Электротехника / Ток в нулевом проводе светодиодного светильника.  

Коллеги, добрый день. Ко мне обратился знакомы монтажник, он установил рабочее освещение в торговом центре.  Светильники светодиодные. Кабель, питающий щит освещения медь 5х6.  После включения кабель стал сильно греться. Измерил ток по фазам, примерно по 20 А на фазу, но в N проводе более 80 А. Перепроверял много раз, но результаты те же.  Питающий кабель пришлось заменить на 5х25.  Я думаю, что блоки питания светильников  ( а их более 100шт) генерируют какие-то высшие гармоники, в нуле они суммируются и получается  то, что случилось у него на объекте  Кто-нибудь сталкивался с подобной ситуацией и как ее решил, возможна ли установка каких-то фильтров или что-то другое?

Драйвера светильников таки генерируют  высшие гармоники, а гармоники третьего порядка в ноле суммируются.
Даже если токи будут только из третьих гармоник 3х20=60. Либо у вас в цифрах неточность, либо ноль к чему-то еще присоединен.

Дело не в арифметике и не в цифрах. Это понятно, что виною всему драйвера, физика процесса ясна, но светодиодные светильники  сейчас  везде. И с этим придется  считаться. Если это так, то надо в разы завышать сечения кабелей или придумывать фильтры, гасящие эти гармоники. Все полупроводниковые приборы компьютеры, телевизоры даже зарядки телефонов и проч. генерируют эти гармоники.  А если кабели рассчитывать по старым методикам, то пожары неизбежны. Обгорание нуля это очень неприятная авария.

Такое впечатление что к нулевому проводнику щитка освещения подключен ноль от стороннего потребителя, например вентиляция (в одной из распаячных коробок). Отсюда такой ток. Пусть проверит выборочно по светильникам (очень сомневаюсь что будет какая-то разбежка в показаниях). Так же можно провести замеры ночью, когда работает минимум оборудования, или принудительно отключить всё стороннее оборудование кроме освещения....

Из опыта -  проблемы возникают на дешёвых светильниках. Ток в ноле, "стробоскоп" ( когда драйверы входят в резонанс и светильники начинают хаотически моргать) и другие сюрпризы. Причём только на параллельном соединении светильников. При использовании недешевых драйверов в производстве светильников таких проблем обычно нет. Для себя нашли местного производителя светильников и работаем только с их продукцией. От монтажа других отказываемся. Если не "наш"  производитель - то монтаж либо до выпуска на светильник, либо отказываемся от монтажа освещения вообще. В крупном ритейле можно серьёзно попасть. Оговаривается у нас в договоре это дело. В Вашем случае, с моей точки зрения, надо пересчитать групповые линии. Драйверы очень чувствительны к падению напряжения. Средняя мощность линейного светильника в ритейле 20 Вт на погонный метр. По прикидкам по току, у Вас получается больше километра чисто световых линий. Это много для одного ЩО. Дайте больше информации, подумаем ещё.

andrey-77, Спасибо за Ваш ответ. Будем разбираться

Уточните, используя кабель 5х6 - схема подключения...? Гложут меня смутные сомнения, что Вы использовали 4 жилы для подключения различных "линий/групп" светильников и ТОЛЬКО ОДНУ жилу в качестве N провода.....И если я прав, то здесь чистая математика....по каждой отдельной "линии/группе" светильников протекает ток в 20А, который СУММИРУЕТСЯ в N-проводнике....

Кстати со светодиодными светильниками сейчас такая проблема из-за драйверов. Очень большой пусковой ток, из-за которого вырубает автоматы. Лечится установкой ограничителей пускового тока, например у меандра есть такой МРП-102 очень помогает - все вопросы сразу снимает, я в таких мощных линиях сразу ставлю.

Да, пусковые токи у светодиодных блоков питания действительно присутствуют.

2 декабря 2025 года в телеграм-канале "Мир глазами инженера" был опубликован отчёт о проведённых измерениях тока нагрузки светодиодных блоков питания с использованием осциллографа для фиксации пускового тока пятнадцати БП мощностью 200 Вт каждый (суммарно получается 3 кВт).

Согласно данным Павла Серкова, в режиме холостого хода все блоки потребляли около 8 Вт, однако измерение пускового тока показало значение 140 А. Скриншоты сообщения из телеграм-канала Павла Серкова приведены во вложении

Конечно, я могу ошибаться, однако в стандартной трёхфазной системе все токи нагрузок, подключённых к фазам L1, L2 и L3, сходятся в общем нулевом рабочем проводнике N.

При этом алгебраически складывать эти токи нельзя, так как фазы имеют смещение друг относительно друга на 1/3 периода (или 120 градусов), что необходимо для формирования вращающегося магнитного поля.

Токи в нулевом проводнике действительно суммируются, но векторно, и в идеальном случае их результирующая сумма приближается к нулю, но не равна.

Однако при подключении трёхфазного асинхронного двигателя, нулевой рабочий проводник можно не прокладывать, так как векторная сумма токов по фазам равна нулю

Это справедливо для синусоидальных токов.
Но у различных импульсных блоков питания и других нелинейных потребителей, в том числе и драйверов светодиодных ламп, ток очень далек от синусоиды и по сути состоит из суммы множества синусоид (гармоник) с частотой кратной частоте сети. У гармоник кратных 3 (150Гц, 300Гц, 450Гц ...) фазовый сдвиг отсутствует и в нулевом проводе их сумма может давать весомый ток, сравнимый с фазным.

Согласен, при подключении к 0,4кВ это правило работает несколько не так. Не уточнили на какую сеть подключали кабель 5х6....

Спасибо большое! Моё сообщение больше касалось записи о математическом сложении тока в нулевом проводнике, поэтому я и подсветил эту неточность - в силу своей компетенции, конечно

А о появлении гармоник при использовании блоков питания - тоже читал. Однако я всегда думал, что гармоники - это не отдельные синусиды. Просто для упрощения расчётов несинусоидальный ток разбивают на отдельные синусоиды с разной частотой, которая в сумме и даёт наш "грязный" несиносоидальный ток нагрузки.

Да уж, светодиодные) Вообще-то проблема гармоник от драйверов/блоков питания/ЭПРА возникла чуть раньше. В газоразрядных светильниках они тоже были. А когда появились ЭПРА для люминесцентных мы увидели в отдельных экземплярах искажения по максимуму (помнится я подумал, что прибор сломался, когда коэффициент мощности 0,5 увидел в первый раз). Первый вопрос "что такое максимум в гармониках тока для блока питания светильников?" Примерно 60 % по суммарным гармоникам кратным трем, что приводит к току в нулевом проводе 173 % фазного. Можно в книгах по этой теме найти теоретическое обоснование, по приведу Выписку из CН 4.04.01-2019, п. 10.9. При наличии в трехфазной сети, в том числе и симметрично загруженной, нелинейной нагрузки с несинусоидальными токами высших гармоник, источниками которых являются, например, информационно-вычислительная техника, разнообразное оборудование обработки информации, кассовые аппараты, разрядные лампы, стиральные машины и т.д., следует учитывать, что в нулевом рабочем проводнике протекают токи, превышающие ток в фазном проводе приблизительно в 1,73 раз.  Наибольшее сечение нулевого провода при наличии гармоник 2-х кратное от фазного (!). БОЛЬШЕ не нужно в самом худшем случае (даже при значительной неравномерности загрузки фаз).
Вопрос второй какие гармоники допускаются  у осветительного оборудования. Осветительное оборудование сертифицируется на электромагнитную совместимость, в том числе по IEC 61000-3-2 ( или ГОСТ IEC 61000-3-2) Для осветительного оборудования от 5 до 25 Вт там все грустно( Сечение нулевого придется принимать 2-х кратное фазного.
Для светильников и прожекторов больше 25Вт (!!!) суммарные искажения по гармоникам кратным 3-м составляют до 28 %. Т.е. ток в нулевом проводе будет примерно равен фазному (!). Если ток больше, то кто-то закупил оборудование без сертификата или декларации или с липовым  - это точно не проблемы ПРОЕКТИРОВЩИКА.
Как подстраховаться дополнительно в проекте. Суммарный коэффициент гармоник  THD в проекте никто не указывает для светильников, да и производители в паспорте тоже в основном не указывают( Но эти гармоники хитрым образом складываются с любимым коэффициентом мощности cos f. И при расчете P/UI мы получаем не cos f, а обобщенный коэффициент мощности с учетом искажений тока (в англ. PF). Тогда P/UI=PF>=0.95 гарантирует нам, что гармоник тока кратных трем заведомо меньше 33 % и ток в нулевом проводе не будет больше фазного.
 

Осторожней с такими испытаниями. Не указаны условия их проведения (сопротивление сети и момент включения). Если блоки включать не в максимум амплитуды напряжения по пик импульса будет ниже. Если попасть в момент прохода кривой напряжения через ноль, то вообще пускового импульса не будет).
Есть нормативка  испытания на пусковой ток светодиодных светильников. Большинство производителей блоков питания это уже делают и указывают эти данные в даташитах. Иногда производитель светильников переносит их себе на сайт в характеристики. Эта величина для разных блоков даже одного производителя очень не постоянная. Для примера зависимость коэффициента пускового тока (по отношению к номинальному) от мощности одного светильника/прожектора на рисунке. После нахождения тока по этой зависимости его нужно сравнивать с НИЖНИМ порогом срабатывания МОДУЛЬНОГО автомата (это метод компании ABB, к нему есть вопросы, но других адекватных методов пока не увидел).

🔥Разъяснение МАиС по проектированию электрокотельных.
Из темы: МЧС требует разработки специальных технических условий (СТУ).