论零线带电现象及三相五线制合理布线.doc

论零线带电现象及三相五线制合理布线摘要：在三相四线制中，零线带电对人身和设备产生危害，本文介绍了零电带电的原因有零线开路；零线接地电阻增大或接地引线开路；相线接地三种情况。阐述了零线带电的危害，最后论证了三相五线制合理布置，及三相四线增加一段零形成环形网，确保任何一处零线断线而引起巨大的危险。在三相四线制供电系统中，零线接地，与大地等电位，对地不存在电压，用低压试电笔测试时氖管不亮。零线上出现带电现象，表明供电系统内存在故障隐患。所谓零线带电，是指零线与大地间存在电位差，用试电笔测试时氖管发光。由于引起零线带电的原因不同，对人身和设备的危害也不一样。一、 零线带电的原因1、 零线开路图1零干线开路电路图三相回路中的零干线开路，如图（1）所示，当干线在D点处断线时，断线处后部分即构成三相三线中性点不接地方式。由于各相负载不可能完全对称，这使负载中性点发生位移，即U00伏，零线DN部分出现带电现象。三相负载不对称程度越大，中性点位移就越严重。UOO=（Ea/Za+Eb/Zb+Ec/Zc）/(1/Za+1/Zb+1/Zc)设Za=Zb=48.4欧 Zc=242欧，则UOO=-801200伏各项负载电压分别为：UaO=Ua- UOO=22000+801200=19221.20伏Ubo=Eb- UOO=220-1200+801200=1921410伏Uco= Ec- UOO=2201200+801200=3001200伏图2 等值电路电路图单相回路中的零线开路，合上电源时，设备零线上戴有220V伏电压，设备不能工作。2、 零线接地电阻增大或接地引线开路由于供电系统结地存在绝缘电阻和分布电容，接地体的接地线中就有一定的散漏电流渡过，（如图4），设渡过接地体的散漏电流为I，各相对地泄漏电流为Ia，Ib，Ic，则有：Io=Ib+Ib+Ic零线对地电压为：U=IoRo Ro 为中性点接地电阻。Io与供电系统分布情况及环境条件的不同而大小等。在一般情况下，Io通常只有小于10欧时，零线对地电压几乎为零。若接地电阻巨增或接地引下线开路，则整个零线就会呈现带电现象。3、 相线接地当设备绝缘损坏时，就就会发生相线接地短路故障。故障接地和中性点工作接地都存在接地电阻Rb，Rc见图。设Rd+Rc4欧，则短路电流为IdUc(Rb+Rc) 220（4+4）27.5安。若保险熔丝熔断电流超过27.5安，熔丝就不会熔断，系统中将一直存在接地故障。短路电流通过Rb，Rc产生电压降：UcIdRb27.54110伏UcIdRd27.54110伏即零线对地电压上升110伏，故障相对地电压下降110伏，而正常相对地电压接近线电压。在用试电笔测试时，故障相与零线氖管亮度较暗，正常相氖管亮度特强。二、 零线带电的危害1、 用电器具因过压损坏 在零干线开路时，由于负载不称引起中性点位移，轻负载的一相电压就会升高，当超过用电器具电压时，其使用寿命将受到影响。当超过其允许最高使用电压时，用电器具即被损坏。2、 用电器具因欠压不能正常使用 零干线开路，重负载相电压降低，使用电器具达一到正常出力或照亮。日光灯启动困难，电动机启动电流增大，启动时间延长，影响其使用寿命。单相回路的零线开路，使负载完全不能共作。3、 容易发生触电伤亡事故 单相回路的零线开路，由于设备不能工作，容易错误判断设备不带电而发生触电事故。在发生相线接地事故时，零线对地电压上升，对于采用接零保护的设备，其外壳也将带上危险电压。由于配电变压器外壳是与变压器中性点连接在一起后再入地的。因此，在人们无意碰到变压器外壳或接地引下线时，都会发生触电。此外， 无论是在故障接地点或工作接地点附近，都有可能发生跨步电压触电和接触电压触电。4、配电变压器易被雷击损坏 配电变压器的避雷普遍采用“三位一体”的接地方法，即避雷器接地引下线、配电变压器的金属外壳和低压侧中性点这三点连在一起，然后共同与接地装置相连接，其工频接地电阻要求不应大于4欧。当接地引下线或接地电阻过大时，避雷器即不能起到避雷的作用，雷击过电压将损坏变压器绝缘。三、三相五线制合理布置由于三相四线易发生零线带电所带来的巨大危害，那么三相五线施工中必须注意：变压器的工作零线与保护零线一定要严格分开，绝不允许有任何混淆。虽然为此会给施工质量的保证及检查验收带来不少麻烦，但绝不能忽视。特别要注意线路终端的单相三孔插座的接线。图6 布线图三相五线系统要求任何一只插座必须有工作零线与保护零线。第一，不能只使用一种零线。如只使用一种零线连接工作和保护两种插孔，将变成三相四线接零保护。第二决不准接反。其原因如下所述。如图（7）所示，S、T、U、V、W均为用电器具，其中U的接线插座将工作零线与保护零线位置互换了，即所谓的工作零售与保护零线接反。这时用电器具U的外壳却接到了线路的工作零线上。这在正常情况下既不影响使用，也不容易查出来，但一旦在接错线的用电器具U与零线连接点之前发生零线断线时，就会产生严重的问题。1、 若在线路工作零线C或D点发生断线的情况，则接在断点以后的全部用电器具（接线错误的用电器具U除外）就构成了三相三线中性点不接地的运行方式运行。因三相负载难以平衡等问题而将产生零点漂移。因此，此时用电器具U的外壳上很可能产生威胁人身安全的电压。这是很危险，也是不能允许。2、若在线路保护零线A点处产生断线情况，则U本身无法正常工作并通过其自身的导电元件将相电压回到断点以后的保护零线上，致使接在这段保护零线上的所有用电器具器的外壳均带电的情况是极端危险的情况。对这种巨大的危险在设计和施FL1L2CDWVUTSN工作零线保护零线GABJHL1I工以至以后的维修、运行中绝不能不加以慎重考虑。图7 同理，若在线路保护零线B点处产生断线情况时，则B点以前所接的电器不受影响（如图中S）。B点以后所接的用电器具除U无法正常工作外，其余电器外壳均带电（T、V、W等）。有无简单的办法解决这一问题呢？如图所示，如果在H、J处再加一组重复接地，连接H、J两点与重复接地，同时再与变压器工作零售线N相连接。这样就可以使前述的危险情况消除。如果采用上述方案，不难发现：保护零线与工作零线的两端均已互相连接在一起了。那么在这两线的中段再多加一些互相之间的连线又有何妨？（图中除F、G、H、J已相连外，再加上如C、A、B、D等连线）。如此来说，