淺談零線的重要性

1、淺談零線的重要性阮犖桂北機(jī)器有限責(zé)任公司 摘要：供電線路中零線的作用，人們往往忽視，因而由此造成不少的人身及設(shè)備事故。本文從零線的概念入手，敘述了零線在供電系統(tǒng)中，尤其是安全用電的重要意義，并由此提出了加強(qiáng)零線性能的途徑及安裝零線必須注意的幾個問題，以引起大家對零線的重視。一.什么是零線？ A 負(fù)X OZ Y B 載 C 圖一大家知道，我國的三相交流發(fā)電機(jī)及三相電力變壓器副邊，基本上都是星形連接（也稱Y形連接）。所謂星形連接，就是將發(fā)電機(jī)（或電力變壓器副邊）三相繞組的三個末端X、Y、Z聯(lián)接在一起，形成一個公共點(diǎn)“0”,再由三個起始端分別列出三根連接線，叫火線。這種連接方式叫作三相電源的星形（Y

2、形）連接，如下圖所示：一般情況下，發(fā)電機(jī)及變壓器的三相繞組總是對稱 的，所以這個公共點(diǎn)的電位為0，故稱為中性點(diǎn)。由中性點(diǎn)引出的線叫中性線。通常，發(fā)電機(jī)及變壓器的中性點(diǎn)是通過接地極直接接地的（稱工作接點(diǎn)），這時的中性點(diǎn)就叫做零點(diǎn)，由零點(diǎn)引出的線便是我們所說的零線與中性線是有區(qū)別的，零線就是接地的中性線。這樣，供電線路除了A、B、C三根火線外，又添了一根零線，這就是通常所說的三相四線制中性點(diǎn)接地的供電系統(tǒng)。二.零線的作用在三相對稱的星形接地電路中，零點(diǎn)電位為零，零線中無電流通過，取消零線也不會影響電路的正常工作。如三相交流電動機(jī)的供電線就只需三根火線即可。這就是容易給人們一個“零線無關(guān)緊要”的假象

3、。殊不知零線在安全保護(hù)中起到至關(guān)重要的作用。1.有了中性點(diǎn)接地的零線，可以對整個供電系統(tǒng)中的用電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)接零，保障人身及設(shè)備安全 A B C O 保護(hù)接零 D R0圖二所謂保護(hù)接零，就是將與電氣設(shè)備帶電部分絕緣的金屬外殼或金屬構(gòu)架與中性點(diǎn)直接接地供電系統(tǒng)中的零線緊密相聯(lián)接，如圖二所示，這樣，當(dāng)用電設(shè)備（如圖二中的電機(jī)D）某相發(fā)生碰殼短路事故時，短路相便通過事故設(shè)備的外殼與零線相通，形成很大的火線對零線的短路電流，使通過事故設(shè)備上的保護(hù)裝置（如熔斷器或空氣開關(guān)）迅速動作，切斷事故電源，消除可能發(fā)生的設(shè)備和人身事故。 2.生產(chǎn)或生活眾多單相用電設(shè)備的電源（相電壓）的取得離不開零線例如220V單

4、相電壓，就是從一根火線和一根零線中取得的，當(dāng)然，從理論上說，相電壓也可以通過火線和地線取得，但那樣做很危險，安全規(guī)程不允許這種接線方式。也可以將線電壓通過一個變壓器換成相電壓值，如加入一個變比為380/220V的變壓器，就可以得到220V的電壓，這樣將大大增加投資，而且也增加了保護(hù)系統(tǒng)的復(fù)雜性。3.有了零線可以使常用的三相星形負(fù)載保持穩(wěn)定的電壓 A ZA ULZC ZB BC圖三若三相負(fù)載為對稱，即，那么流過每相負(fù)載的相電流也是對稱的，即大小相等，其相量和為零，即:，由于零線中沒有電流通過，因此中線可以省去，并不影響三相電路工作，各相負(fù)載的相電壓仍為電源的相電壓，電路成為星形連接的三線三相制供

5、電電路。三相負(fù)載不對稱時，各相電流不構(gòu)成對稱量，零線電流不為零，此時零線不能斷開，因為當(dāng)有零線時，即使作星形連接的各相負(fù)載不對稱，也能使各相負(fù)載電壓等于電源相電壓，從而保證了各相負(fù)載能正常工作，如果零線斷開，各相負(fù)載電壓就不再等于電源電壓，有的負(fù)載電壓可能低于其額定電壓，有的負(fù)載電壓可能高于其額定電壓，導(dǎo)致負(fù)載不能正常工作。所以在三相四線制中，中線不允許安裝開關(guān)和保險絲，以免斷開。另一方面，各相應(yīng)盡量平衡，以減小零線電流。 A B C O 工 重作 復(fù)接 接地 地 R0 RC圖四零 線三.重復(fù)接地對零線性能的加強(qiáng)所謂重復(fù)接地，就是將零線上的一處或多處通過接地極與大地再次聯(lián)接，如圖四所示，有了重

6、復(fù)接地，對零線的性能有以下幾點(diǎn)好處：1.減少零線斷折時的觸電危險性 A B C O H D1 D2 R人 D3 R0 Id圖五在圖五所示的三相四制供電系統(tǒng)中，所有電氣設(shè)備（如圖中的D、D、D等）都按規(guī)定進(jìn)行了保護(hù)接零，由于某種原因，零線在H電處折斷，使得在折斷點(diǎn)之后的設(shè)備（如圖中的D、D）都失去了保護(hù)作用，如果剛好D發(fā)生了某相繞但對外殼短路，則D的外殼將帶上相電壓，而且由于零線在H處折斷，使事故電流無法通過零線構(gòu)成回路，即形不成大的短路電流，保護(hù)電器不會動作，使事故長期存在，設(shè)備外殼長期帶電，如果此時有人觸及事故設(shè)備D的外殼，事故電流將通過設(shè)備外殼、人體（）、大地、工作接地極形成回路，即：式中

7、，事故相電壓，在低壓供電系統(tǒng)中，。人體電阻，通常為，這里取；變壓器工作接地電阻，按規(guī)定，。則流過人體的事故電流為：一般情況下，流過人體的電流達(dá)到,就會致人于死命，顯然，一旦零線折斷，觸電的危險性是相當(dāng)明顯的。而且在零線折斷點(diǎn)H之后的所有設(shè)備，只要有一臺外殼帶電（如D)就會使后面的所有接零設(shè)備（如D)的外殼都帶上相電壓，只要有人觸及，都將有觸電的危險。如圖六所示，在零干線上加設(shè)備重復(fù)接地，情況就完全兩樣了。此時，如果在折斷點(diǎn)H之后某臺設(shè)備發(fā)生碰殼現(xiàn)象，短路電流可通過、大地、工作接地極構(gòu)成回路，但此時事故設(shè)備外殼所帶的電壓將大為降低，如果重復(fù)接地極的電阻，此時事故設(shè)備的外殼電壓將為： A B C

8、O H 重復(fù) D1 D2 接 D3地 R0 R0 Id圖六只是無重復(fù)接地時事故設(shè)備外殼電壓的一半，這就大大減少了事故設(shè)備的觸電危險性。2.縮短事故持續(xù)時間從圖四我們可以看出，重復(fù)接地極和變壓器中性點(diǎn)接地（工作接地）地極構(gòu)成了零線的并聯(lián)分支，使得總的接地電阻大大降低。所以，當(dāng)發(fā)生短路事故時，短路電流將比無重復(fù)接地時大得多，從而加速了線路保護(hù)裝置的動作，也即縮短了事故的持續(xù)時間，減少了觸電危險性。顯然，重復(fù)接地數(shù)目越多，接地極總電阻就越小，短路電流就越大，縮短事故持續(xù)時間的效果就越顯著。3.改善架空線路的防雷性能架空外線上零線的重復(fù)接地，對雷電流有分流作用，有利于限制雷電過電壓引起的危害。這時對改

9、善架空線路的防雷性能也有很大的意義。此外，重復(fù)接地還可以降低漏電設(shè)備的對地電壓，從而可以減少觸電的危險性。 四.安裝零線應(yīng)注意的事項從以上分析可知，在供電系統(tǒng)中，零線具有相當(dāng)重要的作用，甚至比火線的作用更大，因而在選擇及安裝零線時不能應(yīng)付了事，必須注意下面幾個問題：1.零線必須具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，截面不得選得太小在三相負(fù)載對稱時，零線上沒有電流。但是，生產(chǎn)上或生活上的許多用電設(shè)備都采用單相供電，如果這些單相設(shè)備在三相供電線路中分布不均勻，即三相負(fù)載不平衡，每相電流的大小都不一樣，零線中就會出現(xiàn)電流。在正常情況下，零線上的電流總是比火線上的電流要小得多。所以一般三相四線制供電線路中的零線截面比火

10、線截面要小一點(diǎn)。但是，考慮到零線的特殊作用，即對電氣設(shè)備具有保護(hù)接零的作用，必須確保零線的完好，不能出現(xiàn)中間斷折現(xiàn)象。為此，零線應(yīng)該具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，零線的阻抗也不能太大。所以，零線的截面就不能太小。通常零線截面積約為火線截面積的一半左右。而實(shí)際上，工程中常按比火線小一個截面等級來選擇零線。在照明供電線路中，考慮到不平衡運(yùn)行的機(jī)遇很多，一般均按相等截面來選擇零線的火線。2.零線的安裝質(zhì)量要高不能認(rèn)為零線電流小或無電流就隨便用廢舊電線作零線，以防零線斷折而造成用電設(shè)備失去保護(hù)接零時所出現(xiàn)的人身觸電事故。3.零干線上不能安裝開關(guān)與熔斷器ABCO 接零干線 D1 單相 D2 三相圖七為了防止由于零線斷折造成用電設(shè)備失去保護(hù)接零環(huán)節(jié)，必須注意在零干線上不能裝有開關(guān)與熔斷器。對于零干線需裝熔斷器的某些特殊場合，如有爆炸或火災(zāi)危險的場所，為了保證保護(hù)接零環(huán)節(jié)的完好性，應(yīng)在熔斷器安裝之前另外敷設(shè)接零干線。電氣設(shè)備的金屬支架應(yīng)直接接到保護(hù)接零干線上，不應(yīng)接于熔斷器后面的工作接零線上，如圖七所示。4.為加強(qiáng)零線的作用，必須裝足夠的重復(fù)接地裝置在下列地點(diǎn)，尤其應(yīng)進(jìn)行重復(fù)接地，以加強(qiáng)零線的作用：架空線路終端處及分支