配網系統零線斷線故障分析及應對措施

荊門供電公司　萬平暢

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配網系統零線斷線故障分析及應對措施

荊門供電公司萬平暢

【摘要】根據運行中零線斷線故障導致燒毀用電設備的數據分析，找出零線斷線的主要原因，針對實際情況，從設計、施工、運維中提出解決措施。

【關鍵詞】三相四線；零線；斷線

湖北荊門城市配網采用的低壓系統為TN-C系統，采用三相四線制運行。對于TN-C系統的低壓側的星形接線方式,電源有一點與地直接連接，負荷側電氣裝置外露可導電部門則通過保護線與該點連接，理想情況下三相負荷對稱，零線電流為零，三相上的電壓不因負荷變化而變化，始終等于配電變壓器出口電壓，配電零線與地直接相連中性點與地等電位。在實際運行中因三相負荷不對稱，導致零線上存在電流。如果零線斷線，這部分不對稱回路通過另外三相回路，中性點對地產生低壓，發生偏移，致使三相電壓不平衡，其中高的相電壓達到380V以上，對于單相用電設備的額定電壓為220V左右，容易造成設備絕緣擊穿,燒毀設備;在低的相甚至達到十幾V,造成單相用電設備不能正常啟動。而在斷線點后端用戶設備的外殼上帶電，接觸有觸電感覺。

荊門市城區2013年-2015年,因供電設備的原因造成居民家電燒毀的現象出現了過12次，因零線斷線引起的家電燒毀占10次。如何減少或降低這種損壞，從以下的分析找出預防措施。

根據實際運行情況對斷線前后電壓進行理論分析：

Ea,Eb,Ec分別為配變三相相電壓，Za,Zb,Zc，分別為三相負載阻抗，Zn表示零線上阻抗，一般為0，N0表示變壓器中性點，0表示用戶零線端；在零線D處斷線，則在電源中性點與用戶零線端之間的電壓：

三相負載上電壓分別為：

在圖中，若D處不斷線，則即使負載不平衡，Uan=0,負載三相電壓分別為；三相負載電壓對稱，不因為負載的變化而變化；實際中因零線阻抗Zn不可能為零，造成零線上存在一點的電壓差。

對10起零線斷線的燒毀用電設備的故障原因分析，按照設備分為：4起為變壓器樁頭故障，3起為電纜故障，2起為表箱故障，1起為電纜分接箱故障。變壓器樁頭故障主要表現在施工質量問題上零線樁頭螺帽未壓緊；設備問題上零線采用銅鋁過渡設備線夾斷裂；材料選型上采用孔過大的接線端子進行壓接，端子與樁頭間的空隙較大造成零線接觸不良；銅質樁頭氧化后造成接頭接觸不良。電纜故障主要表現在電纜截面過小；三相負荷不平衡，造成零線過流燒斷；電纜其中某相與零線短路造成零線燒斷。表箱故障主要表現為表箱進線端子松動，銅質端子采用鋁線壓接，銅鋁接觸不良；電纜分接箱故障主要表現為采用的分接箱零線為線夾壓接，接觸不良。

根據上述故障原因，結合理論分析，提出以下解決措施；

1）從設備的選型、施工工藝上要保證零線的接觸良好，連接可靠：零線與零線的連接采用液壓壓接，與變壓器樁頭、設備之間若為銅鋁連接時應采用釬焊銅鋁過渡線夾或合金材料的線夾，避免因材質不同熱脹冷縮造成接頭的松動；配電變壓器零線樁頭與零線的連接，采用合適的墊片，并加裝彈簧墊，擰緊螺帽。

2）零線截面面積應與相線相同：《10kV及以下架空配電線路設計技術規整中》明確三相四線制的零線截面應與相線截面相同，在實際運行中配電臺區內的低壓用戶不全為三相用戶，大量單相用戶負載分配不均就會出現不平衡電流，零線上將流過較大電流，零線截面面積過小，超過載流量就會出現零線燒斷現象。

3）合理調整配電變壓器的三相負載，消除不平衡：《配電運維規程》中要求零線電流不大于變壓器額定電流25%；非線性負荷的諧波分量大，若三相不平衡，零線上的電流最大可達到2倍額定電流，可能燒毀零線；在設計、施工和運維中，調整三相負荷的平衡；公用配電變壓器的三相負荷主要是空調用電負荷，單相空調負荷導致的最大不平衡主要集中在高溫高負荷時，應在該時期安排測量負荷，調整三相平衡，使零線上的電流盡量小，減少零線被燒斷的可能性。

4）配電變壓器接地電阻滿足要求：依據《配電運維規程》100kVA的變壓器接地電阻不大于4歐；100kVA的配電變壓器接地電阻不大于10歐；接地極的采用焊接，壓接安裝，不得使用綁扎。安裝埋設深度要達到運維要求。保證接地極的材質，接地極的寬度、厚度，長度要符合設計和運行規定；同時要加強平時的運維及接地電阻的測量，不滿足要求要及時處理。

5）重復接地保證人身和用電設備安全：在實際配網運行中，可在計量箱的進線處或電纜分接箱處將零線接地，實現零線的重復接地；在零線斷線時，零線可以通過大地與變壓器中性線連通，有效的降低電器設備的損壞和保障人身的安全。

在實際運行的配電網系統中，零線是保障三相四線制供電系統正常運行的關鍵，保障零線安全可靠連接而不斷線，才能保障人身和用電設備的安全。