低压用电系统“断零”危害与防范

【摘要】本文主要针对某地方单位职工宿舍楼用电不规范，导致烧毁家用电器事故，通过查找事故原因和进行理论分析，并改造线路彻底消除事故隐患。

【关键词】零线;断零;注意事项;预防

1.前言

在电力系统领域中，配电系统同电力用户的关系最密切、最直接。安全供电直接关系到各行各业的生产和千家万户的生活，甚至关系到人的生命安全。当地某单位新建职工宿舍楼，曾经遇到职工宿舍楼烧毁电视与电脑事故。通过查其主要原因是施工单位缺少必要的电气安全知识，对宿舍楼供电系统安装不合理，并且维护不到位，造成零干线断开，导致烧毁家用电器。为此，考虑到安全用电的重要性，我们本着“安全用电第一”的原则，对职工宿舍楼供电线路进行检查与改造，彻底消除了事故隐患。

2.宿舍楼供电线路概况

当地某单位有两座职工宿舍楼，宿舍楼供电简图如图1所示，配电柜中3相380V电源经空气断路开关QF总，一路将AB相经QF1空开送入1#宿舍楼，另一路将AC相经QF2空开送入2#宿舍楼。

图1 宿舍楼供电简图

两座职工宿舍楼用电分配基本一致，每座宿舍楼为2层楼，共3个单元，每单元共四户，共住12户。图2所示宿舍楼用电分配图，以1单元配电箱为例：宿舍1、宿舍2在一楼，宿舍3、宿舍4在2楼。1单元1楼配电箱中装有宿舍供电总开关、用户进线电度表、进户空开等。L1、L2表示火线，N表示零线，E表示地线，即宿舍楼防雷接地及等电位均接在一起。L1与N之间的220V电源经QF总分别送到电表1、电表2，然后再经QF1、QF2送入宿舍1、宿舍2，L2与N之间的220V电源经QF总分别送到电表3、电表4，然后再经QF0、QF3、QF4送入楼道灯、宿舍3、宿舍4，进入各宿舍内的电源线采用放射与树干相结合的供电方式，照明和插座均由不同支路空断供电。

图2 宿舍楼用电分配图

3.宿舍楼用电事故现象与分析

事故现象：据住在1#宿舍楼宿舍1的职工反映：昨晚他在宿舍内看电视，电视机亮度突然下降、图像缩小，他立即用遥控器关断电视，处于待机状态。第二天早上，他发现电视和电脑都无法开机，电脑昨晚并未使用，但处于待机状态;同宿舍楼宿舍3的另一位职工说：昨晚自己宿舍的灯特别亮。

事故查找：根据他们叙述的事故现象，得知昨晚宿舍2和宿舍4没有人住，房间没有用电。首先检查楼下职工宿舍电视、电脑确定已经烧坏，随即检查职工宿舍电源，发现零线带电，初步判定为零线发生断路。对1#宿舍楼配电箱进行检查，发现零线安装在空断QF总上，空断下端的零线脱开。（用试电笔测试空断接零线端上端不带电，下端带电），而电气规程规定保护零线不允许装设保险和经过断路器，这是施工单位电气安装中的失误。

图3 零线断路示意图

事故分析：宿舍1表示为住在楼下的职工宿舍，宿舍3表示为住在楼上的职工宿舍，由于此单元楼配电箱供出L1相和L2相电源，而宿舍1和宿舍3分别从L1相、L2相取电，L1、L2之间电压380V;正常情况下，用户电压是220V。

为什么家用电器使用时会出现异常现象呢？当此单元楼配电箱内进线零线断后，零线断路示意图如图3所示。

因为L1、L2两相间电压为线电压380V，共用进户零线。零线断路后，两宿舍所有负载就相当于被串联在一起，0点是一个悬浮的电位，。假设宿舍1负载为R1，宿舍3负载为R3。

根据欧姆定律：，可以看出此时两户电流值是相等的;根据功率P=I2R，可知，电流I一定，负载电阻R大，功率P大。在供电正常情况下，家用电器额定功率：，，即电压U一定，额定功率P大，电阻R小。当出现故障时，宿舍1看电视，而电脑处于待机状态，负载额定功率较大，负载电阻相对较小，电压也低，导致电视不能正常收看。宿舍3只是开照明电灯，负载额定功率小，阻值大，电压相对高，导致灯泡特别亮。由计算结果可知，在负荷不平衡的三相电路中，一旦中性线（N线）断路，负荷的中性点就向着负荷大的方向位移，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，使设备不能正常工作;负荷小的那一相，负荷电压降则升高，就会出现家用电器使用异常情况发生。

为什么第二天，宿舍1房间电视和电脑都无法开启呢？因为宿舍的负载属于动态管理的，当宿舍1住户晚上无法看清楚电视后，随即采用遥控器关电视机，使电视机处于待机状态。电脑也是待机，这样电脑和电视没有完全断开电源。此时额定功率小，负载电阻增大，电压升高。而宿舍3没有关灯，负载电阻相对较小。这样宿舍1电压突然瞬间升高，电脑和电视的额定工作电源都是220V，它们对电源要求有一定的范围，但不能太高，否则会把电脑和电视电源部分烧毁。烧毁后的电器，负载电阻又变小了，这时宿舍3的电灯依然很亮。

“断零”烧毁设备危险具有隐蔽性，因为“断零”后，在开始的一段时间内，电视仍然可以观看、灯泡依然亮，用户难以发现故障，待电器烧毁后，才发现是“断零”引起，但为时已晚。

4.零线断线原因分析和解决办法

为什么导致接零线一端空开断开呢？分析由于宿舍楼采用二相三线供电方式，不是三相四线供电。根据三相交流电矢量分析，零线上的电流是另两相电流的矢量和。零线长期存在较大不平衡电流及谐波电流，增加了电源线路上的电能损耗，加上二相三线回路的零线串接在高分断小型断路器上，更增加零线接头烧断的可能，维护不到位和外力因素也能导致零线脱开。一旦零干线接头损坏造成断路，在零干线断点之后的供电线路上，可能对人身和设备造成严重的伤害。

在供电系统运行过程中，零线由于热效应、机械力、接头氧化或外力等因素影响，均可发生断路故障。为防范“断零”事故发生，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。在电气线路的设计、安装和管理中应注意到以下几点：

（1）三相四线制供电，单相负载应尽量分配均匀，保持三相负载平衡，加强对三相电流的监视，发现不平衡及时进行调整。

（2）零线电流不能大于相线电流的四分之一，零线导线截面不能小于相线截面的二分之一。

（3）零线的连接要牢固可靠，配电变压器及配电柜的引入、引出线，如采用铝导线，应使用铜铝过渡线夹，并加强巡视和维护，特别要进行夜间巡视，发现接头出现火花及时进行处理。

（4）三相四线制线路的零线，严禁安装熔断器或单独的开关装置。

（5）断开三相四线制线路时，应先断开相线，后断开零线，接线时顺序与之相反。

（6）一旦发生零线断路故障，应尽快切断三相电源进行处理，以减小事故危害。

（7）采取有效的措施防止中性线承受过大的张力。

（8）注意零线接头的连接质量，以确保零线接头的导电良好，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。

（9）在零线上尽量减少线路端子连接和接头，以防因其接触不良而增加“断零”的危险。

（10）当家里无人时，应关闭未使用家电的电源。

（11）采用TN-C-S系统，对三相四线制中性线直接接地，即对进入供电建筑物的零线实行重复接地，一旦零线断路，因有重复接地，不平衡负荷电流可经接地装置流回电流中性点，从而抑制了负荷中性点的偏移，使受电设备的端电压不致偏差过大，从而减轻了电压波动造成的危害。在采用接零保护的系统中，将零线的一处或多处通过接地装置与大地做再次连接，称为重复接地。

故障处理：把1#宿舍楼1单元配电箱QF总空断上的零干线拆下，直接短接，使零线短接头接触牢固可靠，彻底消除“断零”事故的隐患，对1#宿舍楼其它两个单元与2#宿舍楼三个单元的配电箱的零干线采取同样方法处理，并从配电柜到两个宿舍楼的供电系统进行认真检查，重新对零干线接头进行打磨连接加固，并把零干线与宿舍楼的保安地线连接在一起，彻底消除零线断线事故隐患。图4所示改造后的宿舍楼用电分配图。

图4 改造后的宿舍楼用电分配图

5.结束语

零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，由于电器设备开启的随意性，三相负荷不平衡状况是不可避免的。供电系统零干线是非常重要的，若零干线断路，单相负荷的正常工作状况就会遭到破坏，轻则无法发挥正常作用，重则将造成人身伤亡和损坏电器设备事故。作为技术维护人员经常性检修电气设备的电源端子是一项重要内容，除零干线不能装设熔断器外，还要加强对零干线的检查、维护，零干线断线是完全可以避免的，这样才能保证三相四线制低压系统中单相负荷设备的安全运行。

作者简介：何军（1980―），男，大学专科，助理工程师，现供职于国家新闻出版广电总局7055乙台维护科，研究方向：无线电。