojovači. Plášť zemnícího vodiče je natřen podélnými žlutozelenými pruhy.

Ochranné funkce nulových a zemnících vodičů

K ochraně před úrazem elektrickým proudem v případě porušení izolace mezi krytem zařízení a živými prvky elektrického obvodu musí být kovové části krytu uzemněny. K tomuto účelu smí být použit pouze ochranný zemnící vodič PE.

Neutrál N je také připojen k pevně uzemněnému neutrálu transformátoru, ale připojení k zemní smyčce pomocí tohoto vodiče se nazývá „nulování“a je zakázáno to provádět z několika důvodů:

• nulový vodič, zejména v jednofázových sítích, je připojen přes jistič, který je zakázán pro ochranné uzemnění podle PUE 1.7.83;
• zvýšené ve srovnání s uzemněním riziko selhání tohoto vodiče spojené s tokem proudu přes něj;
• pokud je ochranné uzemnění přerušeno nebo odpojeno, v zásuvce není žádné napětí, ale pouzdro bude připojeno k fázovému vodiči přes nulový vodič sítě a zapnuté elektrické spotřebiče.

Tyto vodiče jsou položeny odděleně od spotřebiče k transformátorové rozvodně, kde jsou připojeny k pevně uzemněnému neutrálu transformátoru.

Moderní normy PUE umožňují instalaci kombinovaného vodiče PEN v oblasti od transformátoru ke vstupnímu elektrickému panelu v bytovém domě nebo odbočce z venkovního vedení do soukromého domu, kde je tento vodič rozdělen na N (nulový) a PE (zemní) dráty.

Napětí mezi nulou a zemí

V napájecím systému, který se používá k napájení obytných budov elektřinou, jsou sekundární vinutí napájecího transformátoru zapojena do „hvězdy“, k jejímž střednímu bodu je připojena zemní smyčka a nulový vodič. Důvodů je několik Na nulovém vodiči se objeví napětí.

Proč je vždy potenciální rozdíl mezi neutrálem a zemí?

Hlavní důvod přítomnost napětí mezi PE a N spočívá v tom, že nulovým vodičem protéká elektrický proud a podle Ohmova zákona dochází k poklesu napětí v závislosti na odporu vodiče.

Navzdory skutečnosti, že materiál, ze kterého jsou dráty vyrobeny, je vysoce vodivý, vede velká délka vedení ke značným ztrátám v síti. Proto se při výpočtu průřezu kabelu berou v úvahu dva faktory – ohřev vodičů a přípustný pokles napětía vybere se větší z těchto dvou hodnot.

Pokud je vedení dlouhé, průřez vodiče zvolený pro ztráty je mnohonásobně větší než požadovaný průřez zvolený pro vytápění.

V pětivodičovém napájecím systému není mezi zemí a nulou žádné napětí pouze v místě, kde se tyto vodiče spojují. Při vzdalování se od tohoto místa se potenciální rozdíl mezi PE a N zvětšuje o hodnotu úbytku napětí v nulovém vodiči a čím je vyšší, čím dále od rozvodny a čím hůře je zátěž rozložena mezi fáze a tím více vyrovnávací proud v neutrálu.

Značný počet elektrických vedení byl navržen a položen v sovětských dobách, kdy bylo zatížení drátů mnohem nižší.

Nyní, s příchodem elektrických bojlerů, praček, myček a dalších zařízení, spotřeba a proud vzrostly. To vedlo ke zvýšení ztrát v vodičích, včetně neutrálních, a zvýšení napětí mezi zemí a nulou.

Normální napětí mezi fází nula a zemí

Regulační dokumenty nenormalizují, jaké by mělo být napětí mezi nulou a zemí, ale jsou uvedeny přípustné kolísání napětí v síti. Při napětí 220 V mohou být odchylky -33 +22 V.

Pokud předpokládáme, že trafostanice, aby se kompenzoval pokles napětí ve vodičích, produkuje nadhodnocené napětí 242 V, s přihlédnutím ke ztrátám v nulovém vodiči, bude potenciální rozdíl mezi nulou a zemí větší než 30 V.

Takové napětí samozřejmě nelze považovat za normu, ale v některých vesnicích s velkou plochou a délkou vedení na konci elektrického vedení bude fázové napětí menší než 170 V a mezi nulou a zemí se můžete otočit na 36V žárovce.

Proč mezi neutrálem a zemí nemusí být žádné napětí

V některých případech je potenciální rozdíl mezi N a PE 0. K tomu dochází při rekonstrukci napájecího systému TN-C a jeho přeměně na systém TN-CS. V tomto případě se k domu blíží kombinovaný vodič PEN, který je ve vstupním panelu rozdělen na dva vodiče – N a PE s dodatečným uzemněním oddělovacího bodu.

V této situaci je délka vodičů desítky metrů, a nikoli kilometry, jako u nadzemních nebo podzemních vedení, a proto pokles napětí v neutrálním vodiči a potenciální rozdíl mezi nulou a zemí nepřesahuje chybu zařízení.

Příčiny zvýšeného napětí

Kromě ztrát ve vodičích existují další důvody, proč je napětí mezi nulou a zemí.

Důvodem stálé přítomnosti napětí stoupajícího na 50 V může být nerovnoměrné zapojení spotřebičů napříč fázemi. Za ideálních podmínek by měl být výkon zátěže rozložen rovnoměrně, přičemž neexistuje žádný vyrovnávací proud a napětí mezi PE a N je nulové.

Ne vždy se to stane při připojení k jedné z fází výkonných elektrických spotřebičů nebo velké vzdálenosti mezi elektrickým vedením a samostatnou budovou, v neutrálním vodiči protéká významný proud, díky kterému se v něm zvyšují ztráty, a se objeví potenciální rozdíl mezi neutrálem a zemí.

V případě vysokého napětí je často příčinou neutrální přestávka. Jedná se o nouzovou situaci, která má dvě možnosti:

• Přerušení v jednofázové síti. V tomto případě se na nulové svorce objeví síťové napětí, které zmizí po zhasnutí všech lamp a odpojení všech zástrček ze zásuvek. V zásuvce není žádné napětí.
• Přerušený nulový vodič v třífázovém kabelu. V tomto případě potenciál mezi neutrálem a zemí v důsledku nedostatku vyrovnávacího proudu kolísá v rozmezí 0-220 V a napětí na výstupu může dosáhnout 380 V.

Napětí 110 voltů

V některých případech je potenciálový rozdíl mezi neutrálem a zemí 110 V nebo polovina síťového napětí. To je způsobeno vlastnostmi elektrického obvodu některých domácích spotřebičů. Elektronické vybavení těchto zařízení je na jedné straně citlivé na vysokofrekvenční rušení a na druhé straně je samo zdrojem tohoto rušení.

K ochraně proti tomuto jevu jsou v zařízení paralelně k síťovému kabelu instalovány dva kondenzátory zapojené do série. Spojení těchto prvků je zase spojeno s tělem elektrického spotřebiče a zemnicím vodičem napájecího kabelu.

Po zapojení zařízení do zásuvky se na těle takového zařízení a zemnící svorce zástrčky objeví napětí 110V. Pokud je elektrické vedení provedeno podle třívodičového obvodu s uzemňovacím vodičem, který není připojen k zemnící smyčce nebo PE vodiči vhodnému pro budovu, objeví se vysoké napětí na všech zemnících vodičích a svorkách bytu nebo domu.

Co dělat v případě vysokého napětí

Pokud existuje významný rozdíl potenciálů mezi neutrálem a zemí, pak je žádoucí a v některých případech nutné tento problém vyřešit. Jak se s touto situací vypořádat, závisí na tom, jaké je napětí mezi neutrálem a zemí.

• Přesahuje 30 V a napětí v zásuvce je pod 200 V. Toto napětí se objevuje v důsledku velké délky přívodních vodičů a nedostatečného průřezu vodiče. Je téměř nemožné změnit situaci sami; řešením problému může být instalace stabilizátoru napětí.
• Napětí 110 V. Pokud napětí mezi nulou a zemí 110 voltů, pak je třeba odpojit zemnící svorku v zásuvce, do které je zapojeno zařízení s filtrem dvou kondenzátorů. Dotyk těla takového zařízení však zůstane bolestivý. Chcete-li problém zcela vyřešit, musíte připojit zemnící vedení k obvodu nebo odpojit tento filtr od těla elektrického spotřebiče.
• Napětí mezi nulovou a zemnicí svorkou je 220 V, v zásuvce není proud. Voltmetr zobrazuje takové údaje, když se nulový vodič v bytě rozbije nebo po dokončení jednofázového odbočení z třífázové sítě. Fáze se dostává k nulovým vodičům přes zapnuté lampy nebo elektrické spotřebiče připojené do zásuvek, i když právě nefungují.
• Kolísá v rozmezí 0-220 V a napětí ve vývodu bývá 0 nebo 380 V. Důvodem této nouze je přerušení neutrálu ve vhodném kabelu. Musíte okamžitě vypnout vstupní jistič a kontaktovat elektrárenskou společnost.

Výkon

Jak je z článku vidět, mezi nulou a zemí je téměř vždy malé napětí. To není problém, pokud nepřekročí 5-10 V. V opačném případě je třeba přijmout opatření, aby tento jev nepoškodil elektrické spotřebiče a nenarušil jejich používání. V závislosti na jeho hodnotě je třeba nainstalovat stabilizátor napětí, odpojit vestavěný filtr v domácích spotřebičích nebo vypnout vstupní jistič a odstranit poruchu.

Jaké je nebezpečí zlomeného neutrálního vodiče v domě nebo bytě?

Přerušení nulového vodiče v třífázové elektrické síti je nebezpečný jev, který může poškodit domácí elektrické spotřebiče a usmrtit lidi elektrickým proudem. Od rozvodny (TS) ke spotřebiteli, v tomto případě k domu, proudí elektřina čtyřmi vodiči – třífázovým a vodičem, který kombinuje funkce pracovního nulového vodiče a ochranného uzemnění. Proud protéká nejběžnějším uzemňovacím systémem TN-CS.

Tento typ systému zajišťuje uzemnění neutrálu zdroje energie – transformátoru rozvodny. Po vstupu do budovy je kombinovaný vodič rozdělen na pracovní nulový vodič a ochranný vodič a poté distribuován mezi byty. Tři fáze elektrické sítě jsou po zavedení do domu rozmístěny do přibližně stejného počtu bytů. Ale při normálním provozu elektrické sítě je zatížení tří fází nerovnoměrné, protože obyvatelé bytů používají elektrické spotřebiče odlišně a v různých časových obdobích se zatížení fází liší a výrazně. V tomto případě je napětí napříč fázemi téměř stejné, protože neutrální vodič hraje roli vyvažovače, který snižuje takzvané předpětí neutrálního bodu téměř na nulu.

V případě přerušení nulového vodiče na elektrickém vedení okamžitě dochází k nerovnováze – dochází k nerovnováze fázových napětí. V tomto případě v jedné fázi, kde je zatížení menší, se napětí prudce zvyšuje a v nejvytíženější fázi naopak klesá. Navíc v závislosti na nesymetrii může napětí na fázích kolísat od několika desítek voltů až po hodnotu lineárního napětí třífázové sítě – 380 V. V tomto případě vše závisí na velikosti nesymetrie zátěže napříč fáze elektrické sítě.

Následky takových napěťových rázů zná snad každý. Výrazný přebytek napětí v domácí síti povede k poruše téměř všech zařízení, která byla aktuálně v provozu ze sítě. Příliš nízké napětí během pár minut poškodí kompresor ledničky nebo klimatizace, elektromotor pračky a další elektrospotřebiče, které mají elektromotory. Abnormální provoz elektrických spotřebičů může mít za následek jejich poruchu a následný požár.

Selhání domácích spotřebičů není to nejhorší. Pokud neutrál vyhoří před vstupem do domu, to znamená, než se rozdělí na nulový a uzemňovací vodič, objeví se fázové napětí na všech uzemněných prvcích zařízení a domácích elektrických spotřebičů. Pokud se takových elektrických spotřebičů dotknete, bude osoba zasažena elektrickým proudem.

Pokud má dům systém vyrovnání potenciálu, který zajišťuje elektrické připojení k uzemňovací sběrnici všech kovových konstrukčních prvků a kovových potrubí, pak se pravděpodobnost úrazu elektrickým proudem sníží, protože se člověk nedotkne dvou bodů s různými potenciály. Jak však ukazuje praxe, takový systém není ve většině domácností implementován, a pokud se na těle elektrického spotřebiče objeví nebezpečný potenciál a člověk se dotkne jak tohoto elektrického spotřebiče, tak kovového předmětu, který má jiný potenciál, být šokován.

Jak chránit sebe a domácí elektrospotřebiče před výše popsanými následky?

Hlavním opatřením ochrany proti případným napěťovým rázům je instalace napěťového relé na vstup domovního rozvodného panelu. V případě nadměrného poklesu nebo zvýšení napětí napěťové relé okamžitě odpojí elektrické vedení a zároveň ochrání elektrické spotřebiče připojené k síti.

Pokud je nulový vodič poškozen a na těle zařízení se objeví nebezpečný potenciál, žádný ze systémů uzemnění sítě neposkytne zaručenou ochranu. V síti systému TN-CS neexistuje žádná ochrana proti možnému výskytu nebezpečného potenciálu na tělese zařízení v případě poškození nuly až po její oddělení. V tomto případě lze zaručit bezpečný provoz uzemněných elektrických spotřebičů pouze tehdy, pokud dodavatelská organizace provádí pravidelné kontroly stavu sítí z napájecí rozvodny přímo do hlavního rozvodného panelu domu a okamžitě odstraňuje možné narušení.

V elektrické síti, kde je implementován systém TT, přerušení nulového vodiče nevede k výskytu nebezpečného potenciálu na těle zařízení. Ale v tomto případě může dojít k napěťové nerovnováze mezi fázemi, takže napěťová relé v těchto sítích musí být také instalována pro ochranu domácích elektrických spotřebičů.

Řešením této nebezpečné situace bude zařízení, které změří rozdílový únik proudu a při překročení určité úrovně vypne elektrické vedení. Jedná se o proudový chránič nebo diferenciální jistič. V tomto případě, pokud dojde k možnému úniku proudu do uzemněného těla, RCD okamžitě odpojí elektrické vedení. V žádném případě byste neměli instalovat elektronický RCD, ale pouze elektromechanický, protože první se při porušení nuly stává zbytečným zařízením. Při porušení nuly přestane fungovat elektronický obvod v elektronickém RCD a s ním i celé zařízení. Elektromechanický RCD nemá tuto nevýhodu a jasně zvládá ztrátu nuly, vypnutí řízeného vedení.

Podle našeho názoru by nejkompletnějším technickým řešením ochrany proti nulovým ztrátám v jakémkoliv systému elektrické sítě bylo společné použití napěťového regulačního relé a elektromechanického RCD (diferenciálního jističe) v napájecím obvodu.

Podrobnější informace o systémech elektrických zařízení získáte v kanceláři společnosti Elektroplan TNS nebo můžete zanechat poptávku a dotazy, které vás zajímají, na emailu [email protected].