一起实训室设备漏电事故分析与处理

邱 俊

（长沙民政职业技术学院电子信息工程学院，湖南长沙410004）

1.事故描述

学校为适应产业转型升级和技术进步对高素质技术技能人才培养需求，决定完善校内实训教学条件，将原有的实训室进行改造，原有的电气安装与调试实训设备及机床电气故障维修实训设备临时搬到了一间锅炉房改造的大教室。刚开始上课的几天，手触碰讲台（金属的）就有“被电”的感觉，还以为是静电。后来学生进行电气安装与调试实训时，很多学生反映触碰到台面金属部位时被“电到了”，当初还以为是春天一楼潮湿引起了漏电。后来有一天电气安装与机床电气故障维修两边同时进行实训时，只要合闸就跳闸。

上述现象发生后，本人将所有实训台进行通电检查，发现只给电气安装实训台送电时，电气安装的每个台面、讲台等金属部位都带电；只给机床故障维修台送电时，台面也带电，讲台不带电；如果两边同时送电，只要操作机床电气故障台就会马上跳闸。

2.现场供电系统分析

2.1 火线、零线、地线、中性线的概念

新搬进的实训室原来是一个锅炉房，采用的是TN-S供电系统，也就是三相五线制。首先我们来了解一下几个基本概念。

三相正弦交流电是目前供电和用电中最主要的电源。工业用电中，为了使交流电有很方便的动力转换功能，让三个线圈在空间位置上相差120度角，在磁场中旋转产生三相正弦交流电，并以三相四线的方式进行电力传输。我们通常将三相电的三根线中的每一根这样的导线称为相线(火线)，三相电的三根头称为相线，它与零线共同构成供电回路。三相电的三根尾连接在一起称中性线也叫“零线”，之所以叫零线，是因为三相平衡时中性线中没有电流通过，而且它直接或间接地接到大地，跟大地之间的电压也接近零。地线是把设备或用电器的外壳可靠地连接大地的线路，是防止触电事故的良好方案。

2.2 TN-S供电系统的构成

临时实训室有三种负载：一种是单相设备，一种是无中性点设备，第三种就是有中性点的设备，如图1所示。

低压电网中用三相四线制输送电力，其中有三根相线一根零线。如果把零线的两个作用分开，即一根线做工作零线(N)，另外用一根线专做保护零线(PE)，这样的供电方式称为三相五线制供电方式，即TN-S供电系统。三相五线制包括三根相线、一根工作零线、一根保护零线。

从线路的性质上来说，火线（相线）是提供能源的线路，零线是单相电路中给提供能源的线路一条电流回路（和相线形成电流通道）的线路，地线是作为保护电器设备、防止漏电而发生事故的一条“非正常”电流通道。这三条线，正常工作时，由相线（某一个单位时间内）提供电流，经过用电设备（负载）后由零线回到电源端。正常情况下，地线是没有任何电流通过的。所以从性质上来看，这三条线路中的零线和地线，是不允许“并用”或合用的。为了保证用电安全，在用户使用区改为用三相五线制供电，这第五根线就是地线，它的一端是在用户区附近用金属导体深埋于地下，另一端与各用户的地线接点相连，起接地保护的作用。

图1 TN-S系统

如果采用的是三相五线制供电方式，用电设备上所连接的工作零线N和保护零线PE是分别敷设的，工作零线上的电位不能传递到用电设备的外壳上，这样就能有效隔离了三相四线制供电方式所造成的危险电压，使用电设备外壳上电位始终处在“地”电位，从而消除了设备产生危险电压的隐患。

2.3 TN-S供电系统的特点

TN-S供电系统由于工作零线（N）与保护零线（PE）分开设置，从而可以做到PE线不再因三相不平衡而产生电流，所以，电气设备外壳接零保护是接在专用的保护线PE上更加安全。当发生N线断线时，只会影响单相用电设备的正常工作，而不会损害系统的保护功能。在正常工作时，即使中性线中有电流，专用保护线上也不会有电流。但是，当TN-S供电系统在发生相对地短路时，对地故障电压较高。

采用TN-S系统供电，线路上装设漏电保护器的问题也相应地得到解决。因为N线与PE线分设，N线经过漏电保护器，而PE线不经过漏电保护器，可以在PE线上做重复接地，这样线路清楚，不会因为干扰而发生保护器误动作。

3.事故排查、分析及处理

3.1 故障排查

根据上述TN-S系统的分析，我们对该实训室设备的供电环节进行了全面检查。从二级分配电箱来看是没有问题的：线路的黄、绿、红三相线接入到二级分配电箱的总隔离开关上，淡蓝色的N线接入到漏电保护器的N端上，通过漏电保护器后接到工作零线端子板；黄绿双色的PE线接入到保护零端子板PE板上。但从末级分配箱中，发现电气安装实训台中供电线路零线和地线接混，而且有一台机床电气故障维修台在拆迁搬运的过程中地线的接头焊点震动跌落接触到了一根火线的接线柱。

3.2 故障原因分析及处理

火线是带电的，地线和零线是不带的，实训台上两插孔的插座里有一根火线，一根零线，用电笔能测出带电来的是火线，不带电的是零线，三插孔的插座里才有地线，地线要连接在用电器的外壳上，以防止电器漏电使人触电伤亡。

中性点是指变压器低压侧的三相线圈构成星形联结，联结点称中性点，又因其点为零电位，也称零线端，一般的零线就从此点引出的。中性点接地后，所有该电网覆盖面的设备接地保护线可就近入地设置为地线，一旦出现漏电可通过大地传导回路到变压器中性点，以保安全。

地线是信号流回源的低阻抗路径。如果用仪表测量一下地线上各点之间的电位，会发现地线上各点的电位可能相差很大。正是这些电位差才造成了电路工作的异常。因为地线的阻抗总不会是零，当一个电流通过有限阻抗时，就会产生电压降。

有的人误以为零线就是地线，把部分电器的接地和零线接一起，那么火线在和零线形成回路的同时也和部分电器的外壳形成回路，使外壳带电，尤其是在零线因故障已断开而电源插座接地又不好的情况下更容易触电。

零线是工作线，在用电器工作时，火线经过用电器与零线形成回路，此时用电器才能工作。接地线是保护线，平时不参与工作，只有在用电器漏电时才起作用把电迅速引导大地，保护设备和人身安全。漏电保护器工作原理是：当流进火线的电流与流出零线的电流相等时，不会跳闸；当出现偏差时，立刻跳闸。当地线和零线混接后，当有用电器插在火线与地线那个插座时，一部分电流通过地线走了，没有通过零线回到漏电保护器，造成进出漏电保护器的电流不平衡，所以跳闸。

因此，当零线地线混接时，使设备外壳与火线形成回路，导致设备外壳带电，还可能造成短路事故；地线与火线接触，直接短路跳闸。

最后，我们将电气安装实训台中供电线路零线和地线回位，把机床电气故障维修台跌落的地线焊接牢固，如图2所示。开启所有设备，一切运行正常，漏电、跳闸事故完全排除。

4.结束语

实训室是高职院校重要教学场所之一，这次漏电事故给我们也敲响了警钟。通过对漏电事故的排查、分析，我们顺利地排除了故障，恢复了实训室的正常工作。同时也对三相五线制供电系统有了更深的理解，且充分认识到了零线、地线、中性线在低压配电系统中的作用，一旦接错，危害是十分严重的。因此，必须引起人们足够的重视，确保用电过程中人身及设备安全。