1、浅析零线断路造成家用电器“群爆”事故摘要：在三相四线低压供电系统中，零线断路造成家用电器“群爆”事故屡见不鲜，这种事故随着城市人民生活不断提高及家用电器的逐渐普及造成的后果将愈来愈严重。为了避免或减少这种不应有的损失，现就零线断路造成家用电器“群爆”故障的危害及预防进行分析及论述。 关键词：零线带电中线作用“群爆”事故故障处理与防治 中图分类号： TM5 文献标识码： A 一、三相四线制零线带电有哪些原因 三相四线制供电线路，变压器中性点直接接地，零线与大地同电位，一般情况下零线是不带电，但在下列情况下也会造成零线带电，并可能发生零线触电等事故。 (1)三相负荷严重不对称。这时零线上(指中性线
2、)便有较大的电流流过，变压器中性点工作接地处虽然电压为零，但离中性点越远的零线上，则电压越高。零线越长、阻抗越大，则电压越高。这样，如果人体触及了靠近负荷侧的零线上时，就有可能触电。 (2)零线断路或接触不良。当零线断路或连接不良(如变压器中性点接零线处锈蚀、连接不良)，如果三相负荷严重不均匀，便会使负荷侧的中性点发生电位漂移，在零线上出现危险的电压，并可能引起电灯及家用电器“群爆” 。 (3)三相电源不对称。如果变压器分接开关接触不良，或变压器高压熔丝或低压熔丝某相熔断，造成两相或单相供电，都可能使零线产生危险的电压。 (4)零线接地不良。如果变压器中性点工作接地连接不良、接地装置不合格(接
3、地电阻过大)、或接地线断裂，在一定条件下，能使零线电位大大升高。例如，零线接地线断路而另一相发生接地故障，则零线对地电压将升高到 220V，甚至更高。 (5)电容传递。在某些情况下，即使低压线路已断开电源，而由于零线与变压器是不断开的，这样，高压电源可能通过变压器高、低压绕组间的电容传递到零线上，要是零线接地不良或断裂，则零线上就可能出现数 kV 的高压。 (6)相线接地。当设备或线路绝缘损坏，发生相线接地短 路故障时，由于变压器中性点接地极有一定的接地电阻(设 R0=4)和相线接地处也有一定的接地电阻(一般较大，即使也设为 Rd=4)，则短路电流仅为 Id=27.5(A) 若保险丝熔断电流大
4、于 27.5A，则保险丝不会熔断，系统中将一直存在接地故障。短路电流通过 Ro、Rd，产生电压降 U0=IdR0=27.54=110（V） Ud=IdRd=27.54=110（V） 即零线对地电压上升到 110V，故障相对地电压下降到 110V，而正常相对地电压大大高于相电压。 二、中线的作用 从图 1 的位形图可以看出，由于中性点位移，引起负载上各相电压分配不对称，以致会使某些相负载电压过高，超过额定值，可能造成家用电器损坏；而另一些相负载电压过低，达不到额定值，家用电器不能正常工作，这都是不允许的。为了使各相负载都能处在额定电压下工作，就要求负载各相电压对称，因而就要求中点位移电压必须等于
5、零。从中点位移电压的公式 00=A+YA+B+YB+C+YC / YA + YB + YC + Y0 图 1 三相四线制位形图 可以看出，要使 00=0 必须使分子等于零，或分母为无限大才行。显然，当负载对称时有 YA = YB = YC = Y0，则有 A+YA+B+YB+C+YC=（A+B+C）Y =0 这样就使得中点位移电压为零，即 00=0。 另外，若接入中性线使其阻抗很小，即 Z00，Y000，这样将使中点位移电压公式中的分母为无限大，则无论三相负载阻抗对称与否，都可使 00=0。 由此可知，当三相负载阻抗不对称而作星形联接时，必须联接中线，而且为了防止中线断开，在中线上是不允许装设
6、开关和保险丝的，同时为了增加其机械强度使中线工作可靠，主干线上的中线一般采用带钢芯铝线或钢芯铜线等。 一般照明线路都难于保证三相负载阻抗对称，因此作为星形联接时，必须采用三相四线制供电线路。并且应尽量调整各相负载阻抗，使之尽可能地接近三相对称，以减小中线电流，从而使中线截面得以减小。 三、零线断路为什么会造成家用电器“群爆”事故 380220V 三相四线制供电线路，由于有了零线(指中性线)，所以不管三相负载是否平衡，负载各相电压始终是相等的，均为 220V，因此家用电器在正常电压下工作是安全可靠的。但是如果零线断路的话，就有可能发生电灯及家用电器群爆事故。 图 2 零线（中性线）短路引起家电的
7、“群爆” 因为在通常情况下，由变压器送出的 A、B、C 三相线路上所接住宅的负载是不平衡的，有的相负载重，有的相负载轻。当零线断路后，便会导致负载最轻的哪一相电压升高(中性点电位漂移引起)，并有可能使接在该相上的电灯及家用电器首先被烧毁(见图 2(a)，从而进一步加剧三相负载的不平衡，以致变成如图 2(b)所示的两相供电情况。加在 A 相和 B 相负载两端的电压变为 380V(线电压)，假设负载最重的 A 相电阻为RA=5，负载次轻的 B 相电阻为 RB=14，则流过 RA 和 RB 的电流为I=UAB/(RA+RB)=380/（5+14）=20(A)，所以加在 B 相负载的电压为UB=IRB
8、=2014=380(V)，这就会将 B 相上所接的电灯或有的家用电器烧毁。最后只剩下负载最重的 A 相设备不被烧毁。B 相负载烧毁前，A 相负载上的电压仅为 UA=IRA=205=100(V)，这时电灯很暗，家用电器不能工作。当 B 相负载烧毁后，A 相负载电压消失，电灯熄灭。 四、怎样处理和防止三相四线制零线带电故障 (1)零线(指中性线)带电的处理正如有些电工书中所述，零线带电有许多原因引起，应根据不同情况进行处理。 零线断路的处理：当发现三相电路中某些电灯很亮，有的发暗，甚至发生电灯或家用电器“群爆”现象，说明零线断路。应立即切断电源开关，防止“群爆”发生；检查零线是否断裂或松脱，经修复
9、后方可合闸送电。 零线接地电阻值增大或接地引下线断路的处理：这时零线带电，用验电笔测试氖泡发亮，用万用表测试各相间电压不平衡。这时应检查接地引下线是否良好，连接是否牢固，接地装置的接地电阻是否符合要求(100kVA 及以上的变压器应不大于 4；100kVA 以下的变压器应不大于10，并进行相应的处理。 相线接地故障的处理：相线接地时，用验电笔测试零线，氖泡发亮，测试三根相线时氖泡亮度明显不同。当氖泡亮度差异不易分清时，可用万用表测量三相对地电压。氖泡亮度最暗或电压最低的哪一相有接地故障。这时应查找出接地短路点，并加以排除。 (2)零线(指中性线)带电的防止措施 零线与变压器中性点的连接必须牢固
10、可靠，如果零线是铝线，连接时更应格外认真，铝线应经铝接线端子压接连接，然后与中性点接地端子连接，避免铝线用缠绕法压接在中性点接地螺栓上。 中性点接地引线连接必须牢固可靠，接地电阻应符合要求。 零线避免有接头，无法避免时，应认真按工艺要求连接牢固。 保证零线有足够的截面积，一般不得小于相线截面积的 50，通常取为相线截面积的 60左右，并应满足机械强度的要求。 零线进入车间或住宅总开关箱处设一组重复接地。接地电阻值不小于 10。 三相负荷应尽可能保持平衡。 零线上不得安装开关、熔断器(住宅内单相供电线路的零线上宜装设熔断器)。 加强对零线的维护保养工作，定期检查和紧固变压器中性点接地螺母，定期测
11、试变压器接地装置的接地电阻值。 五、零线上能否装设开关和熔断器 零线(中性线)上能否装设开关和熔断器，需看供电系统及采取保护接地或保护接零等具体情况而定。 (1)中性点不接地的三相四线制供电系统，采用保护接地。中性线上可装设开关，但不得装设熔断器。 中性点不接地的三相四线制供电系统中，若某相发生接地故障(如图3(a)A 相)， 图 3 中性点不接地的三相四线制供电线路接地故障 即该相对地电压为零，而中性点(0 点) 的对地电压变成 220V(如图3(b)所示)， 即中性线上将出现 220V 电压。由于变压器中性点不接地，所以 A 相发生接地故障，只有很小的线路分布电容形成回路的电流，不能使 A
12、 相的保险丝熔断，故中性线上将长期存在 220V 电压。但用电设备是采用保护接地的，设备金属外壳不与中性线相连，所以中性线上的 220V 电压不会加到设备金属外壳上，而保护接地对设备起到保安作用。 中性线上若装设熔断器，如果某相(如 C 相)与中性线发生短路而使该保险丝先熔断(C 相保险丝也可能会熔断，也可能熔断不了)，如图 4(a)所示， 图 4 中性线装熔断器熔断的后果 则 A 相和 B 相供电情况将变成图 4(b)所示。这时若 A 相负荷与 B 相负荷相同的话，每相电压仅为 U=UAB/2=3802=190V，用电设备将不能正常工作；若 A 相与 B 相负荷不相同时，负荷越小的哪一相，所
13、分配到的电压越高，有可能烧毁该相所接的电灯及家用电器。同样，因某些原因使中性线上的保险丝熔断时，也将出现上述情况。而中性线上装设开关，只要合上，它就不会因上述原因而断开，所以无妨。 (2)中性点接地的三相四线制供电系统，可以采用保护接零(一般都采用保护接零)，也可以采用保护接地。中性线不得装设开关和熔断器。 如果用电设备采用保护接零，设备金属外壳与中性线(或从中性线引出的专用保护接零线)紧密相连，若中性线上装设开关或熔断器，一旦开关被拉开或保险丝熔断，中性线上便出现危险电压，使用电设备的金属外壳带电，威胁人身安全。 如果用电设备采用保护接地，当设备或线路发生短路故障时，若中性线上的保险丝熔断，
14、而相线保险丝未熔断，当中性线上的保险丝一旦熔断，相线保险丝就不会熔断)，从而使用电设备金属外壳长期带上危险电压。 (3)对于供给住宅、办公楼、商店、仓库等的单相线路的零线(零支线，并非中性线)，由于它在这里只起工作作用，则宜同时在相线和零线上装设双极闸刀开关和熔断器。这样做更加保险安全。如果外线路因检修将相线和零线互相接错时(经常有这种情况)，线路上的熔断器仍起保护作用(若只在相线上装设熔断器，这时相线已变成零线，当相线发生接地故障时，短路电流不通过保险丝而熔断不了，故障将一直存在，给系统带来威胁。 在三相四线制的低压配电系统中，由于配电变压器二次中性点接地完好，中性线与 A、B、C 三相线构
15、成一个实用有效的整体。中性线的存在，使三相电压保持稳定平衡，不会因为三相负荷不平衡而发生中性点位移，即使某相熔丝熔断，其他两相负荷仍在正常电压下工作。如果中性点接地不良，或者中性线断线，将发生中性点位移现象，三相电压不能保持平衡，负荷轻的电压将升高到约 300V，烧坏用电设备，或者负载中的电压降低而不能正常工作。如果采用保护接零的设备发生外壳漏电时，保护装置不能正确动作，对人身安全构成威胁。中性线断线后，即使三相负载平衡，但当三相负载使用不同步时，也会使三相负载电压发生变化，影响用户使用。 一般从变压器低压侧出来的三相电压是对称的，中性点为零电位。如果三相负载平衡，中性线中的电流为零或很小。而实际上，照明线路中的三相负载是不平衡的。而不平衡电流只能通过中性线（零线）返回变压器。这时在负载端，中性点的电位将发生偏移，这就造成三相负载电压的不平衡。如果零线断开，中性点电位偏移将更加厉害，造成严重后果。所以在相四线制供电系统中，不允许中性线断路。 参考文献： 刘介才， 工厂供电第 3 版，机械工业出版社，2000.5 杨光臣， 电气安装施工技术与管理 国家建设部标准 JGJ/T1692民用建筑电气设计规范 作者简介： 张扬、男、汉、生于 1973 年 7 月、大专学历，工业电气自动化专业，现任乌石化设备安装公司仪电车间电气安装技术员。
