本文主要分析低电压系统中,零线(中性线)发生断线对设备及人身的危害,以及必要的防止措施。

要知道零线断线的危害,首先要了解零线的定义和用途。

零线的定义:

变压器二次侧中性点直接接地称为工作接地,中性点与接地装置直接连接而取得大地的参考零电位,则该中性点称为零点,从零点引出的导线称为零线,即TN-C系统(三相四线制供电系统)中的PEN线

零线的作用:

在三相负载不平衡的情况下,零线导通不平衡电流流回中性点,从而使供电系统的线电压、相电压基本保持平衡。

当采用保护接零的电气设备绝缘损坏发生碰壳时,短路电流将通过零线构成回路,由于零线阻抗较小,所以短路电流将很大,它促使保护装置迅速动作以断开电源,从而起到保护作用;

零线还是单相220V电气设备的电源回路。

零线发生断线后的“带电点”

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零线作为单相220V电气设备的电源回路图

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在三相四线制中性点直接接地的线路中,正常情况下零线是不带电的,这是因为正常时零线上任一点和大地都是同电位的缘故。但是在零线断线后,负荷侧的中性点会产生位移电压,此时若人碰到断落的零线,电流将由相线—负载—零线—人体—零点—相线形成通路,这是极为危险的。

如下图红色部分均与火线同电位(其实灯泡也是带电的,但不会亮)

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再如插座的零线位也带有与火线同电位的电压(即相电压)

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零线断线的预防措施:

要尽量平衡三相负荷,使零线电流减小,一般零线电流应不大于变压器额定电流的25%。

零线的截面不得小于相线截面的50%,最好采用与相线相同的截面。

铜铝连接时要采用铜铝过渡线夹,以免产生电化腐蚀。

配电线路要做好重复接地,变压器台及主干线、主要分支线、接户线入口等处都要将零线重复接地。重复接地的接地电阻应不大于10Ω。

零线上不能装熔断器或断路器,零线应可靠地连接。

TN-C系统中,零线重复接地的效果示范:

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零线断线的危害:

在三相负载不平衡的情况下(假设下图中单个用电负荷是相同负载的,则正常工作时A相负载最小、B相负载稍大、C相负载最大),零线一旦断路,将产生严重的后果。

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当零线在A点发生断线时(B点、C点未断线,下同),凡连接在断开点以后的单相负载,其火线、零线都带电,但却没有电压,因此,负载无法正常工作。

当零线在B点发生断线时,接在断开点以后的B相和C相的单相负载相当于串联后接在B、C两相(380V)上,造成负载大的C相电压低,负载小的B相电压高。如果B相和C相负载一样大,则B相和C相负载各承受电压190V;如果B相和C相负载不一样大,则负载小的相承受的电压高,而负载大的相承受电压低。

当零线在C点发生断线时,由于没有零线导通不平衡电流,为维持三相电流的矢量和等于零,其中性点必将向负载大C相方向位移,造成三相电压不平衡,即负载大的C相电压低,而负载小的A相电压高,三相负载不平衡程度越严重,中性点位移量越大,三相电压不平衡程度越严重。

由于零线断线造成电压畸变,使电气设备工作特性发生变化,电压过低无法工作,电压过高将缩短寿命,甚至烧毁设备造成经济损失。

零线一旦断线,采用保护接零的电气设备将失去保护作用,设备一旦漏电将会造成人身触电,这时即使设备不漏电,由于零线本身带有危险电压使设备外壳带电,同样会造成人身触电事故。

通过对上述的讲解,相信大家都应该清楚采用保护接零的设备在零线断线后,将失去保护作用(一旦设备烧毁或漏电,设备外壳即带电)了,这也是零线严禁接开关或熔断器的道理。如下图:

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可能引起断路器跳闸的原因

空气开关,又叫做断路器。家用断路器的保护功能只有过载保护和漏电保护。家庭配电箱内,一般使用以下断路器组合▼

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在这一组断路器中,左侧四个断路器是普通的空开,右侧的三个断路器是在普通的空开基础上增加了漏电保护的附件,可以称之为“漏电断路器”。普通断路器和漏电断路器的外观对比如下▼

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上图中均为1P断路器,除此外,家庭中还常见2P断路器,但是其保护功能相同,此处不再赘述。

在保护功能上,普通的断路器仅有过载保护的功能,而漏电断路器同时具有过载保护和漏电保护。如果发生跳闸现象,请首先考虑这两种情况。

漏电跳闸

家用空开的跳闸原因是很好判断的,如果漏电断路器跳闸后,复位按钮突出(下图中红圈部分),即可断定为电路中有漏电现象▼

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短路跳闸

属于超负荷跳闸的范畴,同样是触发了过载保护。之所以单独列出,是因为其解决方案与上述不同。

如果断路器合闸后马上又跳闸(不是合不上闸),特别是拔下所有插座上的用电器之后还是如此,就要考虑是电路中有短路现象。

电路中发生短路现象是十分危险的,此时应该保持断路器的断开状态,并找专业人士处理,切勿轻易尝试解决。

超负荷跳闸

电路中的负荷过高,引发断路器过载保护,从而引起跳闸。

如果是普通的断路器跳闸,或漏电断路器跳闸后复位按钮没有突出(漏电显示屏未变色),即可确定为过载跳闸。

负荷过高,有两种可能:

电路中有大功率设备,如空调、热水器等,而断路器选型较小。

同一个断路器下带动过多用电设备,造成总电流过高。如同一个断路器下口有多个插座,各个插座都在使用,造成总电流过高。

解决方法:电路中负荷过高,会造成线路发热从而烧毁用电器,甚至引起火灾等事故。确定电路中是由于过载造成断路器跳闸,可以更换大电流断路器解决。在更换断路器之前,请先确定该回路电线的粗细。过细的电线如果匹配较大断路器,会产生很严重的安全隐患。

需要注意的是,普通的断路器,就算是电路中有漏电发生,也不会跳闸。

总结解决方法:

将插座上的用电器逐一拔下, 每拔下来一个就合闸一次,如果不再跳闸,证明该用电器内部有漏电或接地。

如果所有用电设备均已取下,断路器依然跳闸,则证明该漏电断路器下属回路内有漏电。此时建议找专业电工维修,不建议自行解决。维修时,需要用到摇表进行测量

知识拓展

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