防范三相四线零线断线烧坏电器的措施和方法

2020-06-27丁露飞

机电信息 2020年2期

摘要：我国普遍采用TN低压配电系统，主要用来接单相220 V负载、传载单相电流和三相不平衡电流。目前，由于用户电器设备的开启较为随意，因而不可避免地发生三相负荷不平衡状况，而零线容易受外力破坏等原因造成断线，断线后会使电压升高，造成用户电器损坏，导致赔偿事件时有发生。因此，只有加强零线防断线危害管理，防患于未然，才能确保零线安全运行，减少纠纷和经济损失。基于此，总结了三相四线零线断线的原因、危害及防范措施，从技术和管理上实现三相四线的规范管理，以减少零线断线带来的电器烧坏问题。

关键词：三相四线;零线;防范措施;重复接地

0 引言

在零线断线事故中，负荷大的一相电压会降低30～60 V，使白炽灯发红，日光灯和家用电视无法启动;而负荷小的一相电压可升高到300 V左右，大大超过家用电器的额定电压，此时若熔丝不熔断，可使家用电器被烧毁。据统计，2017—2018年东源县辖区内发生零线断线事故7次，引发客户致电95598投诉3次，造成用户直接和间接经济损失达30余万元。因此，制定相应的防范措施，及时解决零线断线问题显得尤为重要。

1 零线断线造成高压的原因及危害

低压三相四线大部分架设在户外、村道旁等复杂环境中，容易出现因外力破坏而断线、导线受风吹日晒而绝缘老化断线、日常清障不到位造成树木压断断线、三相不平衡造成负荷大而烧坏断线、施工过程中不小心剪断零线等现象。用户基本采用三相四线制，三根火线分别是L1、L2、L3，还有一根零线N。用户都是从总零线上T接一根零线，从一根火线上T接一根火线的方式。低压三相四线接线如图1所示，当总零线断开后，电流从火线L1经过负荷A，然后从负荷A流向零线N，从零线N再流向负荷B的零线N，再从L2火线过来，这样L2与L1之间形成了380 V电压。此时，总零线断开，电压漂移，谁家里电器少，电压就会向谁家漂移，从而烧坏电器。

2 防范三相四线零线断线烧坏电器的措施

2.1 设置零线重复接地

在TN-C系统中，零线既起中性点电位钳制作用，又起到保护线作用，不能断零，若必须断，则用于断开中性线的触头必须在其他触头闭合之前先闭合，在其他触头断开之后断开，此时若零线断线发生碰壳漏电现象，则设备外壳电压接近相电压，容易发生危险，所以此类系统零线必须重复接地。

2.1.1 重复接地的作用

重复接地可以实现两种保护：（1）降低漏电设备外壳的对地电压。漏电设备外壳对地电压Ujd等于单相短路接地电流Id在接零部分产生的电压降U，有了重复接地后，起到分流作用。（2）降低零线断线时的触电危险（也是降低了外壳的漏电电压）。漏电设备外壳对地电压Ujd接近于相电压的对地电压UO，有了重复接地后，UO都低于电压降U。

2.1.2 重复接地设置原则

（1）架空线路的干线和分支线的终端以及沿线每1 km处零线需重复接地;（2）电缆和架空线路在引入车间或大型建筑物处，零线应重复接地;（3）在电力设备接地装置的接地电阻允许达到10 Ω的电力网络中，每一重复接地装置的接地电阻不应超过30 Ω，重复接地不少于3处;（4）零线的重复接地允许利用自然接地体;（5）同一变压器或低压母线供电的低压线路，不宜同时采用接地、接零两种保护。

2.1.3 重复接地梳理

通常而言，变压器低压线路均按规范设置了重复接地，但随着运行时间的增加，有些重复接地受雨水冲刷而掉落，有些被人为破坏，有些在施工安装时工艺质量不过关而起不到作用。针对这些情况，我们对东源县1 600多台配变的重复接地进行了排查，梳理出了200多台配变的重复接地需要改造修复。

2.2 规范设计要求

为防止在三相四线照眀系统中烧断总零线，零线设计需满足以下条件：

（1）三相四线的总零线导线截面应和相线截面相等;

（2）三相四线的总零线不得设置熔断器;

（3）住宅用户用电需遵守低压电气装置规程，不得私自变更大容量用电设备，增加供电容量;

（4）在单相配电线路中必须相线、零线都要设置熔断器;

（5）在电气装置中相线、零线必须符合相同安全标准;

（6）在单相配电线路中需分清相线、零线、接地线，零线与接地线不得混用和借用，保证电气线路的安全运行。

2.3 规范安装标准

（1）配电线路的敷设应符合：与场所环境特征相适应，与建筑物和构筑物特征相适应，能承受短路可能出现的机电应力，能承受安装期间或运行中布线可能遭受的其他应力和导线的自重。

（2）配电线路的敷设环境应符合：应避免由外部热源产生的热效应带来的损害，应防止在使用过程中因水的侵入或因进入固体物带来的损害，应防止外部的机械性损害，应避免腐蚀或污染物存在对布线系统所带来的损害。

（3）穿在同一导管内的绝缘导线总数不超过8根，且为同一照明灯具的几个回路或同类照明的几个回路。

（4）在同一导管、槽盒里有几个回路时，其所有的绝缘导线应采用与最高标称电压回路绝缘相同的绝缘。

（5）电缆敷设时允许的最小弯曲半徑，应根据电缆绝缘材质及制造标准确定。

2.4 自动调整三相负荷

利用“互联网+”技术，通过加装自动调节装置，实现低压三相负荷的自动调节，该装置主要包括台区监控终端、三相不平衡调节装置和微功率无线通信。其中，台区监控终端（主机）负责在线监测配电变压器的总体负荷，A、B、C三相负荷及在线自动换相装置（分机）的运行情况。当低压配电网线路中出现三相负荷不平衡时，台区监控终端进行逻辑换算，判断并选择合适的自动切换开关发出相线切换指令，自动切换开关装置通过换相动作实现在线切换负荷。该装置分机数量根据配变容量的大小而定，例如1台315 kVA的配变一般可以配置15～18台分机，但也要根据现场负荷分布情况来定，支线较多的可以配置多一些。

2.5 用户端配置建议

为了防止总零线断开后对家用电器造成损坏，一是在小区用户工程设计时，按照民用建筑电气设计规范要求在每组低压公共电表箱前安装低压漏电开关。二是针对东源县其他分散的居民用户，新报装的用户必须按要求配置漏电开关。三是对历史原因未安装漏电开关的进行全面更换。

2.6 零线断线的预防措施及查找方法

2.6.1 预防措施

（1）三相负荷尽可能保持平衡，无论是主干线还是分支线的负荷，不平衡程度都不宜超过20%，否则电压损失及功率损失会大大增加。

（2）严禁在三相四线制回路的中性点装设熔断器，否则接在电路上的单相电器可能因电压过高而烧坏，或因电压过低而发挥不了作用。

（3）断开三相四线制的线路时，要先断相线，再断零线，接线时的顺序相反。

（4）中性点的接地电阻必须合格，接地电阻应符合要求。每年利用电气春秋检时间，对所有变压器接电阻进行检查和测量，定期检查和紧固变压器中性点螺栓，防止零线接触不良。

（5）在密集居民区，尽量减少楼栋和胡同下线共用一条零线的接线方法，以免一处零线断路，危及一片。

2.6.2 查找方法

理论上零线是不会漏电的，只能说系统接地不好或有火线接地的情况时才会出现零线与地线间的电位差比较大的情况。或者当用电设备的保护地线断开后，零线因为构成回路而悬浮在空中，从而造成与大地的电位差。零线是变压器二次侧中性点引出的线路，与相线构成回路对用电设备进行供电，通常情况下，零线在变压器二次侧中性点处与地线重复接地，起到双重保护作用。主要检查短路火线和零线，测量绝缘电阻，检查接地火线对地线绝缘电阻，检查零线对地线绝缘电阻。得知哪根线漏电了，再用分段查找法，逐步缩小故障范围。

3 应用效果分析

针对配电网系統中出现的三相四线零线断线问题，经过问题收集、原因分析，提出了相应的解决措施、预防措施和查找方法，从技术和管理上实现三相四线的规范管理，以减少零线断线带来的电器烧坏问题。

（1）重复接地的设置工作，目前已完成东源县40%的重复接地改造，剩余台区正在开展中。

（2）规范重复接地的设计，主要是解决设计人员不了解现场，标准不统一而导致重复接地设计不满足现场需要的问题，目前已完成设计应用。

（3）规范安装要求，主要是解决现场施工人员马虎大意，基层单位对施工的隐蔽工程把关不严，造成重复接地施工质量差的问题，目前每个项目均设置了项目负责人，对项目全过程进行把控，特别是隐蔽工程部分。

（4）自动调节三相负荷不平衡装置的使用，主要是使三相负荷处于动态平衡状态，提升导线运行能力，目前该装置的效果突出，正在立项进行推广安装。

（5）用户端配置的建议，主要是解决如发生断线时，配置漏电开关和加装过欠压保护器起到的后备保护作用，以免烧坏电器。

4 结语

东源县供电公司通过上述防范措施的落地实施，从2019年至今仅仅发生了1宗因零线烧断引发客户致电95598投诉的情况，保险赔偿15万元;未发生大面积用户烧坏电器的情况，提升了客户满意度。

通过三相负荷不平衡治理系统的应用，经过对比安装前后的数据，该系统可有效解决三相负荷不平衡问题，达到了三相不平衡调节预期目标，不但改善了电能质量，还降低了线损，增加了电力企业经济效益。

[参考文献]

[1] 龚炳林，刘银河，黄龙林.三相四线制供电线路中性线断线的危害和对策[J].大众用电，2009（5）：37-38.