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《三相四线制低压配电系统中零线断线过电压保护》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、文章编号:1002-5634(2004)01-0033-03三相四线制低压配电系统中零线断线过电压保护朱雪凌1,王云年2,周国安1(1.华北水利水电学院,河南郑州450011;2.三门峡水利枢纽管理局,河南三门峡472000)摘要:分析了三相四线制低压配电系统中零线不断开和零线断开引起过电压的原因,通过引入过电压保护电路解决了问题,其原理是不论零线是否存在,只要中性点偏移电压超过允许值,过电压保护装置即动作,从而避免事故的发生.关键词:零线;断线;过电压保护中图分类号:TM771文献标识码:B380/220V三相四线制供电系统
2、的最大优点是,动力和照明(三相与单相)合用一台变压器,这样可大大简化供电系统,节约投资,方便管理.目前我国城乡和厂矿企业的低压网,都采用三相四线制混用的低压供电系统.有的配变甚至达80%以上的负荷属单相负荷,这必然产生相间负荷分配的平衡问题.负荷的不平衡将带来三相电压的不平衡,若一旦零线断线,则三相负荷电压的不平衡更为严重,将造成大片用户烧坏用电设备,甚至会引起火灾,给用户造成严重的经济损失.根据三相四线制低压配电系统中零线断线,中性点电位偏移引起过电压造成多起事故的实际情况,需研究开发一种(零线断线)过电压保护装置,以保证低
3、压配电系统的用电安全.本文就事故发生的原因、采取的措施及过电压保护装置的原理等几个方面进行分析.点偏移,各相负荷的相电压都不再等于电源电压,尤其当零线的电阻较大或三相负荷不平衡度过大时(出现短路或断路等故障时),中性点的电压偏移亦较大,可能会引起设备工作异常1.1—三相电动机;2—照明;3—单相负荷图1三相四线制供电系统零线断开引起过电压的原因由图1可知,当零线断开时,只要负荷不对称,就会出现中性点偏移,而且中性点偏移程度随负荷不对称程度的增大而增大,各相电压亦随负荷不对称程度的增大而变化很大,当中性点的电压偏移超过50V时,
4、将引起各相负荷电压的升、降达20%以上.由于用电设备所能承受的电压升降不超过20%范围,而人体正常情况下的安全电压为50V,因此,1零线不断开引起过电压的原因图1所示为三相四线制供电系统,负荷有三相2电动机、照明和单相负荷,除三相电动机为对称负荷外,照明和单相负荷均会造成负荷的不对称,从而导致三相电流的不对称,使零线上的电流不为零.若不考虑零线电阻的存在,则各相电压仍然对称,各相负荷正常工作;若考虑零线电阻的存在,则负荷中性点和电源中性点之间的电压就不等于零,即产生中性收稿日期:2003-07-10;修订日期:2003-10-
5、29由于三相负荷的不平衡所引起的电压偏移亦导致用电设备,或因电压升高而烧毁,或因电压过低而不能工作.同时,由于中性点电位的升高,使接零设备的外壳带上危险的电压,将会造成设备损坏及人员伤亡等恶性事故.3避免或减轻零线断线造成的危害从上述分析可知,零线对保证电气设备的安全运行和三相电压的平衡尤其重要,所以应采取措施避免或减轻零线断线造成的危害:11保证零线的施工质量,在长期运行中要加强检查,及时维修.21加大零线导线截面.一般零线的截面积可比相线小一级,可按相线相同材料截面的1/2选用.考虑实际情况,建议零线应采用与相线相同的截面
6、.31不能在零线上装熔断器和开关.41对零线的主干线必须采取多处重复接地.51尽量减小负荷的不平衡度,即变压器二次侧电流的不平衡度K<20.61设置专用的零线断线保护装置.图2保护电路一412保护电路二如图3所示,电源输出端并联许多用户,以两组为例,每一组用户为一个单元(ZA1,BB1,ZC1为一组用户,ZA2,ZB2,ZC2为另一组用户).在每一组用电单元的零线汇合处接一电压继电器KU,与电源的中性点构成回路;在每一组用电单元的负荷与火线之间接交流接触器KM的主触头(仅保护本用电单元);电压继电器KU的常闭触头与交流接触器K
7、M的线圈串联接于任意两相火线之间.当零线未断或零线断开但三相负荷平衡时,N′和N′为同一点,以N′代12过电压保护电路由上述分析可知,不论有无零线,只要相间负荷分配不平衡,即会出现中性点偏移.当中性点电压偏移值过大时,将对用户造成严重的后果.因此,除了加强对中性点的管理外,还应设置专门的过电压保护电路,该电路的原理是根据过电压而动作,不论零线是否存在,只要中性点偏移电压超过允许值,过电压保护装置即动作.4.1保护电路一在三相四线制供电系统的总电源处,用3个容量相等的电容器接成星形负载,如图2所示.因为3个电容器的容量相等,所以
8、UN″N的电压始终为零.同时,以N″为参考电位点,N′N″之间接入一个过电压继电器,其常闭触点与电源处总空气开关串联.由于N″点的电位始终为零,当N′点出现的偏移电位超过继电器的整定值时,继电器的常闭触点动作使开关跳闸,从而能有效地避免事故的发生.为了使中性点的电位升高不超过
