中性線斷線和過電壓保護

中性線斷線和過電壓保護中性線斷線后會造成用電設(shè)備過電壓燒毀。圖1中，中性（N）線是電源中性點（O1）和用戶中性點（O2）之間的連線，在沒有斷線前，如圖1a，電源中性點和用戶中性點之間基本上電位差是相等的。一旦中性線斷線后，如圖1b中O1、O2不再重疊，用戶側(cè)中性點UO2就會發(fā)生電位移。這樣在用戶側(cè)各相電壓發(fā)生變化，出現(xiàn)一高二低或一低二高。在電壓升高相上會產(chǎn)生過電壓，嚴重時會造成用戶的用電設(shè)備燒毀。還可能受到用戶的投訴，要求給予賠償。在用電設(shè)備日趨增長的今天，這已引起電力企業(yè)重視。現(xiàn)通過現(xiàn)象分析并找出過電壓保護的方法。a中性線未斷b中性線已斷圖1中性線1中性線上安裝重復接地實現(xiàn)過電壓保護已往在中性線上安裝重復接地，作為過電壓保護，這樣在發(fā)生斷線后，O1、O2就可以通過重復接地繼續(xù)連接。1.1從技術(shù)上分析設(shè)斷線后O2點電壓位移為60V，重復接地電阻加上變壓器中性點主接地電阻共20Ω（這是比較理想值）。在不同負荷下經(jīng)過計算電壓位移如圖2所示。圖2重復接地效果曲線從圖2看出，只有負荷在10kW以下，有降低電位移效果，在負荷較重時效果不明顯。如實際負荷為30kW，只使電位移從60V降為53V，只下降了7V，作用很小。重復接地是半世紀前的技術(shù)，它適用于10kW以下負荷很輕的線路，負荷稍重時它的作用很小。1.2從經(jīng)濟上分析這個辦法投資大且效果差。每一個重復接地就要在大地上打入不小的鋼管，其費用大。一個低壓電網(wǎng)要設(shè)置多個重復接地，一個縣級企業(yè)有幾千個低壓配電網(wǎng)，就要設(shè)置幾千乃至幾萬個重復接地，加起來耗資十分巨大（幾百乃至上千萬元）。即使能做到，今后維護工作量也頗大。從經(jīng)濟上分析投入產(chǎn)出比不合算。在我國，以往低壓電網(wǎng)上實際重復接地安裝率不高。這是20世紀初期的技術(shù)，應考慮淘汰。1.3新技術(shù)挑戰(zhàn)和機遇目前我國普遍推廣剩余電流動作保護器，這種保護器是不允許在保護范圍內(nèi)的中性線上設(shè)置重復接地。否則，保護器運行會發(fā)生誤動或拒動等不正常現(xiàn)象。因此對線路上即使已裝了重復接地的，在投運總保護器時也應拆除。本項技術(shù)遇到了新技術(shù)挑戰(zhàn)。推廣剩余電流保護器，對防止中性線斷線又是一個機遇。我國普遍推廣剩余電流保護器，要求每個用電戶都應安裝剩余電流保護器。這樣在家用保護器附加上過電壓保護功能，就實現(xiàn)了過壓保護。一旦發(fā)生過電壓就可切斷本用電戶，確保其他用戶用電設(shè)備安全。這只是在現(xiàn)有保護器上附加一些元件保護，其投資很小。因此，該辦法的投入產(chǎn)出比，遠遠優(yōu)于裝設(shè)重復接地。這個辦法推廣中出現(xiàn)了誤動多的缺點，在熱了一陣后又冷了下來。其原因是過電壓保護值選擇太低，動作速度太快。2中性線斷線引起過電壓的現(xiàn)象中性線斷線引起用戶端O2點位移產(chǎn)生過電壓。這個過電壓和用電負荷的平衡程度有關(guān)，假設(shè)用電負荷是平衡的（接相同數(shù)量的白熾燈），那末就不會發(fā)生過電壓情況。但是用電負荷是動態(tài)變化的，在一天內(nèi)很難一直保持平衡。設(shè)某時段A相上關(guān)了部分燈使負荷減輕，這樣A相上會發(fā)生過電壓，剛開始過電壓幅度不大。時間一長（例如幾十分鐘），A相上第一盞燒壞。這促使A相負荷減輕，A相過電壓加劇。這又促使第二盞燈加速燒壞，這促使A相負荷進一步減輕，過電壓進一步加劇。……如此不斷加速循環(huán)，直至A相上燈泡全部燒壞，O2點位移到BC相的中間點上，A相電壓從220V過壓到330V。下一步的過電壓循環(huán)就發(fā)生在B、C相之間，如果B負荷輕則B相過電壓，可能導致B相上燈泡燒壞。最終只剩下C相上不會燒壞。在這變化中，也可能因用電負荷的突然變化而中止，只燒毀了部分電器設(shè)備。這個現(xiàn)象類似雪崩，在山頂微小的不穩(wěn)定，使一個小雪團從山頂滑下，在下滑過程雪團越滾越大，越滾越快，最終形成大面積雪山崩塌。3低壓系統(tǒng)上過電壓的幾種情況大氣過電壓幅值為幾萬伏，歷時幾至幾十微秒時間內(nèi)形成。它容易引起絕緣擊穿。操作過電壓幅值為幾百伏至上千伏，歷時幾至幾十毫秒，一般不會引起絕緣損壞。但現(xiàn)在弱電元件開始廣泛用到低壓系統(tǒng)上，這些元件在這種過電壓下會損壞，這類事故呈上升趨勢。中性線斷路引起的過電壓幅值為幾十至上百伏，歷時幾十至幾千秒時間內(nèi)形成。例如，一只220V的白熾燈，如果發(fā)生380V過電壓，燈泡發(fā)白，燈絲過熱經(jīng)歷幾十秒后燈絲燒毀。又如，一只220V電源變壓器，如果發(fā)生380V過電壓，鐵芯高飽和引起勵磁電流加大，可以經(jīng)歷上百至上千秒，最終變壓器過熱燒毀。由此可見，中性線斷線引起過電壓有一個潛伏期、高速發(fā)展期及最終結(jié)束期。其速度為幾十秒至幾百、上千秒。因此選擇過電壓保護的動作速度可以有大的延遲。4結(jié)束語除了中性線斷線外，另一種常見的過電壓是接錯線。錯將380V供給220V用戶，這是危險的。根據(jù)上面分析中性線斷線過電壓發(fā)生發(fā)展和損壞是一個比較長的過程的規(guī)律。因此，改進辦法是過電壓保護動作應當有足夠的延時，動作值也應當提高。這可以躲過電網(wǎng)中的過電壓，減少誤動作。具體建議過電壓動作值為兩階段：280~300V延時1～3s，360～380V時瞬動（無延時）。提高動作電壓可能會在中性線斷線發(fā)生過電