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。有人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“过欠压保护器EM-001A”)所引起。下面作一简单分析来说明这个问题。
1、“断零”的危害
图1中三相四线回路中相线L1未带负荷,L2带一150 W灯泡,L3带一15 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220 V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(如图1所 示),则150 W和15 W灯泡成为串联后接在380 V回 路中。我们知道灯泡是电阻性负荷,其阻值R与功率P成反比,也即
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380V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。图2为其 相量图。从图可知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T是与施加的电压U的13. 6次方成反 比的,即
施加电压越高,灯泡寿命越短。图1中150 W灯泡承受的电压为其额定电压的345/220=1.6倍,按此式计算,如 150 W灯泡正常寿命为 1000 h,在1.6倍的施 加电压下其寿命理论上将缩短至1. 7 h。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。
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、过载保护那样用空气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”或通过加装过欠压保护器EM-001AEM-001AS来防止“断零”导致的危害。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。
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人线,按规程要求铜 线不小于10 mm2,铝线不小于16 mm2。
(2) 在三相侧加装三相过欠压保护器/三相断零保护器EM-001AS。在单相侧(入户配电箱内)加装过欠压保护器EM-001A,可以有效的防止防止“断零”导致的危害。
(3) 采取措施防止中性线承受过大的张力。
(4) 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。
(5) 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。
(6) 严禁在三相四线回路的中性线上串人熔断器或单独的开关装置,,以防熔断器熔断等引起“断零”。
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