防范三相四線零線斷線燒壞電器的措施和方法

摘 要：我國普遍采用TN低壓配電系統(tǒng)，主要用來接單相220 V負(fù)載、傳載單相電流和三相不平衡電流。目前，由于用戶電器設(shè)備的開啟較為隨意，因而不可避免地發(fā)生三相負(fù)荷不平衡狀況，而零線容易受外力破壞等原因造成斷線，斷線后會(huì)使電壓升高，造成用戶電器損壞，導(dǎo)致賠償事件時(shí)有發(fā)生。因此，只有加強(qiáng)零線防斷線危害管理，防患于未然，才能確保零線安全運(yùn)行，減少糾紛和經(jīng)濟(jì)損失?；诖?，總結(jié)了三相四線零線斷線的原因、危害及防范措施，從技術(shù)和管理上實(shí)現(xiàn)三相四線的規(guī)范管理，以減少零線斷線帶來的電器燒壞問題。

關(guān)鍵詞：三相四線;零線;防范措施;重復(fù)接地

0 引言

在零線斷線事故中，負(fù)荷大的一相電壓會(huì)降低30～60 V，使白熾燈發(fā)紅，日光燈和家用電視無法啟動(dòng);而負(fù)荷小的一相電壓可升高到300 V左右，大大超過家用電器的額定電壓，此時(shí)若熔絲不熔斷，可使家用電器被燒毀。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017—2018年東源縣轄區(qū)內(nèi)發(fā)生零線斷線事故7次，引發(fā)客戶致電95598投訴3次，造成用戶直接和間接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)30余萬元。因此，制定相應(yīng)的防范措施，及時(shí)解決零線斷線問題顯得尤為重要。

1 零線斷線造成高壓的原因及危害

低壓三相四線大部分架設(shè)在戶外、村道旁等復(fù)雜環(huán)境中，容易出現(xiàn)因外力破壞而斷線、導(dǎo)線受風(fēng)吹日曬而絕緣老化斷線、日常清障不到位造成樹木壓斷斷線、三相不平衡造成負(fù)荷大而燒壞斷線、施工過程中不小心剪斷零線等現(xiàn)象。用戶基本采用三相四線制，三根火線分別是L1、L2、L3，還有一根零線N。用戶都是從總零線上T接一根零線，從一根火線上T接一根火線的方式。低壓三相四線接線如圖1所示，當(dāng)總零線斷開后，電流從火線L1經(jīng)過負(fù)荷A，然后從負(fù)荷A流向零線N，從零線N再流向負(fù)荷B的零線N，再從L2火線過來，這樣L2與L1之間形成了380 V電壓。此時(shí)，總零線斷開，電壓漂移，誰家里電器少，電壓就會(huì)向誰家漂移，從而燒壞電器。

2 防范三相四線零線斷線燒壞電器的措施

2.1? ? 設(shè)置零線重復(fù)接地

在TN-C系統(tǒng)中，零線既起中性點(diǎn)電位鉗制作用，又起到保護(hù)線作用，不能斷零，若必須斷，則用于斷開中性線的觸頭必須在其他觸頭閉合之前先閉合，在其他觸頭斷開之后斷開，此時(shí)若零線斷線發(fā)生碰殼漏電現(xiàn)象，則設(shè)備外殼電壓接近相電壓，容易發(fā)生危險(xiǎn)，所以此類系統(tǒng)零線必須重復(fù)接地。

2.1.1? ? 重復(fù)接地的作用

重復(fù)接地可以實(shí)現(xiàn)兩種保護(hù)：（1）降低漏電設(shè)備外殼的對地電壓。漏電設(shè)備外殼對地電壓Ujd等于單相短路接地電流Id在接零部分產(chǎn)生的電壓降U，有了重復(fù)接地后，起到分流作用。（2）降低零線斷線時(shí)的觸電危險(xiǎn)（也是降低了外殼的漏電電壓）。漏電設(shè)備外殼對地電壓Ujd接近于相電壓的對地電壓UO，有了重復(fù)接地后，UO都低于電壓降U。

2.1.2? ? 重復(fù)接地設(shè)置原則

（1）架空線路的干線和分支線的終端以及沿線每1 km處零線需重復(fù)接地;（2）電纜和架空線路在引入車間或大型建筑物處，零線應(yīng)重復(fù)接地;（3）在電力設(shè)備接地裝置的接地電阻允許達(dá)到10 Ω的電力網(wǎng)絡(luò)中，每一重復(fù)接地裝置的接地電阻不應(yīng)超過30 Ω，重復(fù)接地不少于3處;（4）零線的重復(fù)接地允許利用自然接地體;（5）同一變壓器或低壓母線供電的低壓線路，不宜同時(shí)采用接地、接零兩種保護(hù)。

2.1.3? ? 重復(fù)接地梳理

通常而言，變壓器低壓線路均按規(guī)范設(shè)置了重復(fù)接地，但隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，有些重復(fù)接地受雨水沖刷而掉落，有些被人為破壞，有些在施工安裝時(shí)工藝質(zhì)量不過關(guān)而起不到作用。針對這些情況，我們對東源縣1 600多臺配變的重復(fù)接地進(jìn)行了排查，梳理出了200多臺配變的重復(fù)接地需要改造修復(fù)。

2.2? ? 規(guī)范設(shè)計(jì)要求

為防止在三相四線照眀系統(tǒng)中燒斷總零線，零線設(shè)計(jì)需滿足以下條件：

（1）三相四線的總零線導(dǎo)線截面應(yīng)和相線截面相等;

（2）三相四線的總零線不得設(shè)置熔斷器;

（3）住宅用戶用電需遵守低壓電氣裝置規(guī)程，不得私自變更大容量用電設(shè)備，增加供電容量;

（4）在單相配電線路中必須相線、零線都要設(shè)置熔斷器;

（5）在電氣裝置中相線、零線必須符合相同安全標(biāo)準(zhǔn);

（6）在單相配電線路中需分清相線、零線、接地線，零線與接地線不得混用和借用，保證電氣線路的安全運(yùn)行。

2.3? ? 規(guī)范安裝標(biāo)準(zhǔn)

（1）配電線路的敷設(shè)應(yīng)符合：與場所環(huán)境特征相適應(yīng)，與建筑物和構(gòu)筑物特征相適應(yīng)，能承受短路可能出現(xiàn)的機(jī)電應(yīng)力，能承受安裝期間或運(yùn)行中布線可能遭受的其他應(yīng)力和導(dǎo)線的自重。

（2）配電線路的敷設(shè)環(huán)境應(yīng)符合：應(yīng)避免由外部熱源產(chǎn)生的熱效應(yīng)帶來的損害，應(yīng)防止在使用過程中因水的侵入或因進(jìn)入固體物帶來的損害，應(yīng)防止外部的機(jī)械性損害，應(yīng)避免腐蝕或污染物存在對布線系統(tǒng)所帶來的損害。

（3）穿在同一導(dǎo)管內(nèi)的絕緣導(dǎo)線總數(shù)不超過8根，且為同一照明燈具的幾個(gè)回路或同類照明的幾個(gè)回路。

（4）在同一導(dǎo)管、槽盒里有幾個(gè)回路時(shí)，其所有的絕緣導(dǎo)線應(yīng)采用與最高標(biāo)稱電壓回路絕緣相同的絕緣。

（5）電纜敷設(shè)時(shí)允許的最小彎曲半徑，應(yīng)根據(jù)電纜絕緣材質(zhì)及制造標(biāo)準(zhǔn)確定。

2.4? ? 自動(dòng)調(diào)整三相負(fù)荷

利用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，通過加裝自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，實(shí)現(xiàn)低壓三相負(fù)荷的自動(dòng)調(diào)節(jié)，該裝置主要包括臺區(qū)監(jiān)控終端、三相不平衡調(diào)節(jié)裝置和微功率無線通信。其中，臺區(qū)監(jiān)控終端（主機(jī)）負(fù)責(zé)在線監(jiān)測配電變壓器的總體負(fù)荷，A、B、C三相負(fù)荷及在線自動(dòng)換相裝置（分機(jī)）的運(yùn)行情況。當(dāng)?shù)蛪号潆娋W(wǎng)線路中出現(xiàn)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，臺區(qū)監(jiān)控終端進(jìn)行邏輯換算，判斷并選擇合適的自動(dòng)切換開關(guān)發(fā)出相線切換指令，自動(dòng)切換開關(guān)裝置通過換相動(dòng)作實(shí)現(xiàn)在線切換負(fù)荷。該裝置分機(jī)數(shù)量根據(jù)配變?nèi)萘康拇笮《?，例?臺315 kVA的配變一般可以配置15～18臺分機(jī)，但也要根據(jù)現(xiàn)場負(fù)荷分布情況來定，支線較多的可以配置多一些。

2.5? ? 用戶端配置建議

為了防止總零線斷開后對家用電器造成損壞，一是在小區(qū)用戶工程設(shè)計(jì)時(shí)，按照民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范要求在每組低壓公共電表箱前安裝低壓漏電開關(guān)。二是針對東源縣其他分散的居民用戶，新報(bào)裝的用戶必須按要求配置漏電開關(guān)。三是對歷史原因未安裝漏電開關(guān)的進(jìn)行全面更換。

2.6? ? 零線斷線的預(yù)防措施及查找方法

2.6.1? ? 預(yù)防措施

（1）三相負(fù)荷盡可能保持平衡，無論是主干線還是分支線的負(fù)荷，不平衡程度都不宜超過20%，否則電壓損失及功率損失會(huì)大大增加。

（2）嚴(yán)禁在三相四線制回路的中性點(diǎn)裝設(shè)熔斷器，否則接在電路上的單相電器可能因電壓過高而燒壞，或因電壓過低而發(fā)揮不了作用。

（3）斷開三相四線制的線路時(shí)，要先斷相線，再斷零線，接線時(shí)的順序相反。

（4）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，對所有變壓器接電阻進(jìn)行檢查和測量，定期檢查和緊固變壓器中性點(diǎn)螺栓，防止零線接觸不良。

（5）在密集居民區(qū)，盡量減少樓棟和胡同下線共用一條零線的接線方法，以免一處零線斷路，危及一片。

2.6.2? ? 查找方法

理論上零線是不會(huì)漏電的，只能說系統(tǒng)接地不好或有火線接地的情況時(shí)才會(huì)出現(xiàn)零線與地線間的電位差比較大的情況?；蛘弋?dāng)用電設(shè)備的保護(hù)地線斷開后，零線因?yàn)闃?gòu)成回路而懸浮在空中，從而造成與大地的電位差。零線是變壓器二次側(cè)中性點(diǎn)引出的線路，與相線構(gòu)成回路對用電設(shè)備進(jìn)行供電，通常情況下，零線在變壓器二次側(cè)中性點(diǎn)處與地線重復(fù)接地，起到雙重保護(hù)作用。主要檢查短路火線和零線，測量絕緣電阻，檢查接地火線對地線絕緣電阻，檢查零線對地線絕緣電阻。得知哪根線漏電了，再用分段查找法，逐步縮小故障范圍。

3 應(yīng)用效果分析

針對配電網(wǎng)系統(tǒng)中出現(xiàn)的三相四線零線斷線問題，經(jīng)過問題收集、原因分析，提出了相應(yīng)的解決措施、預(yù)防措施和查找方法，從技術(shù)和管理上實(shí)現(xiàn)三相四線的規(guī)范管理，以減少零線斷線帶來的電器燒壞問題。

（1）重復(fù)接地的設(shè)置工作，目前已完成東源縣40%的重復(fù)接地改造，剩余臺區(qū)正在開展中。

（2）規(guī)范重復(fù)接地的設(shè)計(jì)，主要是解決設(shè)計(jì)人員不了解現(xiàn)場，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一而導(dǎo)致重復(fù)接地設(shè)計(jì)不滿足現(xiàn)場需要的問題，目前已完成設(shè)計(jì)應(yīng)用。

（3）規(guī)范安裝要求，主要是解決現(xiàn)場施工人員馬虎大意，基層單位對施工的隱蔽工程把關(guān)不嚴(yán)，造成重復(fù)接地施工質(zhì)量差的問題，目前每個(gè)項(xiàng)目均設(shè)置了項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，對項(xiàng)目全過程進(jìn)行把控，特別是隱蔽工程部分。

（4）自動(dòng)調(diào)節(jié)三相負(fù)荷不平衡裝置的使用，主要是使三相負(fù)荷處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，提升導(dǎo)線運(yùn)行能力，目前該裝置的效果突出，正在立項(xiàng)進(jìn)行推廣安裝。

（5）用戶端配置的建議，主要是解決如發(fā)生斷線時(shí)，配置漏電開關(guān)和加裝過欠壓保護(hù)器起到的后備保護(hù)作用，以免燒壞電器。

4 結(jié)語

東源縣供電公司通過上述防范措施的落地實(shí)施，從2019年至今僅僅發(fā)生了1宗因零線燒斷引發(fā)客戶致電95598投訴的情況，保險(xiǎn)賠償15萬元;未發(fā)生大面積用戶燒壞電器的情況，提升了客戶滿意度。

通過三相負(fù)荷不平衡治理系統(tǒng)的應(yīng)用，經(jīng)過對比安裝前后的數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)可有效解決三相負(fù)荷不平衡問題，達(dá)到了三相不平衡調(diào)節(jié)預(yù)期目標(biāo)，不但改善了電能質(zhì)量，還降低了線損，增加了電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

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收稿日期：2019-12-20

作者簡介：丁露飛（1986—），男，江西九江人，工程師，研究方向：配電網(wǎng)管理。