三相四線制中零線帶電原因分析及預(yù)防

1、三相四線制中零線帶電原因分析及預(yù)防【摘要】零線在電氣系統(tǒng)運(yùn)行中起著非常重要的作用，零線帶電將會(huì)嚴(yán)重威脅系統(tǒng)的安全運(yùn)行。本文就零線帶電原因進(jìn)行了仔細(xì)分析，并簡要指出預(yù)防措施。關(guān)鍵詞零線中點(diǎn)位移不對(duì)稱電路三相四線制在生活區(qū)箱變及配電室中，變壓器均采用直接接地，零線與大地同電位，一般情況下，零線不帶電，在三相四線制供電線路中，由于有了零線（中性線），所以不論三相負(fù)荷是否平衡，負(fù)載各相電壓始終是相等的，均在 220V220V 左右，因此家用電器在正常電壓下工作是安全可靠的。但是，在某些情況下，零線上會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)的電壓，在過去的幾年中，生活區(qū)曾發(fā)生過多起家用電器燒壞事故，給用戶造成上千元的經(jīng)濟(jì)損失。那么，

2、零線上為什么會(huì)出現(xiàn)電壓呢？究竟該怎樣預(yù)防呢？下面就這個(gè)問題做一具體分析。1 1 . .零線帶電原因1.11.1 三相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡在生活區(qū)中，由于單相負(fù)荷較多，所以電源側(cè)的三相負(fù)荷就不可能平衡，此時(shí)，零線（中性線）便有較大的電流流過，變壓器中性點(diǎn)工作接地處雖然電壓為零，但離中性點(diǎn)越遠(yuǎn)的的零線上，零線越長，其阻抗越大，電壓也就越高，此時(shí)，如果有人靠近負(fù)荷側(cè)的零線上，就有可能導(dǎo)致觸電，發(fā)生觸電事故。1.21.2 零線斷路或接觸不良在通常情況下，在負(fù)載為三相負(fù)荷時(shí)，三相電路基本是平衡的，這種電路稱為對(duì)稱電路。 但是在生活區(qū)中， 由于大部分民用負(fù)荷均為單相負(fù)荷，所以由變壓器送出的 ABCABC 三相線

3、路上的負(fù)荷是不平衡的，有的相負(fù)載輕，有的相負(fù)載重，這種電路稱為不對(duì)稱三相電路。例如，對(duì)稱三相電路的某一條端線斷開，或某一相負(fù)載發(fā)生短跑或開路，它就失去了對(duì)稱性，成為不對(duì)稱電路。圖 1 1 所示的 Y-YY-Y 連接電路中三相電源是對(duì)稱的，但負(fù)載不對(duì)稱。 當(dāng)開關(guān) S S 打開（即不接中線）時(shí)，由于負(fù)載不對(duì)稱，一般情況下，UNN#0,即 N N和 NN點(diǎn)電位不同。從圖中可看出，N N 和 NN重合，這一現(xiàn)象稱為中點(diǎn)位移，也稱之為零點(diǎn)漂移。當(dāng)位移較大時(shí)，會(huì)造成負(fù)載端的電壓嚴(yán)重不對(duì)稱，從而使負(fù)載的工作不正常。由于在零線斷路或接觸不良時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)負(fù)荷側(cè)的中性點(diǎn)電位漂移的情況。 此時(shí)零線上會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)的電壓

4、， 負(fù)荷最輕的一相電壓升高，從而使該相上負(fù)荷先燒毀，從而進(jìn)一步加劇三相負(fù)載的不平衡，以致變成了兩相供電的情況。這時(shí)兩相負(fù)荷電壓由相電壓變?yōu)榫€電壓，接著負(fù)荷次輕相接著燒毀，最后只剩下負(fù)荷最重的一相設(shè)備不被燒壞。為防止這種現(xiàn)象，就要經(jīng)常進(jìn)行檢查，當(dāng)發(fā)三相電路中某些燈很亮，有的發(fā)暗，甚至發(fā)生電燈“群爆”現(xiàn)象，說明零線斷路，應(yīng)立即斷開電源開關(guān)，防止事故的擴(kuò)大。1.31.3 三相電源不對(duì)稱三相電源不對(duì)稱的現(xiàn)象，就生活區(qū)來說，主要有以下幾種，如變壓器分接開關(guān)接觸不良， 一般情況下， 變壓器在投入運(yùn)行前,分接開關(guān)已調(diào)至合適檔位，不需要調(diào)整。但在某些情況下，如分接開關(guān)經(jīng)常調(diào)整，就有可能造成接觸不良。另外一種情

5、況是變壓器高壓某相熔絲熔斷。在生活區(qū)變配電室中，目前高壓側(cè)均采用 FN3FN3 型負(fù)荷開關(guān)，這種開關(guān)和高壓熔斷器配合使用。低壓側(cè)采用 DWDW 型萬能斷路器，所以在負(fù)荷側(cè)出現(xiàn)故障時(shí)，如低壓保護(hù)拒動(dòng)，或變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，都會(huì)導(dǎo)至高壓熔絲熔斷；還有一種是電纜斷相。 斷相后， 其它兩相或一相運(yùn)行， 所有這些情況，都會(huì)使三相電源不對(duì)稱，從而使零線上產(chǎn)生危險(xiǎn)的電壓。1.41.4 零線接地不良由于生活區(qū)變壓器中性點(diǎn)均采用直接接地， 所以必須對(duì)接地線經(jīng)常進(jìn)行檢查。在接地連接不良時(shí)，接地裝置接地電阻過大，或接地線因腐蝕斷開后，在一定條件下，都能使零線電位大大升高。例如，當(dāng)零線斷開后，若另一相發(fā)生接地，此時(shí)

6、，零線對(duì)地電壓將升至 220V,220V,甚至更高，將會(huì)嚴(yán)重威脅設(shè)備和人身的安全。1.51.5 電容傳遞在某些情況下，雖然低壓線路已斷開電源，但由于零線與變壓器不斷開， 此時(shí)， 高壓電源就可能通過變壓器高.低壓繞組間的電容傳遞到零線上，要是零線接地不良或斷開，則零線上就可能出現(xiàn)數(shù)千伏的高壓。1.61.6 相線接地圖2發(fā)生單相接地時(shí)當(dāng)設(shè)備或線路絕緣損壞，發(fā)生相線接地短路故障時(shí)，由于變壓器的中性點(diǎn)有一定的接地電阻(要求電阻在 4Q4Q 以下，先設(shè) R Ro=4),=4),和相線接地處也有一定的接地電阻(該處電阻一般較大，為計(jì)算方便，也設(shè)為 Ro=4Q),Ro=4Q),則短路電流為：I=UI=Uo/

7、(R/(Ro+R+Rd)=220V/(4+4)=220V/(4+4)Q=27.5A=27.5A若保險(xiǎn)絲熔斷電流大于 27.5A,27.5A,則保險(xiǎn)不會(huì)熔斷，系統(tǒng)中的接地故障將一直存在，短路電流流過 R0,RdR0,Rd 時(shí)，產(chǎn)生電壓降：U U0 0=I=IdR Ro=27.5*4Q=110V=27.5*4Q=110VU Ud=I=IdR Rd=27.5*4Q=110V=27.5*4Q=110V即零線對(duì)地電壓將上至 110V,110V,故障相對(duì)地電壓下降 110V,110V,而正常相對(duì)地電壓大大高于相電壓。2 2、零線帶電的預(yù)防三相負(fù)荷盡可能保持平衡：無論主干線或分支線的負(fù)荷，不平衡程度都不宜超

8、過 20%,20%,否則電壓損失及功率損失會(huì)大大增加。零線與變壓器中性點(diǎn)的連接必須牢固可靠如果零線為鋁線，連接時(shí)更應(yīng)該認(rèn)真，在線徑超過 16mm16mm2時(shí)，鋁線應(yīng)經(jīng)鋁接線端子進(jìn)行壓接，以確保中性線的導(dǎo)電良好。然后與中性點(diǎn)接線端子連接， 避免鋁線用纏繞法壓接在中性點(diǎn)接地螺栓上。因鋁線的表面極易因氧化或腐蝕而不導(dǎo)電。嚴(yán)禁在三相四線制回路的中性點(diǎn)裝設(shè)熔斷器可防止熔斷器因種種原因熔斷形成“斷零”。 否則接在電路上的單相電器可能因電壓過高而燒壞，或電壓過低而發(fā)揮不了作用。所以零線上不得安裝開關(guān)及熔斷器，但是單相供電線路的零線上必須裝設(shè)熔斷器，這是因?yàn)榱憔€只起到工作作用，應(yīng)同時(shí)在相線和零線上裝設(shè)雙極刀開

9、關(guān)和熔斷器。如果當(dāng)外線路檢修，將相線和零線互相接錯(cuò)時(shí)，線路上的熔斷器仍起保護(hù)作用。若只在相線上裝設(shè)熔斷器，這時(shí)相線已變成零線，當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，短路電流不通過保險(xiǎn)絲，故障將一直存在，給系統(tǒng)帶來威脅中性點(diǎn)的接地電阻必須合格接地電阻應(yīng)符合要求。每年利用電氣春秋檢時(shí)間，對(duì)所有變壓器接電阻進(jìn)行檢查和測量(100KV(100KV 及以上的變壓器應(yīng)不大于 4 4Q,100KVQ,100KV 以下的變壓器應(yīng)不大于 10Q10Q),),同時(shí)加強(qiáng)對(duì)零線的維護(hù)和保養(yǎng)工作，定期檢查和緊固變壓器中性點(diǎn)螺栓，防止零線接觸不良。應(yīng)保證零線有足夠的截面積和強(qiáng)度一般不小于相線截面積的 50%,50%,通常為相線截面積的 60

10、%60%左右，并應(yīng)滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求。零線上應(yīng)避免有接頭。無法避免時(shí)，應(yīng)認(rèn)真按照工藝要求連接牢固。零線進(jìn)入開關(guān)箱處設(shè)重復(fù)接地重復(fù)接地電阻不得小于 1010Q Q。如圖所示，在沒有重復(fù)接地的情況下，斷開處后方的零線及其上所有的接零設(shè)備對(duì)地電壓為：UE=RP/(RN+RP+RL)*U式中，R RN、R RP和 R RL分別是工作接在電阻、人體電阻和負(fù)載電阻;U U 為相電壓。如已知 U=220V,U=220V,RN=4Q=4Q、RP=1500Q、RL=484Q=484Q(額定功率為400W),400W),根據(jù)上式可求出UE=166V。電擊危險(xiǎn)比較大。而且不平衡負(fù)荷越大，故障電壓越高，所以電擊危險(xiǎn)性

11、也就越大。在有重復(fù)接地的情況下，斷開處后方的零線及其上所有的接零設(shè)備對(duì)地電壓為：UE=RC/(RN+RC+RL)*U式中，RC為重復(fù)接地電阻。 如已知RC=10Q,其它條件不變的情況下，根據(jù)上式可得故障電壓為UE=4.4V?？梢钥闯?，故障電壓大幅度降低，觸電的危險(xiǎn)大大減小或消除。相線和中性線要正確連接，避免接錯(cuò)若將相線與零線相互接錯(cuò)，單相用電設(shè)備電壓就會(huì)升高至 380V,380V,導(dǎo)致設(shè)備燒壞。生活區(qū)有個(gè)別用戶，為了達(dá)到竊電的目的，從樓道將照明用相線引至室內(nèi)。這樣，在本層總零線燒斷的情況下，若不是同一相電源，此時(shí)的相電壓就會(huì)變?yōu)榫€電壓，將直接加在負(fù)荷兩端，導(dǎo)致設(shè)備燒壞。三相四線制負(fù)荷，特別是電動(dòng)機(jī)，在相線和零線接錯(cuò)的情況下，也會(huì)因?yàn)槿毕鄬?dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)矩減小，甚至可能燒壞。在中性線上盡量減少線路端子連接和接頭，并盡量少串入開關(guān)和觸頭，以防止因接觸不