Многие замечают, что на высоковольтных линиях электропередачи отсутствует четвёртый провод, который на обычных низковольтных сетях выполняет роль нуля и заземления. В этой статье мы разберёмся, почему так происходит и как в конечном итоге получается привычное нам напряжение 220 В.
Роль нулевого провода
Нулевой провод в электрических сетях выполняет две ключевые функции: обеспечивает безопасность людей и позволяет получить низкое напряжение для бытовых приборов. Если рассматривать чисто трёхфазную линию без нуля, то минимальное напряжение, которое можно снять между любыми двумя фазами, составит 380 Вольт. Для питания большинства домашних устройств этого слишком много.
Почему на высоковольтных линиях нет нуля?
Линии высокого напряжения (от 6 до 110 кВ) предназначены в первую очередь для эффективной передачи электроэнергии на большие расстояния. На этих участках провода находятся на значительной высоте и недоступны для неквалифицированного персонала, что снижает требования к безопасности, которые как раз и обеспечивает нулевой провод.
С экономической и технической точки зрения, отказ от четвёртого провода позволяет существенно сэкономить: сокращается расход металла на жилы, требуется меньше изоляторов и упрощается конструкция опор, поддерживающих провода. На линиях свыше 110 кВ ситуация меняется — там появляется элемент, похожий на ноль, но технически это уже изолированная нейтраль, что является отдельной сложной темой.
Где и как появляется ноль?
Точкой преобразования высокого напряжения в привычное нам является понижающая трансформаторная подстанция. Именно здесь происходит магия. Мощный трёхфазный трансформатор имеет две группы обмоток: первичные (высоковольтные) и вторичные (низковольтные).
На стороне высокого напряжения обмотки чаще всего соединяются по схеме "треугольник", что как раз и позволяет обойтись без нулевого провода при передаче. На выходе же, на низковольтной стороне, обмотки соединяются "звездой". Центр этой "звезды" — общая точка соединения — как раз и является тем самым нулём. Эта точка надёжно заземляется прямо на подстанции, и от неё уже отходит тот самый четвёртый провод (PEN или PE), который тянется по столбам к нашим домам, обеспечивая и работу однофазных сетей на 220 В, и безопасность.
Особые случаи подключения
Стоит отметить, что не все трёхфазные потребители (например, мощные электродвигатели) требуют нулевого провода для своей работы. Они могут подключаться по схеме "треугольник", используя только три фазных провода. В таких случаях четвёртый провод используется исключительно в защитных целях — для заземления корпуса прибора.
Таким образом, отсутствие нуля на магистральных высоковольтных линиях — это продуманный инженерный компромисс между экономической эффективностью передачи и конечными нуждами потребителя. Ноль появляется ровно в том месте и в тот момент, когда он действительно необходим.
