浅谈零线的重要性

1、浅谈零线的重要性阮荦桂北机器有限责任公司 摘要：供电线路中零线的作用，人们往往忽视，因而由此造成不少的人身及设备事故。本文从零线的概念入手，叙述了零线在供电系统中，尤其是安全用电的重要意义，并由此提出了加强零线性能的途径及安装零线必须注意的几个问题，以引起大家对零线的重视。一.什么是零线？ A 负X OZ Y B 载 C 图一大家知道，我国的三相交流发电机及三相电力变压器副边，基本上都是星形连接（也称Y形连接）。所谓星形连接，就是将发电机（或电力变压器副边）三相绕组的三个末端X、Y、Z联接在一起，形成一个公共点“0”,再由三个起始端分别列出三根连接线，叫火线。这种连接方式叫作三相电源的星形（Y

2、形）连接，如下图所示：一般情况下，发电机及变压器的三相绕组总是对称 的，所以这个公共点的电位为0，故称为中性点。由中性点引出的线叫中性线。通常，发电机及变压器的中性点是通过接地极直接接地的（称工作接点），这时的中性点就叫做零点，由零点引出的线便是我们所说的零线与中性线是有区别的，零线就是接地的中性线。这样，供电线路除了A、B、C三根火线外，又添了一根零线，这就是通常所说的三相四线制中性点接地的供电系统。二.零线的作用在三相对称的星形接地电路中，零点电位为零，零线中无电流通过，取消零线也不会影响电路的正常工作。如三相交流电动机的供电线就只需三根火线即可。这就是容易给人们一个“零线无关紧要”的假象

3、。殊不知零线在安全保护中起到至关重要的作用。1.有了中性点接地的零线，可以对整个供电系统中的用电设备进行保护接零，保障人身及设备安全 A B C O 保护接零 D R0图二所谓保护接零，就是将与电气设备带电部分绝缘的金属外壳或金属构架与中性点直接接地供电系统中的零线紧密相联接，如图二所示，这样，当用电设备（如图二中的电机D）某相发生碰壳短路事故时，短路相便通过事故设备的外壳与零线相通，形成很大的火线对零线的短路电流，使通过事故设备上的保护装置（如熔断器或空气开关）迅速动作，切断事故电源，消除可能发生的设备和人身事故。 2.生产或生活众多单相用电设备的电源（相电压）的取得离不开零线例如220V单

4、相电压，就是从一根火线和一根零线中取得的，当然，从理论上说，相电压也可以通过火线和地线取得，但那样做很危险，安全规程不允许这种接线方式。也可以将线电压通过一个变压器换成相电压值，如加入一个变比为380/220V的变压器，就可以得到220V的电压，这样将大大增加投资，而且也增加了保护系统的复杂性。3.有了零线可以使常用的三相星形负载保持稳定的电压 A ZA ULZC ZB BC图三若三相负载为对称，即，那么流过每相负载的相电流也是对称的，即大小相等，其相量和为零，即:，由于零线中没有电流通过，因此中线可以省去，并不影响三相电路工作，各相负载的相电压仍为电源的相电压，电路成为星形连接的三线三相制供

5、电电路。三相负载不对称时，各相电流不构成对称量，零线电流不为零，此时零线不能断开，因为当有零线时，即使作星形连接的各相负载不对称，也能使各相负载电压等于电源相电压，从而保证了各相负载能正常工作，如果零线断开，各相负载电压就不再等于电源电压，有的负载电压可能低于其额定电压，有的负载电压可能高于其额定电压，导致负载不能正常工作。所以在三相四线制中，中线不允许安装开关和保险丝，以免断开。另一方面，各相应尽量平衡，以减小零线电流。 A B C O 工 重作 复接 接地 地 R0 RC图四零 线三.重复接地对零线性能的加强所谓重复接地，就是将零线上的一处或多处通过接地极与大地再次联接，如图四所示，有了重

6、复接地，对零线的性能有以下几点好处：1.减少零线断折时的触电危险性 A B C O H D1 D2 R人 D3 R0 Id图五在图五所示的三相四制供电系统中，所有电气设备（如图中的D、D、D等）都按规定进行了保护接零，由于某种原因，零线在H电处折断，使得在折断点之后的设备（如图中的D、D）都失去了保护作用，如果刚好D发生了某相绕但对外壳短路，则D的外壳将带上相电压，而且由于零线在H处折断，使事故电流无法通过零线构成回路，即形不成大的短路电流，保护电器不会动作，使事故长期存在，设备外壳长期带电，如果此时有人触及事故设备D的外壳，事故电流将通过设备外壳、人体（）、大地、工作接地极形成回路，即：式中

7、，事故相电压，在低压供电系统中，。人体电阻，通常为，这里取；变压器工作接地电阻，按规定，。则流过人体的事故电流为：一般情况下，流过人体的电流达到,就会致人于死命，显然，一旦零线折断，触电的危险性是相当明显的。而且在零线折断点H之后的所有设备，只要有一台外壳带电（如D)就会使后面的所有接零设备（如D)的外壳都带上相电压，只要有人触及，都将有触电的危险。如图六所示，在零干线上加设备重复接地，情况就完全两样了。此时，如果在折断点H之后某台设备发生碰壳现象，短路电流可通过、大地、工作接地极构成回路，但此时事故设备外壳所带的电压将大为降低，如果重复接地极的电阻，此时事故设备的外壳电压将为： A B C

8、O H 重复 D1 D2 接 D3地 R0 R0 Id图六只是无重复接地时事故设备外壳电压的一半，这就大大减少了事故设备的触电危险性。2.缩短事故持续时间从图四我们可以看出，重复接地极和变压器中性点接地（工作接地）地极构成了零线的并联分支，使得总的接地电阻大大降低。所以，当发生短路事故时，短路电流将比无重复接地时大得多，从而加速了线路保护装置的动作，也即缩短了事故的持续时间，减少了触电危险性。显然，重复接地数目越多，接地极总电阻就越小，短路电流就越大，缩短事故持续时间的效果就越显著。3.改善架空线路的防雷性能架空外线上零线的重复接地，对雷电流有分流作用，有利于限制雷电过电压引起的危害。这时对改

9、善架空线路的防雷性能也有很大的意义。此外，重复接地还可以降低漏电设备的对地电压，从而可以减少触电的危险性。 四.安装零线应注意的事项从以上分析可知，在供电系统中，零线具有相当重要的作用，甚至比火线的作用更大，因而在选择及安装零线时不能应付了事，必须注意下面几个问题：1.零线必须具有一定的机械强度，截面不得选得太小在三相负载对称时，零线上没有电流。但是，生产上或生活上的许多用电设备都采用单相供电，如果这些单相设备在三相供电线路中分布不均匀，即三相负载不平衡，每相电流的大小都不一样，零线中就会出现电流。在正常情况下，零线上的电流总是比火线上的电流要小得多。所以一般三相四线制供电线路中的零线截面比火

10、线截面要小一点。但是，考虑到零线的特殊作用，即对电气设备具有保护接零的作用，必须确保零线的完好，不能出现中间断折现象。为此，零线应该具有较高的机械强度，零线的阻抗也不能太大。所以，零线的截面就不能太小。通常零线截面积约为火线截面积的一半左右。而实际上，工程中常按比火线小一个截面等级来选择零线。在照明供电线路中，考虑到不平衡运行的机遇很多，一般均按相等截面来选择零线的火线。2.零线的安装质量要高不能认为零线电流小或无电流就随便用废旧电线作零线，以防零线断折而造成用电设备失去保护接零时所出现的人身触电事故。3.零干线上不能安装开关与熔断器ABCO 接零干线 D1 单相 D2 三相图七为了防止由于零线断折造成用电设备失去保护接零环节，必须注意在零干线上不能装有开关与熔断器。对于零干线需装熔断器的某些特殊场合，如有爆炸或火灾危险的场所，为了保证保护接零环节的完好性，应在熔断器安装之前另外敷设接零干线。电气设备的金属支架应直接接到保护接零干线上，不应接于熔断器后面的工作接零线上，如图七所示。4.为加强零线的作用，必须装足够的重复接地装置在下列地点，尤其应进行重复接地，以加强零线的作用：架空线路终端处及分支