照明线路中性线断线的防范
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摘要：本文对三相四线TT照明系统中，中性线断线造成的危害进行了详细分析，提出了中性点断线进行查找与处理的基本思路。针对一次因零线断线造成的事故，较为系统地提出了处理方法。
关键词：中性线 断线 中性点位移 接地
引 言：低压配电系统是电力系统的末端，分布广泛，几乎遍及建筑的每一角落，平常使用最多的是380/220V的低压配电系统。从安全用电等方面考虑，低压配电系统有三种接地形式，IT系统、TT系统、TN系统。TN系统又分为TN—S系统、TN—C系统、TN—C—S系统三种形式。目前，办公及生活照明，应用最广的一般就是TT系统，即常说的三相四线制供电。
在三相四线制供电系统中，通常中性线阻抗总是忽略不计，中性线电压降为零，各相负载的相电压恒等于电源的相电压，并与负荷的变化无关，负载端电压保持对称状态。三相如有一相发生断路只会影响本相，其它相电压仍保持不变。接在另外两相上的设备仍能正常工作，但是，三相四线制供电系统中的中性线发生断路故障后，如三相负载不对称，则会产生中性点偏移，致使三相电压不平衡，有的相电压将会过高，可能烧毁用电设备； 有的相电压会过低，使设备不能正常工作。
正 文：
2005年7月，中原油田基地生活区发生一起大面积用电设备烧毁事故，经济损失高达26.5万元。对事故原因进行调查发现：该办公区一号主变配电柜内中性线腐蚀断裂，该配电柜负责给部分居民楼、办工楼、商场、招待所等单位用电。由于中性线断开，造成当时正在使用的电脑、家用电器、复印机、打印机、电视机、日光灯等电气设备烧毁。为什么会造成如此严重的后果呢？我们经过分析，提出如下看法：
1、中性线断线的理论推导
如图1所示，正常情况下电源电压三相对称，尽管三相负载不对称，但因负荷中性点O与电源的中性点N直接连接，若中性线的阻抗忽略不计，则O点与N点等电位，因此三相负荷电压仍然对称。
在中性线发生断路的情况下，为维持三相电流的向量和等于零，负荷中性点必产生位移。如图2所示。通过中性点位移公式计算可知，在负荷不平衡的三相电路中，一旦中性线断路，负荷的中性点就向负荷大的方向位移，于是使各相负荷的电压发生变化。负荷大的那一相，负荷电压降则降低，使设备不能正常的工作；负荷小的那一相，负荷电压降则升高，容易烧毁电气设备。这就是这次大面积用电设备烧毁事故的原因。
2、中性线断线原因分析
中性线断路原因有很多，归纳起来主要有以下几种： 三相负荷严重不平衡，使中性线电流过大，超过中性线的额定电流，致使中性线烧毁，因为中性线的设计面积仅为相线截面的 1/2；中性线接触不良导致接触电阻大而发热，随着时间的延长引起中性线断路；电力变压器二次侧内部中性线引出线断路，或中性线接线柱与导线连接不良，引起中性线断路；一些非线性负荷（如微波炉、电子镇流器等）的三次谐波很大，最大将超过30%额定电流、加上三相负载不平衡，中性线的电流过大，可达2倍多额定电流，致使中性线被烧断；其他原因（如大风、冰雪、碰撞、腐蚀电线杆等原因）造成中性线断路；人为破坏造成中性线断路。
3、如何减轻中性线断线造成的危害
采用TN方式接线，将中性线在多个地点进行重复接地，可以有效地解决这类问题。中性线多点重复接地可以减轻PE线或PEN意外断线或接触不良时接零设备上电击的危险性。减轻PEN线断线时负载中性点“漂移”。进一步降低故障持续时间内意外带电设备的对地电压，缩短漏电故障持续时间，并且还可以改善架空线路的防雷性能。
重复接地的要求：架空线路干线和分支线的终端、沿线路每1km处、分支线长度超过200m分支处。线路引入车间及大型建筑物的第一面配电装置处（进户处）。采用金属管配线时，金属管与保护零线连接后作重复接地；采用塑料管时另行敷设保护零线并作重复接地。当工作接地电阻不超过4欧姆时，每处重复接地电阻不得超过10欧姆；当允许工作接地电阻不超过10欧姆时，允许重复接地电阻不超过30欧姆，但不少于3处。
在接三相四线制电源的防止中性线断线的方法有： 在三相四线制供电中，单相负载应尽量分配均匀，保持三相负载平衡，需加强对三相电流监视，发现不平衡及时进行调整；三相四线制供电中中性线电流不能大于相线电流的1/4；中性线截面不能小于相线截面的1/2，单相供电线路中，中性线截面应和相线截面相同；尽量减少中性线路中的线路接头，有接头的地方连接须牢固可靠。若铜线、铝线相接时，应使用铜铝过渡夹。并加强巡查和维护，发现有接头打火或接触不良时，应及时处理；若发生中性线断线故障，应尽早切断三相电源进行处理，在减小事故危害。
5、中性线防断线技术防范措施
针对中性线断线事故，应采用如下措施进行防范：一是改变主线路的控制方式，在有断路器的同时，加装一套TC630型交流接触器，接触器线圈分别取自两相供电，这样在发生缺相事故时，可以有效地跳开主回路，防止发生缺相运行。各分支供电线路的主断路器下，加装TC350型交流接触器，线圈电源分别取自中性线及各相线，在发生中性线断线事故时，可以有效断开所控制支线。其次在单位配电箱内也采用接触器由220V线圈供电防止发生中性线断线事故。
零线的选择要与相线同截面、同材质，如三相负载相差较大，可考虑将零线截面积再提高一个等级，而架空线路中的零线至少要不小于16平方毫米。作好各相负载的分配工作。在配电线路的设计、施工时，要尽量将三相负载分配均匀，使主干线中零线的工作电流尽量减小，减少零线因过载发生断线的可能性。零线不准断线，不准接熔断器。这里所说的零线是指主干线，不是分支线。因为单相分支线中的零线断线只影响单相支路，对供电系统不会影响。因此，主干线的零线不准接熔断器，而分支线可接熔断器。
结束语：
中性线在三相不对称负荷中的作用是保证三相负荷电压降对称的基本条件。一根相线发生断路故障，最多使该相负载供电中断，对负载的安全并不构成危害，但中性线断路，单相负荷的正常工作状况就会遭到破坏，轻则无法正常发挥作用，重则烧坏电器设备。因此，保障中性线的安全可靠非常重要。从这个意义上来说，中性线的安全比起相线更为重要。