Ветреным и дождливым вечером особенно приятно сидеть в квартире, ничего не делая и наслаждаясь теплом и уютом. К сожалению, эта идиллия иногда неожиданно прерывается – лампочки внезапно раскаляются до невыносимой белизны, холодильник гудит и трясется, а телевизор показывает черный экран, да еще с дымком. В электрической сети резко повысилось напряжение! Почему такое происходит и как с этим бороться?
Первое, что приходит в голову – ошибка электрика. Но зажимы фазных и нулевого проводов по внешнему виду, цвету проводов, способу крепления здорово отличаются друг от друга, и перепутать их профессиональный электрик может разве что в бессознательном состоянии. Более вероятной причиной появления в квартире 380 вольт является обрыв нулевого провода. На профессиональном жаргоне это называется отгоранием нуля.
Почему отгорает ноль?
В последнее время такие ситуации происходят все чаще. Это связано как с общим износом электрических сетей, так и с техническими решениями, применявшимися при массовом строительстве домов в 50-70 годы ХХ века. При использовании трехфазной сети все квартиры в доме разбивались на три группы, присоединенные к трем разным фазам.
Тогда мало кто мог представить какую-нибудь электрическую нагрузку в квартире, кроме лампочек освещения и пары маломощных электрических приборов. Нагрузка в многоквартирном доме была практически полностью активной, линейной и симметричной. При этом токи в фазных проводах компенсировали друг друга, а ток в нулевом проводе был сравнительно небольшим. Это привело к очевидному решению – нечего на столь мало работающий провод тратить много материала. Нулевой провод решили делать тоньше фазных.
Современная жизнь внесла значительные коррективы. Не редки ситуации, когда в одной квартире установлены пара лампочек и телевизор, а в соседней – электрические теплые полы, электрический котел, несколько кондиционеров и джакузи. Кроме того, почти вся современная техника имеет импульсные блоки питания, сильно искажающие форму тока в сети. Нагрузка в домах перестала быть симметричной и линейной – компенсации фазных токов не происходит. Подчас ток в нулевом проводе даже больше токов в фазных проводах. Естественно, что более тонкий провод перегревается и не выдерживает.
Почему происходит перенапряжение?
Надо сказать, что при обрыве нуля «везет» далеко не всему дому. Перенапряжение может произойти только на одной или двух фазах. Остальным повезло и на этот раз без кавычек. Проще всего это понять на примере дома из трех квартир.
Каждая квартира питается от своей отдельной фазы А, В или С и нулевого провода N. Напряжение между фазой и нулем 220 вольт – это именно то напряжение, которое нужно в квартире. Напряжение между любыми двумя фазными проводами – 380 вольт. Это неотъемлемое свойство трехфазной электрической сети переменного тока. Такое напряжение в квартире совершенно не требуется, и в исправной сети оно туда и не попадает.
Представим, что в квартире 3 все потребители выключены – это позволит временно исключить ее из рассмотрения вместе с питающей ее фазой С.
И вот в такой ситуации нулевой провод на питающей линии обрывается. Очевидно, что обе квартиры становятся подключенными последовательно, но между двумя фазными проводами. А напряжение между фазами — те самые 380 вольт!
Если представить всех потребителей в квартирах в виде двух сопротивлений, то получится классический делитель напряжения.
Обе квартиры поделят 380 вольт между собой, но отнюдь не по-братски. Напряжения распределятся обратно пропорционально мощности электрических приборов. Чем больше электроприборов включено в одной квартире по сравнению с другой, тем ниже в ней будет напряжение.
Если в одной квартире включена одна лампочка на 40 Вт, а в другой — один электрический котел на 3 кВт, то лампочка получит 375 вольт, а котел — оставшиеся 5 вольт.
Естественно, что лампочка мгновенно перегорит и обесточит последовательную цепочку потребителей. В данном случае лампочка будет играть роль предохранителя для электрического котла. И это — самый благоприятный вариант.
В реальности в каждой квартире включено множество потребителей. И с точки зрения электротехники включены они параллельно. Поэтому выход из строя одного прибора не спасет остальные. Более того, выход из строя каждого прибора будет уменьшать общую нагрузку в квартире, и увеличивать приходящееся на нее напряжение, выводя из строя все новые и новые приборы.
А если сложнее? Углубимся в теорию...
Если потребители имеются во всех трех квартирах, то ситуация сложнее. В этом случае для понимания придется углубиться в теоретические основы электротехники. Но совсем немного – вы увидите, что такой путь даже проще и нагляднее, чем рисунки с квартирами.
Три напряжения в трехфазной сети имеют одинаковую частоту 50 Гц, равны по амплитуде и различаются по фазе (сдвигу колебаний друг относительно друга) на 120 градусов.
Такие напряжения принято условно отображать в виде векторной диаграммы. Каждое напряжение выражается отрезком, длина которого пропорциональна величине напряжения, а угол поворота относительно вертикали равен фазе.
При соединении потребителей звездой – каждая квартира между фазой и нулем - напряжения изображают выходящими из одной центральной точки. Это точка нулевого потенциала, она соответствует нулевому проводу. Концы векторов соответствуют фазным проводам.
Векторы эти непрерывно крутятся вокруг нейтральной точки, делая 50 оборотов в секунду, так как частота переменного тока 50 герц. Но взаимное расположение остается неизменным, что и позволяет рассматривать их условно неподвижными.
Напряжения между фазными проводами можно найти геометрически по теореме Пифагора. Эти напряжения называются линейными, они равны фазному напряжению, умноженному на квадратный корень из 3.
Нетрудно подсчитать, что для фазного напряжения 220 вольт линейное равно 380 вольтам. Подаваемое в квартиру напряжение 220 вольт зафиксировано между фазным и нулевым проводом. Если нагрузка в трех квартирах одинакова, то токи в фазных проводах одинаковы и компенсируют друг друга.
Нулевой провод вступает в игру лишь при разбалансе мощностей по фазам. В этом случае он необходим для отвода имеющейся разницы фазных токов. Если нулевой провод обрывается, то напряжения на фазах распределяются таким образом, чтобы фазные токи могли компенсировать друг друга сами. Фазы начинают напоминать крыловских лебедя, рака и щуку, тянущих точку нулевого потенциала каждый на себя.
Потенциал точки соединения потребителей (остаток нулевого провода) перестает фиксироваться и уходит в сторону от точки нулевого потенциала.
В зависимости от усилий животных (мощности на фазах) изменяется и фазное напряжение — от 0 до 380 вольт. Только в данном случае проигравший получает больше и его это не радует. Перенапряжение может происходить на одной или двух фазах из трех, это очевидно из рисунка.
Что делать, если в сети 380 вольт?
Если в электрической сети внезапно повысилось напряжение, то раздумывать нечего. Чем скорее вы выключите электрические приборы, тем больше шансов сохранить их в работоспособном состоянии. Обратите внимание, что у современных электронных приборов нужно именно физически вытащить шнур питания из розетки. Дело в том, что даже в выключенном состоянии часть схемы остается под напряжением, чтобы обеспечить возможность включения от кнопок управления или пульта. Конечно, выключать приборы по отдельности долго, лучше выключать сразу все в квартирном электрическом щитке.
Иногда встречаются советы при перенапряжении быстрее включить мощную технику – электрический чайник, обогреватель, утюг. Смысла в этом никакого нет. Во-первых, неизвестно какая нагрузка включена на других фазах поврежденного участка. Очень может быть, что конкурировать вы будете с десятком квартир и максимум, чего добьетесь – снизите напряжение на 5-10 вольт. А телевизору абсолютно безразлично, от какого напряжения сгореть – 350 или 340 вольт. Во-вторых, время, затрачиваемое на включение чайника, а тем более – поиски утюга, гораздо больше, чем на щелчок автоматических выключателей. Поэтому самым правильным будет отключение в квартирном щитке. Это быстрее и намного надежнее.
После отключения электроприборов лучше всего скооперироваться с соседями и вызвать электрика управляющей компании или аварийную бригаду. Работы по устранению таких аварий производятся бесплатно, за счет платежей на содержание и текущий ремонт общего имущества в многоквартирном доме или платежей за электроэнергию (в зависимости от места повреждения).
Самостоятельно исправлять повреждения даже в этажном щитке, а тем более – в вводно-распределительном устройстве многоквартирного дома или воздушной линии электропередач смертельно опасно.
Тут-тук, я переменный ток! Есть кто дома?
Ситуация с повышением напряжения может возникнуть и тогда, когда дома никого нет. А постоянно работающего оборудования в современных квартирах более чем достаточно – холодильники, кондиционеры, водонагреватели, работающие в дежурном режиме телевизоры и музыкальные центры, компьютерная техника. Здесь нужно надеяться только на автоматику. Для защиты в квартирном щитке устанавливается специальное устройство – реле защиты от перенапряжения.
При выходе напряжения за допустимые пределы реле отключит подачу электроэнергии в квартиру, а при восстановлении нормальных значений – автоматически подключит снова. Стоимость такого устройства 1200-3000 рублей в зависимости от мощности и сервисных функций.
