配网系统零线断线故障分析及应对措施

荆门供电公司　万平畅



配网系统零线断线故障分析及应对措施

荆门供电公司万平畅

【摘要】根据运行中零线断线故障导致烧毁用电设备的数据分析，找出零线断线的主要原因，针对实际情况，从设计、施工、运维中提出解决措施。

【关键词】三相四线；零线；断线

湖北荆门城市配网采用的低压系统为TN-C系统，采用三相四线制运行。对于TN-C系统的低压侧的星形接线方式,电源有一点与地直接连接，负荷侧电气装置外露可导电部门则通过保护线与该点连接，理想情况下三相负荷对称，零线电流为零，三相上的电压不因负荷变化而变化，始终等于配电变压器出口电压，配电零线与地直接相连中性点与地等电位。在实际运行中因三相负荷不对称，导致零线上存在电流。如果零线断线，这部分不对称回路通过另外三相回路，中性点对地产生低压，发生偏移，致使三相电压不平衡，其中高的相电压达到380V以上，对于单相用电设备的额定电压为220V左右，容易造成设备绝缘击穿,烧毁设备;在低的相甚至达到十几V,造成单相用电设备不能正常启动。而在断线点后端用户设备的外壳上带电，接触有触电感觉。

荆门市城区2013年-2015年,因供电设备的原因造成居民家电烧毁的现象出现了过12次，因零线断线引起的家电烧毁占10次。如何减少或降低这种损坏，从以下的分析找出预防措施。

根据实际运行情况对断线前后电压进行理论分析：

Ea,Eb,Ec分别为配变三相相电压，Za,Zb,Zc，分别为三相负载阻抗，Zn表示零线上阻抗，一般为0，N0表示变压器中性点，0表示用户零线端；在零线D处断线，则在电源中性点与用户零线端之间的电压：

三相负载上电压分别为：

在图中，若D处不断线，则即使负载不平衡，Uan=0,负载三相电压分别为；三相负载电压对称，不因为负载的变化而变化；实际中因零线阻抗Zn不可能为零，造成零线上存在一点的电压差。

对10起零线断线的烧毁用电设备的故障原因分析，按照设备分为：4起为变压器桩头故障，3起为电缆故障，2起为表箱故障，1起为电缆分接箱故障。变压器桩头故障主要表现在施工质量问题上零线桩头螺帽未压紧；设备问题上零线采用铜铝过渡设备线夹断裂；材料选型上采用孔过大的接线端子进行压接，端子与桩头间的空隙较大造成零线接触不良；铜质桩头氧化后造成接头接触不良。电缆故障主要表现在电缆截面过小；三相负荷不平衡，造成零线过流烧断；电缆其中某相与零线短路造成零线烧断。表箱故障主要表现为表箱进线端子松动，铜质端子采用铝线压接，铜铝接触不良；电缆分接箱故障主要表现为采用的分接箱零线为线夹压接，接触不良。

根据上述故障原因，结合理论分析，提出以下解决措施；

1）从设备的选型、施工工艺上要保证零线的接触良好，连接可靠：零线与零线的连接采用液压压接，与变压器桩头、设备之间若为铜铝连接时应采用钎焊铜铝过渡线夹或合金材料的线夹，避免因材质不同热胀冷缩造成接头的松动；配电变压器零线桩头与零线的连接，采用合适的垫片，并加装弹簧垫，拧紧螺帽。

2）零线截面面积应与相线相同：《10kV及以下架空配电线路设计技术规整中》明确三相四线制的零线截面应与相线截面相同，在实际运行中配电台区内的低压用户不全为三相用户，大量单相用户负载分配不均就会出现不平衡电流，零线上将流过较大电流，零线截面面积过小，超过载流量就会出现零线烧断现象。

3）合理调整配电变压器的三相负载，消除不平衡：《配电运维规程》中要求零线电流不大于变压器额定电流25%；非线性负荷的谐波分量大，若三相不平衡，零线上的电流最大可达到2倍额定电流，可能烧毁零线；在设计、施工和运维中，调整三相负荷的平衡；公用配电变压器的三相负荷主要是空调用电负荷，单相空调负荷导致的最大不平衡主要集中在高温高负荷时，应在该时期安排测量负荷，调整三相平衡，使零线上的电流尽量小，减少零线被烧断的可能性。

4）配电变压器接地电阻满足要求：依据《配电运维规程》100kVA的变压器接地电阻不大于4欧；100kVA的配电变压器接地电阻不大于10欧；接地极的采用焊接，压接安装，不得使用绑扎。安装埋设深度要达到运维要求。保证接地极的材质，接地极的宽度、厚度，长度要符合设计和运行规定；同时要加强平时的运维及接地电阻的测量，不满足要求要及时处理。

5）重复接地保证人身和用电设备安全：在实际配网运行中，可在计量箱的进线处或电缆分接箱处将零线接地，实现零线的重复接地；在零线断线时，零线可以通过大地与变压器中性线连通，有效的降低电器设备的损坏和保障人身的安全。

在实际运行的配电网系统中，零线是保障三相四线制供电系统正常运行的关键，保障零线安全可靠连接而不断线，才能保障人身和用电设备的安全。