断零烧坏设备事故的防范

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1、断零烧坏设备事故的防范　　三相四线配电回路内有时会发生某一相或两相内单相设备大量烧坏的情况。有的同行认为这是三相负载不平衡造成三相电压不平衡引起的，负载轻的一相电压较高，使这一相的设备大量烧坏。这一解释不尽正确，它只道出了部分原因，还另有更主要更深一层的原因。单相设备大量烧坏的主要原因是三相四线回路的中性线(包括TT系统的中性线和TN系统的PEN线或中性线)断线引起。在我国被俗称为“断零”。　　第一节“断零”的危害　　“断零”的危害可用图15—1的示例来简单加以分析。图中相线L1未带负载，L2带一150W白炽灯泡，L3带一15W白炽灯

2、泡，三相负载非常不平衡。若以电压表测量三相电压，如果中性线未断线，会发现三个相电压并没有多少差异。这是因为这三相都是相同的220V绕组电压供电，它们的电压差异只在于三相不同负载电流产生不同的线路电压降。而按照规范规定，相线和中性线上的总电压降较多不超过5％，所以仅是三相负载不平衡是不会烧坏某相内的设备的，设备的烧坏另有原因。　　现假设白炽灯泡前的中性线因故中断，如图15—1所示，则150W和15W灯泡成为串联后接在一380V单相回路中。我们知道白炽灯泡基本上是个电阻性负载，其阻值R与功率P成反比，也即　　R∞1/P　　因此如果150W

3、灯泡的电阻为R，则15W灯泡的电阻为10R，这样380V电压就　　图15—1三相四线回路“断零”后三相负载不平衡，三相电压也不平衡　　按1与10的比例分配在两个灯泡上。150W灯泡上的电压仅为35V，而15W灯泡上的电压则高达345V，它很快就被烧坏。为进一步分析清楚，可作图15—1的电压相量图，如图15-2所示。从图可知三相回路相问电压仍为380V不变，负载侧的中性点由O点漂移到O‘点，中性线对地电压达190V(在无等电位联结作用的TN系统中，此电压可引起电击事故)，而空载的L1相电压则高达364V，三相电压极不平衡。　　图15—2

4、图15—1中“断零”事故的电压相量分析　　白炽灯泡的寿命T与施加电压U的14次方成反比，即　　施加电压越高，灯泡寿命越短。需要说明，白炽灯的寿命是指光通量降至额定光通量的70％的使用时间。图15—1中15W灯泡承受电压为其额定电压的345／220=1．6(倍)，如15W灯泡正常寿命为1000h，则按上式计算其寿命将缩短为1．9h。电视机显像管灯丝的寿命在此情况下也难免有很大程度的缩短。　　电动机在电压过高时将因铁损增大而发热，电压过低时则将因铜损增大而发热，这都能使电动机绝缘老化加速而缩短其寿命，但以前者的后果更严重。所以发生“断零”

5、时电动机的绝缘寿命不论电压高低总难免缩短，但它对电压高低的敏感程度不如白炽灯泡。“断零”烧设备的危险还在其隐蔽性，因为“断零”后虽然设备寿命缩短，但在这段时间内灯泡依然亮，电动机依然转，人们难以及时发现故障而加以排除，待设备大量烧毁后才发现是”断零”引起，这时为时已晚。　　第二节“断零”烧坏设备事故的防范　　不少同行以及有些供电部门认为将PEN线或中性线(包括TT系统的中性线)作重复接地后，用大地通路代替中断的中性线作返回电源的通路，可避免烧设备事故。经相量分析和计算可知这是不可能的。因中性线阻抗以若干毫欧计，　　图15—3用大地通路

6、代替中性线，三相负载不平衡，三相电压也不平衡　　而大地通路阻抗则以若干欧计，相差悬殊，“断零’’后三相电压依然严重不平衡，只是程度稍轻一些，烧坏设备的时间稍长一些而已，而TT系统中性线的重复接图15-3和图15-4为用大地通路代替中性线在发生“断零”而三相负载又不平衡时三相电压严重不平衡的情况。图15—3中三相负载为电阻性负载，其值分别为22、220Ω和0Ω。　　图15—4图15-3的电压相量分析地却可导致一些安全隐患(见第六章第五节)。　　如图15—3所示，三相电压分别为150、263V及273V，依旧严重不平衡。其理如上述，为节约

7、篇幅，不作具体说明。如果中性线未断开，但中性线连接不良，接触电阻太大，同样也将发生类似以大地通路代替中性线导致烧坏设备的事故。　　发达国家现时能借装用能检测三相电压不平衡度的智能型断路器在三相电压不平衡度超过15％时报警的方法来防范“断零”危害，但这种断路器售价高昂，不可能广泛采用，一般只在线路的选用和敷设上采取各种措施，尽量减少“断零”的发生来防止“断零”烧毁设备。例如IEC标准规定TN系统中的PEN线只能用在固定安装的电气装置内，不论相线截面多小，PEN线的截面不得小于10mm2铜线或16mm2铝线，以保证其机械强度，防止“断零”

8、。例如一三相四线回路的导线应用3×4mm2+1×10mm2铜线而不应用3X4mm2+lx2．5mm2或4×4mm2铜线。PEN线截面不是相线截面的1／3或1／2，而是2．5倍。这是因为在TN系统中如果PEN线折断，不但电