“断零”的危害及其防范措施

三相四线配电回路有时会发生某一相的用电器具大量烧坏的情况。有的同行认为这主要是三相负荷不平衡造成三相电压不平衡引起,负荷轻的一相电压最高,所以导致这一相的电器大量烧坏。这一解释恐怕只说对了一半,其中还有更深一层的原因。某相单相电器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N线和TN系统中的PEN线)断线(俗称“断零”)引起的。

“断零”的危害

三相四线回路中相线Ll未带负荷,L2带- 150 W灯泡,L3带-15 W灯泡,三相负荷十分不平衡。若以电压表测量三相电压,会发现三相电压并没有什么差异。这是因为三相都是用相同的变压器220V绕组电压供电,它们的电压差异只在于三根相线上不同的电压降。而按照规定,相线上的电压降充其量不过5%,所以仅仅因三相负荷不平衡是不会烧坏单相用电设备的。

现假设灯泡负荷前的中性线因故断开,则150 W和15 W灯泡成为串联后接在380 V回路中。我们知道灯泡足电阻性负荷,其阻值R与功率P成反比.

因此,设150 W灯泡的电阻为R,则15 W灯泡的电阻为10 R,这样380 V电压就按1比10的比例分配在两个灯泡上,150 W灯泡上的电压仅为35 V,而15 W灯泡上的电压则高达345 V,它不多久即烧坏。三相回路相间电压仍为380 V不变,而空载的一相的相电压则高达364 V。电灯泡灯丝的寿命与施加的电压U成反比,施加电压越高,寿命越短。

同样电动机在电压过高时将因铁损增大而发热,电压过低时则将因铜损增大而发热,这些影响都将使电动机绝缘的老化加速而缩短其寿命。所以发生“断零”事故时,无论在电压高的一相或电压低的一相,电动机的寿命都将受到影响,但它对电压高低的敏感程度不如电灯沲之类负荷。

2 “断零”危害的防范

三相四线回路因“断零”烧坏单相电器是常见多发的电气事故。它不能像短路保护、过载保护那样用开关切断电源的方法来防止单相电器被烧坏,它只能以避免发生“断零”来防止“断零”导致的危害。例如国际电工标准规定在TN-C或TN-C-S系统内,不论

相线截面为多少,用绝缘子明线敷设线路时,PEN线的截面铜线不得小于10 mm2,铝线不得小于16 mm2,以防“断零”。例如一回路导线的截面可为3×4mm2+l×10mm2铜线,PEN线截面是相线截面的2.5倍!这是因为如果相线中断停电,可及时发现修复,而PEN线中断,则电灯照样亮,电动机依旧转,不易觉察。而这时非但用电器具失去接地线(PE线)而容易发生电击事故,还可能因“断零”而导致大量单相电器烧坏,后果十分严重。

美国对“断零”的防范尤为彻底。因住宅内的家用电器都是单相的,而住宅内的老百姓并不熟悉电气安全知识,如果住宅楼用三相四线供电.难免发生“断零”引起的烧坏单相电器事故。为此,他们用单相变压器以单相低压回路给住宅楼供电,从根本上杜绝了三相四线回路因“断零”而烧坏用电器具的可能。

用单相回路给一建筑物供电是不经济的,由于现时国情上的差异,我们不能效仿美国的做法。在我国三相四线回路供电的条件下,为防“断零”烧电器事故发生,在电气线路的敷设和管理中应注意以下几个问题:

(1)在三相四线回路中应适当增大中性线的截面,以保证其机械强度,特别是从电杆到建筑物的一段引入线,按规程要求铜线不小于10mm2,铝线不小于16mm2。

(2)采取措施防止中性线承受过大的张力。

(3)注意中性线接头的连接质量,以确保中性线机械强度导电性能,应特别注意采取措施提高铝线接头的连接质量,因铝线表面极易因氧化和受腐蚀而不导电。

(4)在中性线上尽量减少连接接头,以减少因接触不良而增加“断零”的危险。

(5)严禁在三相四线回路的中性线上串入熔断器或单独的开关.

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