中性線斷線和過(guò)電壓保護(hù)

中性線斷線和過(guò)電壓保護(hù)中性線斷線后會(huì)造成用電設(shè)備過(guò)電壓燒毀。圖1中，中性（N）線是電源中性點(diǎn)（O1）和用戶中性點(diǎn)（O2）之間的連線，在沒有斷線前，如圖1a，電源中性點(diǎn)和用戶中性點(diǎn)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(diǎn)UO2就會(huì)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(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓，嚴(yán)重時(shí)會(huì)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(zhǎng)的今天，這已引起電力企業(yè)重視?，F(xiàn)通過(guò)現(xiàn)象分析并找出過(guò)電壓保護(hù)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(fù)接地實(shí)現(xiàn)過(guò)電壓保護(hù)已往在中性線上安裝重復(fù)接地，作為過(guò)電壓保護(hù)，這樣在發(fā)生斷線后，O1、O2就可以通過(guò)重復(fù)接地繼續(xù)連接。1.1從技術(shù)上分析設(shè)斷線后O2點(diǎn)電壓位移為60V，重復(fù)接地電阻加上變壓器中性點(diǎn)主接地電阻共20Ω（這是比較理想值）。在不同負(fù)荷下經(jīng)過(guò)計(jì)算電壓位移如圖2所示。圖2重復(fù)接地效果曲線從圖2看出，只有負(fù)荷在10kW以下，有降低電位移效果，在負(fù)荷較重時(shí)效果不明顯。如實(shí)際負(fù)荷為30kW，只使電位移從60V降為53V，只下降了7V，作用很小。重復(fù)接地是半世紀(jì)前的技術(shù)，它適用于10kW以下負(fù)荷很輕的線路，負(fù)荷稍重時(shí)它的作用很小。1.2從經(jīng)濟(jì)上分析這個(gè)辦法投資大且效果差。每一個(gè)重復(fù)接地就要在大地上打入不小的鋼管，其費(fèi)用大。一個(gè)低壓電網(wǎng)要設(shè)置多個(gè)重復(fù)接地，一個(gè)縣級(jí)企業(yè)有幾千個(gè)低壓配電網(wǎng)，就要設(shè)置幾千乃至幾萬(wàn)個(gè)重復(fù)接地，加起來(lái)耗資十分巨大（幾百乃至上千萬(wàn)元）。即使能做到，今后維護(hù)工作量也頗大。從經(jīng)濟(jì)上分析投入產(chǎn)出比不合算。在我國(guó)，以往低壓電網(wǎng)上實(shí)際重復(fù)接地安裝率不高。這是20世紀(jì)初期的技術(shù)，應(yīng)考慮淘汰。1.3新技術(shù)挑戰(zhàn)和機(jī)遇目前我國(guó)普遍推廣剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，這種保護(hù)器是不允許在保護(hù)范圍內(nèi)的中性線上設(shè)置重復(fù)接地。否則，保護(hù)器運(yùn)行會(huì)發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)等不正?，F(xiàn)象。因此對(duì)線路上即使已裝了重復(fù)接地的，在投運(yùn)總保護(hù)器時(shí)也應(yīng)拆除。本項(xiàng)技術(shù)遇到了新技術(shù)挑戰(zhàn)。推廣剩余電流保護(hù)器，對(duì)防止中性線斷線又是一個(gè)機(jī)遇。我國(guó)普遍推廣剩余電流保護(hù)器，要求每個(gè)用電戶都應(yīng)安裝剩余電流保護(hù)器。這樣在家用保護(hù)器附加上過(guò)電壓保護(hù)功能，就實(shí)現(xiàn)了過(guò)壓保護(hù)。一旦發(fā)生過(guò)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(hù)器上附加一些元件保護(hù)，其投資很小。因此，該辦法的投入產(chǎn)出比，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于裝設(shè)重復(fù)接地。這個(gè)辦法推廣中出現(xiàn)了誤動(dòng)多的缺點(diǎn)，在熱了一陣后又冷了下來(lái)。其原因是過(guò)電壓保護(hù)值選擇太低，動(dòng)作速度太快。2中性線斷線引起過(guò)電壓的現(xiàn)象中性線斷線引起用戶端O2點(diǎn)位移產(chǎn)生過(guò)電壓。這個(gè)過(guò)電壓和用電負(fù)荷的平衡程度有關(guān)，假設(shè)用電負(fù)荷是平衡的（接相同數(shù)量的白熾燈），那末就不會(huì)發(fā)生過(guò)電壓情況。但是用電負(fù)荷是動(dòng)態(tài)變化的，在一天內(nèi)很難一直保持平衡。設(shè)某時(shí)段A相上關(guān)了部分燈使負(fù)荷減輕，這樣A相上會(huì)發(fā)生過(guò)電壓，剛開始過(guò)電壓幅度不大。時(shí)間一長(zhǎng)（例如幾十分鐘），A相上第一盞燒壞。這促使A相負(fù)荷減輕，A相過(guò)電壓加劇。這又促使第二盞燈加速燒壞，這促使A相負(fù)荷進(jìn)一步減輕，過(guò)電壓進(jìn)一步加劇?！绱瞬粩嗉铀傺h(huán)，直至A相上燈泡全部燒壞，O2點(diǎn)位移到BC相的中間點(diǎn)上，A相電壓從220V過(guò)壓到330V。下一步的過(guò)電壓循環(huán)就發(fā)生在B、C相之間，如果B負(fù)荷輕則B相過(guò)電壓，可能導(dǎo)致B相上燈泡燒壞。最終只剩下C相上不會(huì)燒壞。在這變化中，也可能因用電負(fù)荷的突然變化而中止，只燒毀了部分電器設(shè)備。這個(gè)現(xiàn)象類似雪崩，在山頂微小的不穩(wěn)定，使一個(gè)小雪團(tuán)從山頂滑下，在下滑過(guò)程雪團(tuán)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(guò)電壓的幾種情況大氣過(guò)電壓幅值為幾萬(wàn)伏，歷時(shí)幾至幾十微秒時(shí)間內(nèi)形成。它容易引起絕緣擊穿。操作過(guò)電壓幅值為幾百伏至上千伏，歷時(shí)幾至幾十毫秒，一般不會(huì)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(guò)電壓下會(huì)損壞，這類事故呈上升趨勢(shì)。中性線斷路引起的過(guò)電壓幅值為幾十至上百伏，歷時(shí)幾十至幾千秒時(shí)間內(nèi)形成。例如，一只220V的白熾燈，如果發(fā)生380V過(guò)電壓，燈泡發(fā)白，燈絲過(guò)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(guò)電壓，鐵芯高飽和引起勵(lì)磁電流加大，可以經(jīng)歷上百至上千秒，最終變壓器過(guò)熱燒毀。由此可見，中性線斷線引起過(guò)電壓有一個(gè)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(guò)電壓保護(hù)的動(dòng)作速度可以有大的延遲。4結(jié)束語(yǔ)除了中性線斷線外，另一種常見的過(guò)電壓是接錯(cuò)線。錯(cuò)將380V供給220V用戶，這是危險(xiǎn)的。根據(jù)上面分析中性線斷線過(guò)電壓發(fā)生發(fā)展和損壞是一個(gè)比較長(zhǎng)的過(guò)程的規(guī)律。因此，改進(jìn)辦法是過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作應(yīng)當(dāng)有足夠的延時(shí)，動(dòng)作值也應(yīng)當(dāng)提高。這可以躲過(guò)電網(wǎng)中的過(guò)電壓，減少誤動(dòng)作。具體建議過(guò)電壓動(dòng)作值為兩階段：280~300V延時(shí)1～3s，360～380V時(shí)瞬動(dòng)（無(wú)延時(shí)）。提高動(dòng)作電壓可能會(huì)在中性線斷線發(fā)生過(guò)電