零線故障保護裝置的研制與應用

李以亮

摘? 要：在0.4kV線路零線被盜或出現其它故障原因時，零線斷后三相電流不平衡，造成零線漂移，負荷最大相就會把負荷最小相的客戶方家用電器燒毀，在剩余電流動作保護器上加裝一個壓敏電阻，利用壓敏電阻當加到兩端的電壓達到某一值時，流通電流迅速增大，低于某一電壓值時流通電流幾乎為零的特性，對中級保護進行改造，使其具有零線故障電壓瞬時升高后，保護器發生動作的目的，從而保護了家用電器不被高電壓損壞。

一、 研發背景

在低壓臺區三相四線制線路供電系統中，當零線被盜或出現其它故障原因斷裂后，會造成線路電壓瞬時升高，電流增大，當大于設備正常工作的額定值時，客戶端用電設備會造成大量的燒毀，而我們常用的中級剩余電流動作保護器卻沒有過電壓保護功能，當零線斷裂后，客戶家用電器燒毀較為普遍，因此，為有效的保護客戶端設備，我們進行了零線故障保護器的研發

二、成果的原理

零線故障保護器是在剩余電流動作保護器上加裝過電壓裝置組成，我們利用壓敏電阻當加到兩端的電壓達到某一值時，流通電流迅速增大，低于某一電壓值時流通電流幾乎為零的特性，對中級保護進行改造，使其具有零線故障電壓瞬時升高后，保護器發生動作的目的。

成果詳解

由中級保護工作原理接線圖及壓敏電阻特性，為使高電壓時在保護器內產生泄漏電流，需將電阻兩端與保護器進線、出線兩端連接方式（如工作原理圖），此時當零線故障線路電壓瞬時升高后，達到壓敏電阻某一特性值，壓敏電阻導通電流，使流入、流出保護器電流不等而形成泄漏電流，引起保護器動作，達到保護客戶端設備的目的。

同時我們充分考慮了客戶端220V額定電壓及線路峰值電壓（為311.2V）和零線故障后相電壓瞬時增長為380V的關系，為使設備不被高電壓燒毀，在壓敏電阻型號選擇上，我們選擇了7D431型【431為電阻峰值電壓（臨界值），有效值為304.7V】。

由于改造、新裝中級保護需維護的工作量較大，為提高工作效率，我們又組織人員對總保護進行了改進、研究，在工作方式上我們同樣采取了使保護器產生泄漏電流，促使其產生動作的保護方式，但由于總保護中流通的電流較大，此時再用壓敏電阻已不適合，此時我們想到了用中級保護加微動開關來替代壓敏電阻的改動方式。

為達到中級保護和微動開關聯動的效果，我們采取了將微動開關固定在中級保護上，并使中級保護動作手柄與微動開關動作手柄相互關聯，使之達到中級保護動作后帶動微動開關動作的組裝方式。

將中級保護與微動開關組合后，從總保護出線端為中級保護引入電源，并將中級保護出線端零線通過一大電阻（燈泡）與低壓線路起始桿零線連接。

為促使總保護在零線發生故障時產生跳閘動作，我們利用了中級保護與壓敏電阻聯動工作的原理，將微動開關靜觸頭一端連接總保護進線端，常開觸頭一端連接總保護出線端，使線路在正常供電時微動開關處于開啟狀態，故障時處于閉合狀態的連接方式，這樣才可使總保護在故障后產生泄漏電流，使其產生動作。

正常供電時，由于中級保護零線所接大電阻（燈泡）的作用，所流通過的電流可以忽略不計，此時微動開關處于斷開狀態;當零線故障時，中級保護出線端連接電阻（燈泡）導通電流，引起中級保護器動作，此時通過中級保護及微動開關動作手柄的連帶作用，使微動開關由斷開狀態轉為閉合狀態，導致在總保護內產生泄漏電流，引起總保護動作。

三.成果的創新點

主要是在日常應用的剩余電流動作保護器上我們加了壓敏電阻這一元器件。利用壓敏電阻當加到兩端的電壓達到某一值時，流通電流迅速增大，低于某一電壓值時流通電流幾乎為零的特性，對中級保護進行改造，使其具有零線故障電壓瞬時升高后，保護器發生動作的目的。同時我們充分考慮了客戶端220V額定電壓及線路峰值電壓（為311.2V）和零線故障后相電壓瞬時增長為380V的關系，為使設備不被高電壓燒毀，在壓敏電阻型號選擇上，我們選擇了7D431型【431為電阻峰值電壓（臨界值），有效值為304.7V】。

五、成果的效益

例子：2013年8月20日晚上8點左右，供電所人員接到客戶劉堤村全村停電報修電話，工作人員到達現場，發現低壓出線1號桿零線T接點處燒毀，安裝有零線故障保護裝置的總保護發生了跳閘動作，經智能集抄系統查看，高負荷期三相不平衡率高達30.19%，工作人員對現場處理后，立即安排人員在第二天對該臺區進行了三相負荷的調整。事后，經調查客戶端沒有發生一起家用電器燒毀現象，且截止到目前未發生過一起因零線故障燒毀客戶端設備現象，達到了零線故障客戶端設備“0”損壞的目標。

1、經濟效益

劉堤村共有用戶320戶，電視、微機等用電設備500多臺，此時故障發生在夜晚用電高峰期，假設沒有零線故障保護裝置，致使客戶家用電器燒毀計算，按已往情況供電企業將支付客戶端設備維修費用7000多元左右，因此零線故障保護裝置的投運使供電企業產生了較大的經濟效益。

2、社會效益

零線故障保護裝置投運，使客戶端設備不再因為零線故障而燒毀，降低了由于電能質量引起的客戶投訴事件機率，提高了客戶對供電企業的滿意度，提升了企業良好的社會形象，為建設和諧社會起到了良好的促進作用。