斷零防范安全分析論文參考
一．“斷零”的危害
“斷零”的危害可用圖1來簡單分析。圖中相線L1未帶負(fù)載，L2帶-150白熾燈泡，L3帶-15W白熾燈泡，三相負(fù)載非常不平衡。若以電壓表測量三相電壓，如果中性線未斷線，會發(fā)現(xiàn)三個(gè)電壓并沒有多大的差異。這是因?yàn)檫@三相都是相同的220V繞組電壓供電，他們的電壓差異只在于三根相線上不同負(fù)載電流產(chǎn)生不同的電壓降。而按照規(guī)范規(guī)定，相線和中性線上的總電壓降最多不超過5%，所以僅是三相負(fù)載不平衡是不會燒壞某相內(nèi)的設(shè)備的。
先假設(shè)白熾燈泡前的中性線因故中斷，如圖1中所示，則150W和15W燈泡成為串聯(lián)后接在一個(gè)380V單相回路中。我們知道白熾燈泡基本上個(gè)電阻性負(fù)載，其阻值R與功率P成反比，也即R∝1/P
圖1因此，如果150W燈泡的電阻為R，則15W燈泡的電阻為10R，這樣380V電壓就按1與10的比例分配在兩個(gè)燈泡上。150W燈泡上的電壓僅為35V，而15W的燈泡上電壓則高達(dá)345V，它不久即被燒壞。為進(jìn)一步分析清楚，可作圖1的電壓相量圖，如圖2所示。從圖可知三相回路相間電壓仍為380V不變，負(fù)載側(cè)的中心點(diǎn)由O點(diǎn)轉(zhuǎn)移到O’點(diǎn)，中性線對地電壓達(dá)190V（在TN系統(tǒng)中，它可引起電擊事故），而空載的L1相電壓則高達(dá)364V，三相電壓極不平衡。
白熾燈的壽命T與施加電壓U的14次方成反比，即T∝1/U14
施加電壓越高，燈泡壽命越短。需要說明的是，白熾燈的壽命是指光通量降至額定光通量的70%的使用時(shí)間。圖1中15W的燈泡正常壽命為1000h，則按上式計(jì)算其壽命將縮減為1.9h。電視機(jī)顯象管燈絲的壽命在此情況下也難免有很大程度的縮減。電視機(jī)電壓過高時(shí)將因鐵損增大而發(fā)熱，電壓過低時(shí)則因銅損增大而發(fā)熱，這都使發(fā)動(dòng)機(jī)絕緣老化加速而縮短壽命。所以發(fā)生“斷零”時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的絕緣壽命不論電壓高低總難免縮短，但它對電壓高低的敏感程度不如白熾燈泡嚴(yán)重。
“斷零”燒設(shè)備的危險(xiǎn)還在其隱蔽性，因?yàn)椤皵嗔恪焙箅m然設(shè)備壽命縮短，但在開始的一段時(shí)間內(nèi)燈泡依然亮，電動(dòng)機(jī)依然轉(zhuǎn)，人們難以即使發(fā)現(xiàn)故障而加以排除，待設(shè)備大量燒毀后才發(fā)現(xiàn)是“斷零”引起，這時(shí)為時(shí)以晚。
二．“斷零”燒壞設(shè)備事故的預(yù)防
不少同行認(rèn)為將中性線做重復(fù)接地后，用大地通路代替中斷的中性線作返回電源的通路，可避免燒設(shè)備事故。經(jīng)相量分析和計(jì)算知這是不可能的。因中性線阻抗以若干毫歐計(jì)，而大地通路阻抗則以若干歐計(jì)，相差懸殊，“斷零”后三相電壓依然嚴(yán)重不平衡，只是程度稍微輕一些而已。
根據(jù)國外經(jīng)驗(yàn)，防“斷零”燒設(shè)備事故不能用開關(guān)型防護(hù)電器切斷電源的'方法來防止，只能在線路的選用和敷設(shè)上采取各種措施，盡量減少“斷零”的發(fā)生來防止“斷零”燒毀設(shè)備。例如IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定PEN線只能用在固定安裝的電器裝置內(nèi)，不論相線截面多小，PEN線的截面不得小于10平方毫米銅線或16平方毫米鋁線，以保證其機(jī)械強(qiáng)度，防止“斷零”。例如一三相四線回路的導(dǎo)線可用3×4mm2+1×10mm2銅線。PEN線截面不是相線截面的1/3或1/2，而是2.5倍。這是因?yàn)樵赥N系統(tǒng)中如果PEN線折斷，不但電氣設(shè)備失去接地，還可因“斷零”而導(dǎo)致大量單相設(shè)備燒壞，后果十分嚴(yán)重。
美國對住宅“斷零”事故的防范最為重視，因住宅內(nèi)最容易發(fā)生電氣事故。不論住宅用電量多大，他們都用單相配電變壓器對住宅用高壓單相回路供電，而不用三相回路供電。這樣就從根本上杜絕了三相四線回路因“斷零”而招致的燒設(shè)備事故的發(fā)生。
在我國廣泛采用低壓三相四線供電的條件下，為防范“斷零”燒設(shè)備事故，在電氣線路的設(shè)計(jì)、安裝和管理中應(yīng)注意到以下幾點(diǎn)：
在三相四線回路中應(yīng)適當(dāng)放大中性線和PEN線的截面，以保證其機(jī)械強(qiáng)度，特別是從電桿到建筑物電源進(jìn)線口的一段架空引入線，應(yīng)按規(guī)范要求銅線不小于10mm2，鋁線不小于16mm2。
采取有效的措施防止中性線承受過大的張力。
注意中性線接頭的連接質(zhì)量，以確保中性線接頭的導(dǎo)電良好，應(yīng)特別注意提高鋁線的連接質(zhì)量，因鋁線的表面極容易因氧化或腐蝕而不導(dǎo)電。
在中性線上盡量減少線路端子連接和接頭，并盡量少串入開關(guān)和觸頭，以防因其接觸不良而增加“斷零”的危險(xiǎn)。
嚴(yán)禁在三相四線回路的中性線上串接熔斷器，以防熔斷器因種種原因熔斷而形成“斷零”。
地線:安全壽命的保障
參加工作以來，通過在實(shí)際工作中不斷的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，以及不斷的在工程中跟有經(jīng)驗(yàn)的工程師的學(xué)習(xí)，意識到在工程中安全的重要性，不僅是在結(jié)構(gòu)施工中，而且在配電施工中尤為重要，如果一旦出事，將就是大的安全事故，可能就觸及到人身傷亡事故，給國家，企業(yè)和個(gè)人帶來不可估量的損失。所以在技術(shù)上首先做到設(shè)計(jì)合理，盡最大能力避免事故的發(fā)生。
下面談?wù)剬﹄姎庀到y(tǒng)中的地線的一些認(rèn)識。如果我們將多個(gè)電子裝置接入到電氣系統(tǒng)，電源的質(zhì)量就變得非常重要，“質(zhì)量”可以有多種含義，穩(wěn)定得電壓和沒有畸形的波形是電氣系統(tǒng)最期望的兩大指標(biāo)。接地會影響電壓穩(wěn)定性，對人身安全非常重要。
地線將電氣系統(tǒng)的所有帶電部分或電氣系統(tǒng)附近的所有外露金屬部分連接在一起。包括金屬管、外殼、支架和其它金屬物體。這種接地系統(tǒng)具有兩個(gè)目的：
1.安全
接地系統(tǒng)為故障電流提供低阻抗路徑。這樣允許過電流保護(hù)裝置（熔斷器和斷路器）探測全部電流，迅速安全清除故障。
2.電源質(zhì)量
接地系統(tǒng)允許所有設(shè)備具有相同的基準(zhǔn)電壓。這樣能幫助電子設(shè)備正常運(yùn)行，防止在通訊線路、絕緣或其它連接上流通有害電流。
現(xiàn)在讓我們進(jìn)一步研究安全問題�？紤]下列系統(tǒng)包含電壓源（變壓器或發(fā)電機(jī)）的電源系統(tǒng)與一個(gè)隔離開關(guān)或配電盤相連。一個(gè)用電設(shè)備由此配電盤供電。一旦電路形成，電流流經(jīng)用電設(shè)備，使之運(yùn)行。地線將用電設(shè)備的框架與配電盤外殼相連。這種外殼連接到地線上（通常是中線），依次連接導(dǎo)變壓器的接地端子上。如果出現(xiàn)故障（或短路），電線允許電流通過。這種電流比通常負(fù)荷大許多，可以使斷路器馬上跳開。這樣安全地清除了故障，將對人體的安全侵害降至最小。
假設(shè)地線斷了。如果出現(xiàn)故障，由于接地回路斷開沒有電流通過地線。地線斷開可能是由非法切斷一個(gè)插頭，松散的連接，金屬管連接不正確或許多其它原因所引起的。這種故障使用電設(shè)備的外殼帶電。如果同時(shí)接觸了這個(gè)用電設(shè)備和建筑物鋼結(jié)構(gòu)，或其它管線系統(tǒng)，甚至潮濕的混凝土地板，將形成一個(gè)回路，電流將流經(jīng)人體，使人受傷或電死。
許多規(guī)范允許使用金屬管作為地線。當(dāng)前的許多設(shè)計(jì)者不再相信金屬管適合這種應(yīng)用。金屬管每10英尺有一個(gè)連接，經(jīng)常使用低級鑄鐵接頭或連接器。對于長分支回路，金屬管的阻抗可能限制故障電流，以至于過電流保護(hù)裝置不能正確工作�；谶@個(gè)原因我們相信銅接地線應(yīng)該用于每個(gè)動(dòng)力回路。
這種銅地線的第兒個(gè)好處是它能為所有連接設(shè)備提供等電位連接。這常常使計(jì)算機(jī)或其它制造商所要求的所謂隔離地線不必要。
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