“断零”的防范与安全的接地

　

摘要：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”。

关键词：三相四线 配电回路 断零
“断零”的防范
　　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，负载轻的一相电压最高，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最多不超过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

图1
　　因此，如果150W灯泡的电阻为R，则15W灯泡的电阻为10R，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，如图2所示。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。图1中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。


二．“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”事故的防范最为重视，因住宅内最容易发生电气事故。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

值得学习{:soso_e183:}

发生。
　　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，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”。
地线:安全寿命的保障
　　参加工作以来，通过在实际工作中不断的学习和实践，以及不断的在工程中跟有经验的工程师的学习，意识到在工程中安全的重要性，不仅是在结构施工中，而且在配电施工中尤为重要，如果一旦出事，将就是大的安全事故，可能就触及到人身伤亡事故，给国家，企业和个人带来不可估量的损失。所以在技术上首先做到设计合理，尽最大能力避免事故的发生。
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