气象设备用电误操作原因分析

杨胜利,窦建虎,廖晓玲

(西安市气象局,西安 710016)

气象设备用电误操作原因分析

杨胜利,窦建虎,廖晓玲

(西安市气象局,西安 710016)

为正确认识供电系统中零线作用,介绍低压配电三相四线制系统,出现零线断路时各相负载所承受的电压分布,中线电流的来源及针对中线断路的保护思路。并以泾河地面站、探空站的供电系统为例,计算了当中线断路时各气象设备所承载的电压,分析烧毁用电设备的原因。

三相四线制;零线;断路;烧毁

近年来,气象部门用电设备烧毁事故时有发生,不但造成一定的经济损失,而且影响气象业务的正常运行,甚至带来严重的安全隐患。如 2011年 9月 23日,某科技有限公司技术人员在进行新一代天气雷达配套电源 UPS设备初次安装时,因考虑气象设备连续供电的需要,在未断开供电系统电源的情况下,违规摘除零线,形成 UPS所带的所有设备工作在无中线电路中,致使连接在电源上的负载电压骤然升高,造成天气雷达设备、自动站设备、大气成分设备、土壤湿度设备等遭受不同程度烧毁。针对此类由于对气象设备用电误操作造成的事故进行分析,查找事故原因,以期对管理气象设备用电的业务人员有所帮助。

1 事故电路分析

1.1 零线的意义

气象设备用电有相线、中线、地线。相线俗称火线,中线俗称零线,零线不是地线。在三相四线制供电系统中,有对称负载的星形连接和不对称负载的星形连接两种方式。对称负载的星形连接,中线电流为零,中性点为零电位,因此中线省去,设备仍可安全工作;不对称负载的星形连接,中线电流不为零,中线电流要通过零线返回变压器,要使设备安全工作,中线不可省去[1]。

1.2 无零线电路分析

实际气象业务中,三相负载很难对称,常采用的是三相四线制不对称负载的星形连接,因此中线起着非常重要的作用。它能够使三相负载成为 3个互不影响的独立单相电路,这样不论负载有无变动,每相负载均承受对称的相电压,从而保证设备正常工作。

以泾河气象站为例,泾河地面站、探空站的供电系统是由功率分别为 0.7 kW(A负载,照明用电)、2.5 kW(B负载,包括地面所有设备,含空调、电脑、自动站)、1.3 kW(C负载,包括 L波段雷达、电脑、雷达备份接收机)的三相负载作星形连接,接到 380 V/220 V的三相四线制电源上,三个负载均能正常工作。当 A负载处于断路状态,而中线由于某种原因断开时,B、C两相负载变成接在线电压 UBC端的串联电路。

在串联电路中,因为 PB/PC=UB/UC,PB、PC分别为 B、C两相负载的功率,UB、UC分别为 B、C两相负载的的电压,所以 UB/UC=2.5/1.3,

由此可见,B相负载 (地面站的设备)承受的电压为 250 V,超过额定电压,烧毁可能性极大;C相负载 (探空站设备)承受的电压为 130 V,低于额定电压,设备不能正常工作。B相负载功率越大,C相负载功率越小,B相负载烧毁的可能性也越大。在正常的三相四线制供电过程中,供电系统的三根相线和一根中线连接良好,即使三相负荷不平衡,由于有中性线的存在,气象设备仍能正常用电。但若中性线因故断开,三相电流无法通过中性线流回到配电变压器低压侧的中性点,则会引起负荷的中性点的电位偏移 (中点位移),这时各相负荷的电压降也就差异很大,极端情况下,加在某相负荷的电压甚至瞬时会达到线电压(380 V)高,从而把用电设备烧毁[2]。

2 预防措施

预防三相四线制零线断路的措施。①使三相负荷趋于平衡 平衡三相负荷,使回流变压器的电流趋于零。②增大零线截面 中性线电流有时可能发生与相线电流相等的情况,尽量采用与相线相同的导线,既可防止断线,又可降低线损。③消除铜铝接头 气象设备的供电系统中,铜铝接头随处可见,设备长期运行易产生铜铝电化腐蚀,造成接触不良,接头过热而烧断,因此,要采用铜铝过渡线夹,消除铜铝接头。④供电线路要做好重复接地 变压器处、各条输送电缆的配电箱、各工作场地的配电盘,均应做好重复接地。

[1]严芳芳.三相四线制供电系统中零线的意义 [J].科技情报开发与经济,2003,13(1):158-159.

[2]谭学彦 .低压三相四线制供电的中性线选择及其断开的影响 [J].广东科技,2007(10):174-175.

TM08

B

1006-4354(2013)02-0038-02

2012-10-25

杨胜利 (1963—),男,陕西西安人,汉族,学士,从事新一代天气雷达管理和维护工作。