氣象設備用電誤操作原因分析

楊勝利,竇建虎,廖曉玲

(西安市氣象局,西安 710016)

氣象設備用電誤操作原因分析

楊勝利,竇建虎,廖曉玲

(西安市氣象局,西安 710016)

為正確認識供電系統中零線作用,介紹低壓配電三相四線制系統,出現零線斷路時各相負載所承受的電壓分布,中線電流的來源及針對中線斷路的保護思路。并以涇河地面站、探空站的供電系統為例,計算了當中線斷路時各氣象設備所承載的電壓,分析燒毀用電設備的原因。

三相四線制;零線;斷路;燒毀

近年來,氣象部門用電設備燒毀事故時有發生,不但造成一定的經濟損失,而且影響氣象業務的正常運行,甚至帶來嚴重的安全隱患。如 2011年 9月 23日,某科技有限公司技術人員在進行新一代天氣雷達配套電源 UPS設備初次安裝時,因考慮氣象設備連續供電的需要,在未斷開供電系統電源的情況下,違規摘除零線,形成 UPS所帶的所有設備工作在無中線電路中,致使連接在電源上的負載電壓驟然升高,造成天氣雷達設備、自動站設備、大氣成分設備、土壤濕度設備等遭受不同程度燒毀。針對此類由于對氣象設備用電誤操作造成的事故進行分析,查找事故原因,以期對管理氣象設備用電的業務人員有所幫助。

1 事故電路分析

1.1 零線的意義

氣象設備用電有相線、中線、地線。相線俗稱火線,中線俗稱零線,零線不是地線。在三相四線制供電系統中,有對稱負載的星形連接和不對稱負載的星形連接兩種方式。對稱負載的星形連接,中線電流為零,中性點為零電位,因此中線省去,設備仍可安全工作;不對稱負載的星形連接,中線電流不為零,中線電流要通過零線返回變壓器,要使設備安全工作,中線不可省去[1]。

1.2 無零線電路分析

實際氣象業務中,三相負載很難對稱,常采用的是三相四線制不對稱負載的星形連接,因此中線起著非常重要的作用。它能夠使三相負載成為 3個互不影響的獨立單相電路,這樣不論負載有無變動,每相負載均承受對稱的相電壓,從而保證設備正常工作。

以涇河氣象站為例,涇河地面站、探空站的供電系統是由功率分別為 0.7 kW(A負載,照明用電)、2.5 kW(B負載,包括地面所有設備,含空調、電腦、自動站)、1.3 kW(C負載,包括 L波段雷達、電腦、雷達備份接收機)的三相負載作星形連接,接到 380 V/220 V的三相四線制電源上,三個負載均能正常工作。當 A負載處于斷路狀態,而中線由于某種原因斷開時,B、C兩相負載變成接在線電壓 UBC端的串聯電路。

在串聯電路中,因為 PB/PC=UB/UC,PB、PC分別為 B、C兩相負載的功率,UB、UC分別為 B、C兩相負載的的電壓,所以 UB/UC=2.5/1.3,

由此可見,B相負載 (地面站的設備)承受的電壓為 250 V,超過額定電壓,燒毀可能性極大;C相負載 (探空站設備)承受的電壓為 130 V,低于額定電壓,設備不能正常工作。B相負載功率越大,C相負載功率越小,B相負載燒毀的可能性也越大。在正常的三相四線制供電過程中,供電系統的三根相線和一根中線連接良好,即使三相負荷不平衡,由于有中性線的存在,氣象設備仍能正常用電。但若中性線因故斷開,三相電流無法通過中性線流回到配電變壓器低壓側的中性點,則會引起負荷的中性點的電位偏移 (中點位移),這時各相負荷的電壓降也就差異很大,極端情況下,加在某相負荷的電壓甚至瞬時會達到線電壓(380 V)高,從而把用電設備燒毀[2]。

2 預防措施

預防三相四線制零線斷路的措施。①使三相負荷趨于平衡 平衡三相負荷,使回流變壓器的電流趨于零。②增大零線截面 中性線電流有時可能發生與相線電流相等的情況,盡量采用與相線相同的導線,既可防止斷線,又可降低線損。③消除銅鋁接頭 氣象設備的供電系統中,銅鋁接頭隨處可見,設備長期運行易產生銅鋁電化腐蝕,造成接觸不良,接頭過熱而燒斷,因此,要采用銅鋁過渡線夾,消除銅鋁接頭。④供電線路要做好重復接地 變壓器處、各條輸送電纜的配電箱、各工作場地的配電盤,均應做好重復接地。

[1]嚴芳芳.三相四線制供電系統中零線的意義 [J].科技情報開發與經濟,2003,13(1):158-159.

[2]譚學彥 .低壓三相四線制供電的中性線選擇及其斷開的影響 [J].廣東科技,2007(10):174-175.

TM08

B

1006-4354(2013)02-0038-02

2012-10-25

楊勝利 (1963—),男,陜西西安人,漢族,學士,從事新一代天氣雷達管理和維護工作。