本文主要分析低電壓系統中,零線(中性線)發生斷線對設備及人身的危害,以及必要的防止措施。
要知道零線斷線的危害,首先要了解零線的定義和用途。
零線的定義:
變壓器二次側中性點直接接地稱為工作接地,中性點與接地裝置直接連接而取得大地的參考零電位,則該中性點稱為零點,從零點引出的導線稱為零線,即TN-C系統(三相四線制供電系統)中的PEN線
零線的作用:
在三相負載不平衡的情況下,零線導通不平衡電流流回中性點,從而使供電系統的線電壓、相電壓基本保持平衡。
當采用保護接零的電氣設備絕緣損壞發生碰殼時,短路電流将通過零線構成回路,由于零線阻抗較小,所以短路電流将很大,它促使保護裝置迅速動作以斷開電源,從而起到保護作用;
零線還是單相220V電氣設備的電源回路。
零線發生斷線後的“帶電點”
零線作為單相220V電氣設備的電源回路圖
在三相四線制中性點直接接地的線路中,正常情況下零線是不帶電的,這是因為正常時零線上任一點和大地都是同電位的緣故。但是在零線斷線後,負荷側的中性點會産生位移電壓,此時若人碰到斷落的零線,電流将由相線—負載—零線—人體—零點—相線形成通路,這是極為危險的。
如下圖紅色部分均與火線同電位(其實燈泡也是帶電的,但不會亮)
再如插座的零線位也帶有與火線同電位的電壓(即相電壓)
零線斷線的預防措施:
要盡量平衡三相負荷,使零線電流減小,一般零線電流應不大于變壓器額定電流的25%。
零線的截面不得小于相線截面的50%,最好采用與相線相同的截面。
銅鋁連接時要采用銅鋁過渡線夾,以免産生電化腐蝕。
配電線路要做好重複接地,變壓器台及主幹線、主要分支線、接戶線入口等處都要将零線重複接地。重複接地的接地電阻應不大于10Ω。
零線上不能裝熔斷器或斷路器,零線應可靠地連接。
TN-C系統中,零線重複接地的效果示範:
零線斷線的危害:
在三相負載不平衡的情況下(假設下圖中單個用電負荷是相同負載的,則正常工作時A相負載最小、B相負載稍大、C相負載最大),零線一旦斷路,将産生嚴重的後果。
當零線在A點發生斷線時(B點、C點未斷線,下同),凡連接在斷開點以後的單相負載,其火線、零線都帶電,但卻沒有電壓,因此,負載無法正常工作。
當零線在B點發生斷線時,接在斷開點以後的B相和C相的單相負載相當于串聯後接在B、C兩相(380V)上,造成負載大的C相電壓低,負載小的B相電壓高。如果B相和C相負載一樣大,則B相和C相負載各承受電壓190V;如果B相和C相負載不一樣大,則負載小的相承受的電壓高,而負載大的相承受電壓低。
當零線在C點發生斷線時,由于沒有零線導通不平衡電流,為維持三相電流的矢量和等于零,其中性點必将向負載大C相方向位移,造成三相電壓不平衡,即負載大的C相電壓低,而負載小的A相電壓高,三相負載不平衡程度越嚴重,中性點位移量越大,三相電壓不平衡程度越嚴重。
由于零線斷線造成電壓畸變,使電氣設備工作特性發生變化,電壓過低無法工作,電壓過高将縮短壽命,甚至燒毀設備造成經濟損失。
零線一旦斷線,采用保護接零的電氣設備将失去保護作用,設備一旦漏電将會造成人身觸電,這時即使設備不漏電,由于零線本身帶有危險電壓使設備外殼帶電,同樣會造成人身觸電事故。
通過對上述的講解,相信大家都應該清楚采用保護接零的設備在零線斷線後,将失去保護作用(一旦設備燒毀或漏電,設備外殼即帶電)了,這也是零線嚴禁接開關或熔斷器的道理。如下圖:
可能引起斷路器跳閘的原因
空氣開關,又叫做斷路器。家用斷路器的保護功能隻有過載保護和漏電保護。家庭配電箱内,一般使用以下斷路器組合▼
在這一組斷路器中,左側四個斷路器是普通的空開,右側的三個斷路器是在普通的空開基礎上增加了漏電保護的附件,可以稱之為“漏電斷路器”。普通斷路器和漏電斷路器的外觀對比如下▼
上圖中均為1P斷路器,除此外,家庭中還常見2P斷路器,但是其保護功能相同,此處不再贅述。
在保護功能上,普通的斷路器僅有過載保護的功能,而漏電斷路器同時具有過載保護和漏電保護。如果發生跳閘現象,請首先考慮這兩種情況。
漏電跳閘家用空開的跳閘原因是很好判斷的,如果漏電斷路器跳閘後,複位按鈕突出(下圖中紅圈部分),即可斷定為電路中有漏電現象▼
短路跳閘
屬于超負荷跳閘的範疇,同樣是觸發了過載保護。之所以單獨列出,是因為其解決方案與上述不同。
如果斷路器合閘後馬上又跳閘(不是合不上閘),特别是拔下所有插座上的用電器之後還是如此,就要考慮是電路中有短路現象。
電路中發生短路現象是十分危險的,此時應該保持斷路器的斷開狀态,并找專業人士處理,切勿輕易嘗試解決。
超負荷跳閘電路中的負荷過高,引發斷路器過載保護,從而引起跳閘。
如果是普通的斷路器跳閘,或漏電斷路器跳閘後複位按鈕沒有突出(漏電顯示屏未變色),即可确定為過載跳閘。
負荷過高,有兩種可能:
電路中有大功率設備,如空調、熱水器等,而斷路器選型較小。
同一個斷路器下帶動過多用電設備,造成總電流過高。如同一個斷路器下口有多個插座,各個插座都在使用,造成總電流過高。
解決方法:電路中負荷過高,會造成線路發熱從而燒毀用電器,甚至引起火災等事故。确定電路中是由于過載造成斷路器跳閘,可以更換大電流斷路器解決。在更換斷路器之前,請先确定該回路電線的粗細。過細的電線如果匹配較大斷路器,會産生很嚴重的安全隐患。
需要注意的是,普通的斷路器,就算是電路中有漏電發生,也不會跳閘。
總結解決方法:
将插座上的用電器逐一拔下, 每拔下來一個就合閘一次,如果不再跳閘,證明該用電器内部有漏電或接地。
如果所有用電設備均已取下,斷路器依然跳閘,則證明該漏電斷路器下屬回路内有漏電。此時建議找專業電工維修,不建議自行解決。維修時,需要用到搖表進行測量
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