“断零”的危害

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1、“断零”的危害“断零”的危害  三相四线配电回路内有时会发生某一相或两相设备大量烧坏的情况。  有时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。这一解释只道出了部分原因,它还另有更深层次的原因。某相内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。  在我国它常被称作“断零”。一.“断零”的危害  “断零”的危害可用图1来简单分析。图中相线L1未带负载,L2带-150白炽灯泡,L3带-15W白炽灯泡,三相负载非常不平

2、衡。若以电压表测量三相电压,如果中性线未断线,会发现三个电压并没有多大的差异。这是因为这三相都是相同的220V绕组电压供电,他们的电压差异只在于三根相线上不同负载电流产生不同的电压降。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。先假设白炽灯泡前的中性线因故中断,如图1中所示,则150W和15W灯泡成为串联后接在一个380V单相回路中。我们知道白炽灯泡基本上个电阻性负载,其阻值R与功率P成反比,也即R∝1/P  因此,如果150W灯泡的电阻为R,则15W灯泡的电阻为10

3、R,这样380V电压就按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的灯泡上电压则高达345V,它不久即被烧坏。为进一步分析清楚,可作图1的电压相量图。从图可知三相回路相间电压仍为380V不变,负载侧的中心点由O点转移到O’点,中性线对地电压达190V(在TN系统中,它可引起电击事故),而空载的L1相电压则高达364V,三相电压极不平衡。  白炽灯的寿命T与施加电压U的14次方成反比,即T∝1/U14  施加电压越高,灯泡寿命越短。需要说明的是,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

4、。15W的灯泡正常寿命为1000h,则按上式计算其寿命将缩减为1.9h。电视机显象管灯丝的寿命在此情况下也难免有很大程度的缩减。电视机电压过高时将因铁损增大而发热,电压过低时则因铜损增大而发热,这都使发动机绝缘老化加速而缩短寿命。所以发生“断零”时发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严重。  “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,但在开始的一段时间内灯泡依然亮,电动机依然转,人们难以即使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,这时为时以晚。 

5、 “断零”烧坏设备事故的预防  不少同行认为将中性线做重复接地后,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。经相量分析和计算知这是不可能的。因中性线阻抗以若干毫欧计,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,只是程度稍微轻一些而已。  根据国外经验,防“断零”烧设备事故不能用开关型防护电器切断电源的方法来防止,只能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PEN线只能用在固定安装的电器装置内,不论相线截面多小,PEN线的截

6、面不得小于10平方毫米铜线或16平方毫米铝线,以保证其机械强度,防止“断零”。例如一三相四线回路的导线可用3×4mm2+1×10mm2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,不但电气设备失去接地,还可因“断零”而导致大量单相设备烧坏,后果十分严重。  美国对住宅“断零”事故的防范较为重视,因住宅内较容易发生电气事故。不论住宅用电量多大,他们都用单相配电变压器对住宅用高压单相回路供电,而不用三相回路供电。这样就从根本上杜绝了三相四线回路因“断零”而招致的烧设备事故的发生

7、。  在我国广泛采用低压三相四线供电的条件下,为防范“断零”烧设备事故,在电气线路的设计、安装和管理中应注意到以下几点:  在三相四线回路中应适当放大中性线和PEN线的截面,以保证其机械强度,特别是从电杆到建筑物电源进线口的一段架空引入线,应按规范要求铜线不小于10mm2,铝线不小于16mm2。  采取有效的措施防止中性线承受过大的张力。  注意中性线接头的连接质量,以确保中性线接头的导电良好,应特别注意提高铝线的连接质量,因铝线的表面极容易因氧化或腐蚀而不导电。  在中性线上尽量减少线路端子连接和接头,并尽量少串入开关和触头

8、,以防因其接触不良而增加“断零”的危险。  严禁在三相四线回路的中性线上串接熔断器,以防熔断器因种种原因熔断而形成“断零”。

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