1. 零線帶電原因
1.1 三相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡
在生活區(qū)中,由于單相負(fù)荷較多,所以電源側(cè)的三相負(fù)荷就不可能平衡,此時,零線(中性線)便有較大的電流流過,變壓器中性點工作接地處雖然電壓為零,但離中性點越遠(yuǎn)的的零線上,零線越長,其阻抗越大,電壓也就越高,此時,如果有人靠近負(fù)荷側(cè)的零線上,就有可能導(dǎo)致觸電,發(fā)生觸電事故。
1.2 零線斷路或接觸不良
在通常情況下,在負(fù)載為三相負(fù)荷時,三相電路基本是平衡的,這種電路稱為對稱電路。但是在生活區(qū)中,由于大部分民用負(fù)荷均為單相負(fù)荷,所以由變壓器送出的ABC三相線路上的負(fù)荷是不平衡的,有的相負(fù)載輕,有的相負(fù)載重,這種電路稱為不對稱三相電路。例如,對稱三相電路的某一條端線斷開,或某一相負(fù)載發(fā)生短跑或開路,它就失去了對稱性,成為不對稱電路。
圖1所示的Y-Y連接電路中三相電源是對稱的,但負(fù)載不對稱。當(dāng)開關(guān)S打開(即不接中線)時,由于負(fù)載不對稱,一般情況下,UNN`≠0,即N和N`點電位不同。從圖中可看出,N和N`重合,這一現(xiàn)象稱為中點位移,也稱之為零點漂移。當(dāng)位移較大時,會造成負(fù)載端的電壓嚴(yán)重不對稱,從而使負(fù)載的工作不正常。由于在零線斷路或接觸不良時,便會出現(xiàn)負(fù)荷側(cè)的中性點電位漂移的情況。此時零線上會出現(xiàn)危險的電壓,負(fù)荷最輕的一相電壓升高,從而使該相上負(fù)荷先燒毀,從而進(jìn)一步加劇三相負(fù)載的不平衡,以致變成了兩相供電的情況。這時兩相負(fù)荷電壓由相電壓變?yōu)榫€電壓,接著負(fù)荷次輕相接著燒毀,最后只剩下負(fù)荷最重的一相設(shè)備不被燒壞。為防止這種現(xiàn)象,就要經(jīng)常進(jìn)行檢查,當(dāng)發(fā)三相電路中某些燈很亮,有的發(fā)暗,甚至發(fā)生電燈“群爆”現(xiàn)象,說明零線斷路,應(yīng)立即斷開電源開關(guān),防止事故的擴(kuò)大。
1.3 三相電源不對稱
三相電源不對稱的現(xiàn)象,就生活區(qū)來說,主要有以下幾種,如變壓器分接開關(guān)接觸不良,一般情況下,變壓器在投入運(yùn)行前,分接開關(guān)已調(diào)至合適檔位,不需要調(diào)整。但在某些情況下,如分接開關(guān)經(jīng)常調(diào)整,就有可能造成接觸不良。
另外一種情況是變壓器高壓某相熔絲熔斷。在生活區(qū)變配電室中,目前高壓側(cè)均采用FN3型負(fù)荷開關(guān),這種開關(guān)和高壓熔斷器配合使用。低壓側(cè)采用DW型萬能斷路器,所以在負(fù)荷側(cè)出現(xiàn)故障時,如低壓保護(hù)拒動,或變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障時,都會導(dǎo)至高壓熔絲熔斷;
還有一種是電纜斷相。斷相后,其它兩相或一相運(yùn)行,所有這些情況,都會使三相電源不對稱,從而使零線上產(chǎn)生危險的電壓?!?/span>
1.4 零線接地不良
由于生活區(qū)變壓器中性點均采用直接接地,所以必須對接地線經(jīng)常進(jìn)行檢查。在接地連接不良時,接地裝置接地電阻過大,或接地線因腐蝕斷開后,在一定條件下,都能使零線電位大大升高。例如,當(dāng)零線斷開后,若另一相發(fā)生接地,此時,零線對地電壓將升至220V,甚至更高,將會嚴(yán)重威脅設(shè)備和人身的安全。
1.5 電容傳遞
在某些情況下,雖然低壓線路已斷開電源,但由于零線與變壓器不斷開,此時,高壓電源就可能通過變壓器高.低壓繞組間的電容傳遞到零線上,要是零線接地不良或斷開,則零線上就可能出現(xiàn)數(shù)千伏的高壓。
1.6 相線接地
當(dāng)設(shè)備或線路絕緣損壞,發(fā)生相線接地短路故障時,由于變壓器的中性點有一定的接地電阻(要求電阻在4Ω以下,先設(shè)R0=4),和相線接地處也有一定的接地電阻(該處電阻一般較大,為計算方便,也設(shè)為R0=4Ω),
則短路電流為:
I=U0/(R0+Rd)=220V/(4+4)Ω=27.5A
若保險絲熔斷電流大于27.5A,則保險不會熔斷,系統(tǒng)中的接地故障將一直存在,短路電流流過R0,Rd時,產(chǎn)生電壓降:
U0=IdR0=27.5*4Ω=110V
Ud=IdRd=27.5*4Ω=110V
即零線對地電壓將上至110V,故障相對地電壓下降110V,而正常相對地電壓大大高于相電壓。
2、零線帶電的預(yù)防
2.1 三相負(fù)荷盡可能保持平衡:
無論主干線或分支線的負(fù)荷,不平衡程度都不宜超過20%,否則電壓損失及功率損失會大大增加。
2.2 零線與變壓器中性點的連接必須牢固可靠
如果零線為鋁線,連接時更應(yīng)該認(rèn)真,在線徑超過16mm2時,鋁線應(yīng)經(jīng)鋁接線端子進(jìn)行壓接,以確保中性線的導(dǎo)電良好。然后與中性點接線端子連接,避免鋁線用纏繞法壓接在中性點接地螺栓上。因鋁線的表面極易因氧化或腐蝕而不導(dǎo)電。
2.3 嚴(yán)禁在三相四線制回路的中性點裝設(shè)熔斷器
可防止熔斷器因種種原因熔斷形成“斷零”。否則接在電路上的單相電器可能因電壓過高而燒壞,或電壓過低而發(fā)揮不了作用。所以零線上不得安裝開關(guān)及熔斷器,但是單相供電線路的零線上必須裝設(shè)熔斷器,這是因為零線只起到工作作用,應(yīng)同時在相線和零線上裝設(shè)雙極刀開關(guān)和熔斷器。如果當(dāng)外線路檢修,將相線和零線互相接錯時,線路上的熔斷器仍起保護(hù)作用。若只在相線上裝設(shè)熔斷器,這時相線已變成零線,當(dāng)發(fā)生接地故障時,短路電流不通過保險絲,故障將一直存在,給系統(tǒng)帶來威脅。
2.4 中性點的接地電阻必須合格
接地電阻應(yīng)符合要求。每年利用電氣春秋檢時間,對所有變壓器接電阻進(jìn)行檢查和測量(100KV及以上的變壓器應(yīng)不大于4Ω,100KV以下的變壓器應(yīng)不大于10Ω),同時加強(qiáng)對零線的維護(hù)和保養(yǎng)工作,定期檢查和緊固變壓器中性點螺栓,防止零線接觸不良。
2.5 應(yīng)保證零線有足夠的截面積和強(qiáng)度
一般不小于相線截面積的50%,通常為相線截面積的60%左右,并應(yīng)滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求。零線上應(yīng)避免有接頭。無法避免時,應(yīng)認(rèn)真按照工藝要求連接牢固。
2.6 零線進(jìn)入開關(guān)箱處設(shè)重復(fù)接地
重復(fù)接地電阻不得小于10Ω。如圖所示,在沒有重復(fù)接地的情況下,斷開處后方的零線及其上所有的接零設(shè)備對地電壓為:
UE=RP/(RN+RP+RL)*U
式中,RN、RP和RL分別是工作接在電阻、人體電阻和負(fù)載電阻;U為相電壓。如已知U=220V, RN =4Ω、RP=1500Ω、RL=484Ω(額定功率為400W),根據(jù)上式可求出UE=166V。電擊危險比較大。而且不平衡負(fù)荷越大,故障電壓越高,所以電擊危險性也就越大。
在有重復(fù)接地的情況下,斷開處后方的零線及其上所有的接零設(shè)備對地電壓為:
UE=RC/(RN+RC+RL)*U
式中, RC為重復(fù)接地電阻。如已知RC=10Ω,其它條件不變的情況下,根據(jù)上式可得故障電壓為UE=4.4V??梢钥闯?,故障電壓大幅度降低,觸電的危險大大減小或消除。
2.7 相線和中性線要正確連接,避免接錯
若將相線與零線相互接錯,單相用電設(shè)備電壓就會升高至380V,導(dǎo)致設(shè)備燒壞。生活區(qū)有個別用戶,為了達(dá)到竊電的目的,從樓道將照明用相線引至室內(nèi)。這樣,在本層總零線燒斷的情況下,若不是同一相電源,此時的相電壓就會變?yōu)榫€電壓,將直接加在負(fù)荷兩端,導(dǎo)致設(shè)備燒壞。三相四線制負(fù)荷,特別是電動機(jī),在相線和零線接錯的情況下,也會因為缺相導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)矩減小,甚至可能燒壞。
2.8 在中性線上盡量減少線路端子連接和接頭,并盡量少串入開關(guān)和觸頭,以防止因接觸不良而增加“斷零”的危險。
總之,在三相四線制的線路中,零線帶電危害非常大,經(jīng)常會導(dǎo)致人身及設(shè)備事故。特別是在生活區(qū)中,變壓器引出線均為三相四線制,負(fù)荷偏相比較嚴(yán)重。為避免事故的發(fā)生,就要經(jīng)常對零線進(jìn)行檢查,同時在各進(jìn)戶端進(jìn)行重復(fù)接地,另外可采用漏電保護(hù)型空開,這樣在零線斷路的情況下,空開會自動跳閘,盡可能確保設(shè)備和人身的安全,以保證生活區(qū)的正常穩(wěn)定用電。