“村村通”台站零线带电现象分析及维护

岑绩扬

广西广播电视技术中心百色分中心所属的六个广播电视“村村通”台站在完成“十二五”重建搬迁后，供配电系统采用了隔离变压器及三相五线制的TN—S接地系统。TN—S接地系统包括三相电的三根相线（A、B、C线）、一根中性线（N线）和地线（PE线）等五根线，同时，N线和PE线除在变压器中性点共同接地外，两线不再有任何电气连接，特别适用于危险性和安全要求高的场所。我们在一次对乐业转播台供配电系统的例行维护时，发现该台的零线与地线之间有60 V左右的交流电压，后来在对其他的台站巡检时，均发现供配电系统存在这种零线带电的现象，下面对这一现象作分析。

1 零线带电的原因

第一，过长的低压电网，由于环境恶劣、导线老化、受潮等原因，导线的漏电流通过零线形成闭合回路，致使零线有电位差。

第二，零线敷设的距离过长，用作零线的导线阻抗过大，电流在零线上产生了电压降，零线就带电了。

第三，三相负载不平衡，电流超过了允许范围，产生了中性点（零电位）漂移，三相负载不平衡、不对称程度越大，中性点漂移就越严重，零线对地电压就越高。第四，零线多点在联合汇集连接时，由于某点接触不良，造成过大的电压降，零线也会带电。

第五，隔离变压器绕组间绝缘性能不良、屏蔽不良或磁漏引起的感应等原因。

2 分析处理

“村村通”台站基于防雷和滤波的考虑，在供配电系统中使用了隔离变压器，它是一种1∶1的变压器，其二次侧对地浮空，理论上二次侧任一根线对大地之间没有电位差。图1是“村村通”台站供配电系统原理框图。

图1 “村村通”台站供配电系统原理框图

第一，捡查室外电力变压器接地线及机房接地线情况，并在多点进行测量，阻值在0.4～0.6 Ω之间，属正常范围。

第二，用1 000 V兆欧表对隔离变压器一次侧、二次侧对地摇绝缘阻值，均大于2 MΩ。

第三，在停机后，逐一断开三相电的负载，也没有发现负载严重不平衡的情况。

第四，用万用表对隔离变压器的输入端、输出端进行测量。下面表1、表2是不同时间所测量的数据。

表1 隔离变压器输入端对地电压值

表2 隔离变压器输出端对地电压值

第五，对于TN—S系统而言，设流过三相电流的瞬时值分别为ia、ib、ic：

ia=Iasinα

ib=Ibsin(α-120)

ic=Icsin(α+120)

那么，流过中性线（零线）的瞬时电流为三相电流及其谐波电流的代数矢量和应等于零，即io=ia+ib+ic=0，零线对地电压U0=i0×R0（R0为中性点Y0到接地体的电阻）。从表1、表2可看出，隔离变压器一次侧的输入电压是正常的，但二次侧的零线对地存在电位差，这与理论不相符。进一步分析可知：由于采用隔离变压器后，它将电力变压器输入的三相△接法转换为四线Y接法而产生了新的中性点Y1，Y1因隔离变压器线圈和磁芯、初级线圈与次级线圈的磁漏、相邻匝之间存在的寄生电容以及制造工艺等因素使得与接地体PE点存在电位差。假设电力变压器与隔离变压器中性点的电流io很小或接近于零，那么，对于电力变压器低压侧，其中性点Y0到接地体的电阻R0≤4 Ω（正常值）时，零线对地电压就非常小或接近于零，但对于隔离变压器二次侧，因其中性点Y1到接地体的绝缘电阻R0′＞2 MΩ（正常值）以上，所以，隔变二次侧的零线对地电压依然会比较大。

第六，使用隔离变压器直通功能时，零线带电现象消除。由此推断零线带电现象是由隔离变压器引起的：在排除三相负载不平衡、不对称的情况下，在同一时刻，因三相电压的幅值、相位差、频率的细微误差以及隔离变压器三相绕组制作工艺等造成的磁漏感应使得流过零线的瞬时电流io=ia+ib+ic≠0，而且与外电电压的变化有关。

当我们需要对供配电系统进行检修维护时，必须要滤除这零线对地的60 V左右的交流电压，以确保维护人员的安全。那么，如何滤除零线对地60 V左右的交流电压呢？从公式知：当C的值越大，Xc值越小，就越符合我们的要求。当C=30 μF时，Xc=106 Ω，当C=50 μF时，Xc=64 Ω，因此，当C取值30～50 μF时，其容抗值相对于人体电阻平均值2 000 Ω已经小很多，人触碰到零线就不会有危险了。本案例中，选择CBB/30 μF/450 V电容跨接在零线与地之间后，零线带电现象消除。

3 结语

在三相五线制TN—S接地供电系统中，零线作为供电线路的工作回路，零线带电是电力运行的非故障现象。本例中，由于隔离变压器本身的磁漏感应及因三相电压的幅值、相位差、频率的细微误差使得流过零线的瞬时电流不为0，造成了零线带电现象。我们认为，当我们需要对供配电系统进行维护时，对于零线带电现象，当它低于人体能触碰最高电压36 V时，可以不作处理，但当它高于36V时，对维护人员造成了安全威胁，必须先处理再维护。