“断零”的防范与安全的接地

断零 的防范与安全的接地 某相内设备大量烧坏的主要原因是三相四线回路的中性线 包括 TT 系统的中 性线和 TN 系统的 PEN 线或中性线 断线引起 在我国它常被称作 断零 关键词 三相四线 配电回路 断零 断零 的防范 三相四线配电回路内有时会发生某一相或两相设备大量烧坏的情况 有时 同行认为这是三相负载不平衡造成三相电压不平衡引起的 负载轻的一相电压 最高 使这一相的设备大量烧坏 这一解释只道出了部分原因 它还另有更深 层次的原因 某相内设备大量烧坏的主要原因是三相四线回路的中性线 包括 TT 系统的中性线和 TN 系统的 PEN 线或中性线 断线引起 在我国它常被称作 断零 一 断零 的危害 断零 的危害可用图 1 来简单分析 图中相线 L1 未带负载 L2 带 150 白炽灯泡 L3 带 15W 白炽灯泡 三相负载非常不平衡 若以电压表测量三相 电压 如果中性线未断线 会发现三个电压并没有多大的差异 这是因为这三 相都是相同的 220V 绕组电压供电 他们的电压差异只在于三根相线上不同负 载电流产生不同的电压降 而按照规范规定 相线和中性线上的总电压降最多 不超过 5 所以仅是三相负载不平衡是不会烧坏某相内的设备的 先假设白炽灯泡前的中性线因故中断 如图 1 中所示 则 150W 和 15W 灯泡成 为串联后接在一个 380V 单相回路中 我们知道白炽灯泡基本上个电阻性负载 其阻值 R 与功率 P 成反比 也即 R 1 P 图 1 因此 如果 150W 灯泡的电阻为 R 则 15W 灯泡的电阻为 10R 这样 380V 电压就按 1 与 10 的比例分配在两个灯泡上 150W 灯泡上的电压仅为 35V 而 15W 的灯泡上电压则高达 345V 它不久即被烧坏 为进一步分析清楚 可作图 1 的电压相量图 如图 2 所示 从图可知三相回路相间电压仍为 380V 不变 负 载侧的中心点由 O 点转移到 O 点 中性线对地电压达 190V 在 TN 系统中 它可引起电击事故 而空载的 L1 相电压则高达 364V 三相电压极不平衡 白炽灯的寿命 T 与施加电压 U 的 14 次方成反比 即 T 1 U14 施加电压越高 灯泡寿命越短 需要说明的是 白炽灯的寿命是指光通量 降至额定光通量的 70 的使用时间 图 1 中 15W 的灯泡正常寿命为 1000h 则 按上式计算其寿命将缩减为 1 9h 电视机显象管灯丝的寿命在此情况下也难免 有很大程度的缩减 电视机电压过高时将因铁损增大而发热 电压过低时则因 铜损增大而发热 这都使发动机绝缘老化加速而缩短寿命 所以发生 断零 时发动机的绝缘寿命不论电压高低总难免缩短 但它对电压高低的敏感程度不 如白炽灯泡严重 断零 烧设备的危险还在其隐蔽性 因为 断零 后虽然设备寿命缩短 但在开始的一段时间内灯泡依然亮 电动机依然转 人们难以即使发现故障而 加以排除 待设备大量烧毁后才发现是 断零 引起 这时为时以晚 二 断零 烧坏设备事故的预防 不少同行认为将中性线做重复接地后 用大地通路代替中断的中性线作返 回电源的通路 可避免烧设备事故 经相量分析和计算知这是不可能的 因中 性线阻抗以若干毫欧计 而大地通路阻抗则以若干欧计 相差悬殊 断零 后三相电压依然严重不平衡 只是程度稍微轻一些而已 根据国外经验 防 断零 烧设备事故不能用开关型防护电器切断电源的 方法来防止 只能在线路的选用和敷设上采取各种措施 尽量减少 断零 的 发生来防止 断零 烧毁设备 例如 IEC 标准规定 PEN 线只能用在固定安装的 电器装置内 不论相线截面多小 PEN 线的截面不得小于 10 平方毫米铜线或 16 平方毫米铝线 以保证其机械强度 防止 断零 例如一三相四线回路的 导线可用 3 4mm2 1 10mm2 铜线 PEN 线截面不是相线截面的 1 3 或 1 2 而 是 2 5 倍 这是因为在 TN 系统中如果 PEN 线折断 不但电气设备失去接地 还可因 断零 而导致大量单相设备烧坏 后果十分严重 美国对住宅 断零 事故的防范最为重视 因住宅内最容易发生电气事故 不论住宅用电量多大 他们都用单相配电变压器对住宅用高压单相回路供电 而不用三相回路供电 这样就从根本上杜绝了三相四线回路因 断零 而招致 的烧设备事故的发发生 在我国广泛采用低压三相四线供电的条件下 为防范 断零 烧设备事故 在电气线路的设计 安装和管理中应注意到以下几点 在三相四线回路中应适当放大中性线和 PEN 线的截面 以保证其机械强 度 特别是从电杆到建筑物电源进线口的一段架空引入线 应按规范要 求铜线不小于 10mm2 铝线不小于 16mm2 采取有效的措施防止中性线承受过大的张力 注意中性线接头的连接质量 以确保中性线接头的导电良好 应特别注 意提高铝线的连接质量 因铝线的表面极容易因氧化或腐蚀而不导电 在中性线上尽量减少线路端子连接和接头 并尽量少串入开关和触头 以防因其接触不良而增加 断零 的危险 严禁在三相四线回路的中性线上串接熔断器 以防熔断器因种种原因熔 断而形成 断零 地线地线 安全寿命的保障安全寿命的保障 参加工作以来 通过在实际工作中不断的学习和实践 以及不断的在工程 中跟有经验的工程师的学习 意识到在工程中安全的重要性 不仅是在结构施 工中 而且在配电施工中尤为重要 如果一旦出事 将就是大的安全事故 可 能就触及到人身伤亡事故 给国家 企业和个人带来不可估量的损失 所以在 技术上首先做到设计合理 尽最大能力避免事故的发生 下面谈谈对电气系统中的地线的一些认识 如果我们将多个电子装置接入到电 气系统 电源的质量就变得非常重要 质量 可以有多种含义 稳定得电压 和没有畸形的波形是电气系统最期望的两大指标 接地会影响电压稳定性 对 人身安全非常重要 地线将电气系统的所有带电部分或电气系统附近的所有外露金属部分连接 在一起 包括金属管 外壳 支架和其它金属物体 这种接地系统具有两个目 的 1 安全 接地系统为故障电流提供低阻抗路径 这样允许过电流保护装置 熔断器 和断路器 探测全部电流 迅速安全清除故障 2 电源质量 接地系统允许所有设备具有相同的基准电压 这样能帮助电子设备正常运 行 防止在通讯线路 绝缘或其它连接上流通有害电流 现在让我们进一步研究安全问题 考虑下列系统包含电压源 变压器或发 电机 的电源系统与一个隔离开关或配电盘相连 一个用电设备由此配电盘供 电 一旦电路形成 电流流经用电设备 使之运行 地线将用电设备的框架与 配电盘外壳相连 这种外壳连接到地线上 通常是中线 依次连接导变压器 的接地端子上 如果出现故障 或短路 电线允许电流通过 这种电流比通 常负荷大许多 可以使断路器马上跳开 这样安全地清除了故障 将对人体的 安全侵害降至最小 假设地线断了 如果出现故障 由于接地回路断开没有电流通过地线 地 线断开可能是由非法切断一个插头 松散的连接 金属管连接不正确或许多其 它原因所引起的 这种故障使用电设备的外壳带电 如果同时接触了这个用电 设备和建筑物钢结构 或其它管线系统 甚至潮湿的混凝土地板 将形成一个 回路 电流将流经人体 使人受伤或电死 许多规范允许使用金属管作为地线 当前的许多设计者不再相信金属管适 合