談三相四線制線路零線故障的危害

摘要：三線四線制線路中零線是非常重要的，在不對(duì)稱三相負(fù)載的情況下絕對(duì)不能去除零線。零線故障是很常見的，出現(xiàn)故障后有時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，必須采取正確的措施避免產(chǎn)生嚴(yán)重后果。通過對(duì)故障的分析了解，從而獲得良好的解決方法，以保護(hù)人和用電設(shè)備的安全。

關(guān)鍵詞：三相四線零線故障重復(fù)接地

1 概述

在低壓配電系統(tǒng)中，通常采用三相四線制系統(tǒng)，即380/220V低壓配電系統(tǒng)。將中性點(diǎn)直接接地，而且引出中性線或保護(hù)線的三相四線制系統(tǒng)，稱為TN系統(tǒng)。系統(tǒng)中的N線和PE線合用一根導(dǎo)線——保護(hù)中性線（PEN線），所有設(shè)備外露可導(dǎo)電部分（如金屬外殼等）均與PEN線相連，稱為TN—C系統(tǒng)，應(yīng)用最為普遍。在對(duì)稱三相負(fù)載中，零線是沒有電流通過的，但是照明燈及各種家用電器都采用220V，在實(shí)際的電能分配中力求使三相負(fù)荷平衡分配，在使用的時(shí)候卻是千差萬別，總會(huì)出現(xiàn)不平衡狀態(tài)，在中線（零線）就會(huì)有少許電流流過，故必須接入零線。零線故障是很常見的，在三相四線系統(tǒng)中零線的重要性常常為我們所忽視，導(dǎo)致比較嚴(yán)重的后果。

2 零線斷線對(duì)人身安全的危害

在三相四線制線路中采用接零保護(hù)時(shí)，零線折斷后的后果如何呢？如下圖一所示：

當(dāng)中線在某處斷線后，就成了電源中性點(diǎn)直接接地而設(shè)備外殼保護(hù)接地的系統(tǒng)，此時(shí)如果發(fā)生單相接地短路，這時(shí)接地電流通過原來的重復(fù)接地電阻RC、大地、R0等構(gòu)成回路，此時(shí)可根據(jù)公式I=U/(R0+RC)有I=220/(4+10)≈15.7(A)；故障點(diǎn)對(duì)地電壓可根據(jù)公式U=I*RC有U=15.7*10=157（V）。此時(shí)如果我們?nèi)梭w接觸到外殼，那么接觸電壓為157V，再以人體電阻為2000Ω（一般認(rèn)為人體電阻為1000Ω∽2000Ω）計(jì)算，通過人體的電流約為78mA，在這種情況下我們?nèi)耸欠浅ＮｋU(xiǎn)的（50mA的工頻電流通過人體的持續(xù)時(shí)間不能大于5.4秒）。當(dāng)然，沒有重復(fù)接地時(shí)，我們?nèi)梭w接觸到外殼時(shí)電壓則為220V（相電壓），那么我們?nèi)司透游ｋU(xiǎn)了。在零線沒有斷線時(shí)，某一相發(fā)生碰殼而引起短路，這時(shí)因回路電阻小，電流較大（一般在100A以上），可以迅速切斷保護(hù)開關(guān)或熔斷器熔體熔斷而斷開，從而達(dá)到保護(hù)的目的，消除了我們?nèi)吮挥|電的危險(xiǎn)。

3 零線斷線對(duì)設(shè)備的危害

零線斷線后，負(fù)載中性點(diǎn)產(chǎn)生位移，將出現(xiàn)嚴(yán)重的不穩(wěn)定狀態(tài)。正常時(shí)電源的電動(dòng)勢(shì)是對(duì)稱的，一旦零線斷線，負(fù)載中性點(diǎn)偏移，三相電動(dòng)勢(shì)就不再對(duì)稱了。三相四線照明電路如下圖圖二所示：

零線斷線后，這時(shí)各相負(fù)載的端電壓出現(xiàn)很大的變化，負(fù)載相當(dāng)于接成三相三線制的星形接法。假設(shè)此時(shí)某一相的負(fù)載全部處于斷開狀態(tài)（是可能的），這時(shí)就只有兩相的負(fù)載串聯(lián)工作，接于380V的線電壓上。如果兩相的負(fù)載基本均衡，則對(duì)負(fù)載的影響不大，負(fù)載兩端電壓約為190V。當(dāng)兩相的負(fù)載相差較大，就會(huì)使其電壓重新分配，差別很大。如圖三所示：如果為純阻性負(fù)載，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)有：U200/U40=R200/R40=P40額/P200額=40/200=1/5，故有200W的負(fù)載兩端電壓約為63V，40W的負(fù)載兩端電壓約為317V，即B相負(fù)載分壓為63V，C相負(fù)載分壓為317V。這樣，接在電壓低的那相的負(fù)載不能正常工作，接在電壓高的那相的負(fù)載可能絕緣擊穿、燒毀等，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。另外，如圖四所示，如果在某一相與零線發(fā)生單相短路，零線斷線，那就更加危險(xiǎn)，因?yàn)榇藭r(shí)另兩相負(fù)載的工作電壓分別變?yōu)?80V，高出額定電壓160V，只要負(fù)載一工作就會(huì)損壞。

我單位在幾年前就發(fā)生過零線斷線的故障，導(dǎo)致有的住戶照明燈損壞，有的住戶電視機(jī)保險(xiǎn)管熔斷，有的住戶電冰箱壓縮機(jī)受損等。

4 零線分配接線錯(cuò)誤故障的危害

三相四線制系統(tǒng)中，有時(shí)把動(dòng)力部分和照明部分分開來引線，此時(shí)應(yīng)特別注意零線的分配接線。例如把照明部分的相線、零線引入了漏電保護(hù)開關(guān)，而動(dòng)力部分則沒有采用漏電保護(hù)。這時(shí)動(dòng)力部分設(shè)備的零線搭接了照明的零線就會(huì)出現(xiàn)故障，只要?jiǎng)恿υO(shè)備一工作，照明部分就會(huì)跳閘，即漏電保護(hù)就會(huì)起作用而動(dòng)作（此時(shí)漏電保護(hù)開關(guān)的合磁場(chǎng)不為零）。

我校機(jī)電實(shí)訓(xùn)中心就出現(xiàn)過這種故障現(xiàn)象，只要數(shù)控維修機(jī)床一工作，照明總閘就會(huì)斷開，使其不能正常辦公和照明。起初以為是維修機(jī)床的短路故障，就立即查找，結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)故障。最后就從另外的實(shí)訓(xùn)車間引入電源，維修機(jī)床工作正常了，這時(shí)就想到是零線出問題了。經(jīng)過查找是零線的搭接出了問題，在照明部分的零線上搭接的線，電工師傅接線沒有分清零線的分配情況，以為只要搭接上零線就可以了。

5 措施

首先是要保證零線的接線質(zhì)量，引入線要牢固可靠，必須按要求恢復(fù)絕緣，要經(jīng)常加強(qiáng)檢查，如有問題應(yīng)及時(shí)維修，不能有絲毫的馬虎。在設(shè)計(jì)時(shí)零線的截面往往比相線小一級(jí)，特別是戶外懸空的導(dǎo)線因風(fēng)吹容易造成斷線，所以導(dǎo)線的截面應(yīng)適當(dāng)粗一些；也不要多根零線在同一處分支引線，會(huì)導(dǎo)致接頭處過熱而零線斷線。其次，在電工技術(shù)上采取相應(yīng)的措施，可設(shè)置專用的斷零保護(hù)設(shè)施，認(rèn)真做好零線的重復(fù)接地，嚴(yán)格按照規(guī)程、規(guī)范的要求，重復(fù)接地電阻應(yīng)小于或等于10Ω。當(dāng)某相碰殼時(shí)可減輕人體觸電的危險(xiǎn)程度，又能在斷線后發(fā)生單相短路時(shí)使其另兩相負(fù)載不會(huì)承受380V的線電壓危害，避免設(shè)備被擊穿、燒毀。另外，零線的分配搭線時(shí)，一定要分清零線的情況，不要認(rèn)為只要是零線就可以搭接使用，確定無誤后再進(jìn)行零線分配搭接線。只要我們?cè)诠ぷ髦校嗉幼⒁猓湍軌虮苊馇笆龉收系陌l(fā)生。

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