低压供电系统零线断线故障的分析与思考

考

摘要：配电网中性点接地方式影响着系统的可靠性和安全性，目前国标规定380/220V系统的中性点应直接与接地体建立电气连接。在生产、日常居民用电实际供电方式下，由于存在安装不规范、负荷分配不合理及施工作业原因，低压供电系统中性线断线故障时有发生，对设备和人员造成了较大的危害，本文通过实际案例，提出解决降低中性线断线故障的办法和措施，提高供电可靠性。

关键词：中性点接地方式；接地和接零；零线断线 1 事故现象

2018年7月，某单位值班人员反映，值班室内照明突然变亮，食堂电饭煲烧坏，值班室内电缆槽架内有放电声音。维修人员赶到现场后，经检查发现值班室内电缆槽架内确有放电异常及火花情况，经检查发现在电缆槽架内的零线已打火灼烧断裂。

图1电缆槽架内电线已打火

2 故障现象分析

2.1 该单位低压供电系统采用三相四线制，从配电变压器到值班室零线(PE)与工作零线(N)共用，是TN-C系统；其零线为多股软铜线，通过电缆槽架进

入用户配电箱，在槽架内零线有接头，接线方式采用铰接方式，连接不可靠。该单位低压三相负载不平衡，平常零线有15A作用的负载。

2.2 在三相四线制低压供电系统中，如果三相四线中的零线因故断路后，在三相负载不对称时，则会产生变压器中性点位移，致使三相电压不平衡，即有的相电压过高，可能烧毁电器设备，有的相电压过低，电器设备无法正常使用。该单位将照明及插座零线进行共用，所以在发生零线断线故障时，发生了照明变亮，而电饭煲由于电压超过额定电压，发生烧毁的现象。

3 配电网中性点运行方式的比较

变压器三相绕组的公共点叫做中性点。由中性点引出的导线叫做中性线。当中性点接地时，该点叫做零点。由零点引出的导线叫做零线。简单说，中性线和零线都是从电源的中性点引出来的导线。中性点接地后引出来的导线叫零线。中性点没有接地引出来的导线叫中性线，和大地接通的导线叫地线。

在不同接线方式下，设备漏电及零线断线对人身和设备都会造成不同的影响。

3.1 中性点不接地

中性点不接地系统即供电系统的中性点与接地体之间为绝缘状态。当某相发生接地故障时，由于大地的阻抗相比于导体较高，不利于构成短路回路，因此只有较少故障电流流经该接地相，一般不足以使开关跳闸从而切断电源。而非故障相的电压则升高直至线电压，此时线电压仍然保持对称，三相用电设备仍能继续维持正常运行。对于对供电可靠性要求较高的地方，这种供电方式无疑降低了断电时间，在系统能承受的情况下“带病”维持运行，保障供电不中断。但此时由于非故障相电压升高，对系统的绝缘要求也较高，一般以此种方式运行的供电系统绝缘要求都按照线电压设计。不足之处在于较高的绝缘要求提高了材料的费用，增加了设备的投资。中性点不接地系统某相发生接地故障时，根据国标和安规的要求，可以带故障运行2小时，因此需要维修人员在此时间内及时处理故障。如果系统在过电压状态下运行时间过长，将造成绝缘损坏，进一步扩大故障。

3.2 中性点直接接地

中性点直接接地系统即接地体与系统的中性点之间建立直接电气连接的系统。当某相发生接地故障时，非故障相电压不受影响，故障相流经较大短路电流，因而能促使开关迅速动作跳闸以切除短路点，控制故障范围。不足之处在于，由于开关跳闸造成断电，降低了电网的供电可靠性。而且由于接地点故障电流大，造成该处跨步电压较高，对人身安全构成了威胁，同时对通信线路也能产生较大干扰。这种系统上发生单相接地故障时，由于系统中性点的钳位作用，使非故障相的对地电压不会有明显的上升，因而对系统绝缘是有利的。低压供电系统对用电设备和线路的绝缘要求较低，采用该种接地方式时，一旦某相发生接地故障，由于短路电流较大，能及时造成开关动作跳闸，从而迅速切除短路点，缩小了故障范围，保护了设备和线路。

3.3低压供电系统常用接地方式

电源变压器中性点接地，设备外露部分连接方式不同，供电系统按照接地方式的不同可分为TT、TN两类，其中TN系统又可分为TN-S、TN-C、TN-C-S三类。TN-S系统安全可靠，N线与PE线严格分开。正常工作时，N线流过三相负载的不平衡电流，而PE线无电流流过，且对地无电压，用电设备的金属框架、外壳等与PE线相连，形成了与可靠接地体的等电位联结，发生相线碰壳故障时能有效的避免金属外壳电位升高，从而保障了人身安全。因此相比较于TN-C系统，TN-S系统在安全性上有较大优势。TN-S系统的N线和PE线在电源处连接并接地，在低压供电系统中，通常是配电变压器低压侧的中性点连接变电所的接地母排。

4 零线断线故障预防措施

（1）在不对称负载下，设备运行必须保证PEN线不能断开，中性点不会发生位移。PEN线要符合设计要求，要有足够的机械强度，且阻抗要小，机械强度完全满足要求。

（2）PEN线上不允许接开关或熔断器，以防当开关打开或熔断器熔丝熔断后，人为造成断开PEN线。

（3）PEN线上应进行必要的重复接地，以防某点重复接地失效后其它重复接地点，仍能保证有接地，可以有效解决故障设备与非故障设备间发生不等电位，避免非故障设备外壳带电问题， 在现场配电柜内进行了接地处理。

（4）PEN线上不能有接头，以防接头处因接触电阻增大而发热引起烧断PEN线。PEN线截面应与相线截面相同或相近，保证足够的不对称下的负荷载流量 。

（5）用电设备外壳接零线的接点必须联结牢固可靠，一般可采用压接或焊接方式，并应定期检修、测试，以保证供电运行的可靠性和安全性。

（6）在三相电路中，应尽量合理分配单相用电负荷，基本保证用电负荷的对称性，避免在三相电路中随意乱接乱挂单相用电设备，造成三相负载严重不平衡。

5 结论

低压供电系统，为保障安全可靠供电，多采用三相五线制，单相三相制供电方式。在三相负荷分配时，尽量做到三相负载对称平衡，在日常巡检过程中，加大对零线（中性线）的检查，防止零线断线故障的发生。

参考文献：

[1]低压配电系统中中性线断线故障保护研究[J]. 于晓宇.科技创新与应用,2016(17)

[2]中性线断线故障分析[J]. 高云霞,赵晓春,赵喜东.黑龙江电力技术,1998(01)