_断零_的危害和防范_王厚余

关键词 “断零” 危害 防电击 爬电起火 电子式 RCD 拒动 防雷 SPD 报废 电压偏差允许值 防 “断零” 危害措施 过欠压防护电器
中图分类号： TU852 文献标识码： A
1 “断零” 的危害
在三相四线低压配电系统中， 如果中性线或 PEN 线因故中断 （下文用俗称的 “断零” 一词表达） 且三 相负载十分不平衡， 回路中断点后的中性点将大幅度 漂移， 从而导致一些电气危害， 简述于下：
摘 要 阐述三相四线配电回路中中性线中断 （“断零”） 引发的诸多电气危害， 介绍国际上和国内 对防 “断零” 危害的不同措施。 作者赞同国际电工标 准采取多种措施避免 “断零” 的发生， 从根本上杜绝 “断零” 引发诸多电气危害的对策。 对我国有关规范 以过欠压防护电器防范 “断零” 的规定提出质疑。
在我国， 发生 “断零” 的一段时间内， 欠压的一 相如发生接地故障， 此单相回路的相电压将进一步降 低。 按 RCD 的产品国际标准 ［3］， 当回路电压降至 85 V 以下时， 电子式 RCD 不能保护动作， 难 以 起 到 防 电 击的作用。
e. 相 线 、 中 性 线 对 PE 线 的 电 压 过 高 ， 将 烧 坏 配电线路中防雷的 SPD。
关 于 爬 电 起 火 的 机 理 详 见 文 献 ［2］ 中 问 答 12. 18 ～ 问答 12. 22， 不赘述。 我国比较严重的一次爬电火 灾发生在早期的北京地铁内。 一个地铁机车车头因半 夜爬电起火被全部烧毁。
4 Dec. 2013 Vol. 32 No. 12 772 http: // www. jzdq. net. cn
“neutral conductor broken” in a 3 - phase 4 - line power distribution system
电麻甚至电击致死。 近年来我国多地出现使人电麻的 “电楼”， 其起因多种多样， “断零” 也是起因之一。 但一般因对起因分析不清楚， 往往不了了之。 图 1 中 所例示的漂移后的中性点 O′对 地 电 位 为 87 V， 超 过 了 人 身 安 全 要 求 的 预 期 接 触 电 压 限 值 50 V。 在 三 相 负载不平衡度过大， O′点对地电压过高的一段时间内 将存在这种电击危险。 关于 “电楼” 的起因和防范， 详见文献 ［2］ 的问答 7. 13 ～ 问答 7. 15， 不赘述。
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“断零” 的危害和防范
王厚余 （中国航空规划建设发展有限公司， 北京市 100120）
Hazard and Protection of “Neutral Conductor Broken” WANG Houyu （China Aviation Planning and Construction Development Co.， Ltd.， Beijing 100120， China）
c. 电气设备导体间的过压可引发设备绝缘表面 爬电起火。
对 220 V 单相电气设备而言， 两导体间的电压如 长时持续超过 250 V， 两导体间的绝缘表面有可能爬 电起火。 一些插座、 插头、 微型开关之类的线路附件 上都有 250 V 的标志。 这一 250 V 常被误认为是设备 的最大工作电压。 例如 - 250 V、 10 A 的插座被误认 为可接用 250 × 10 = 2 500 VA 的用电负载。 这是一个 谬 误 。 这 里 所 标 志 的 250 V 其 实 是 指 为 防 绝 缘 表 面 爬电起火的两导体间的允许出现的持续最高电压而非 最高工作电压。 最高工作电压文献 ［1］ 内已规定为不 宜 超过 + 5 % 的电压偏差即 220 × 1. 05 = 231 V 而 非 250 V。 电源回路发生 “断零 ” 时 ， 导 体 间 的 持 续 过 电压往往大大超过 250 V， 不能排除 “断零” 过压引 发爬电起火的危险。
Abstract Description is made on a number of hazards due to “neutral conductor broken” in 3 - phase 4 - line power distribution circuit and introduction is given on different measures adopted at home and abroad for prevention of hazards caused by “ neutral conductor broken” . The author agrees with the strategy of IEC in adopting multiple measures to prevent occurrence of “ neutral conductor broken” ， thus fundamentally and completely eradicating a number of hazards caused by such fault. The article also raised doubts on the stipulation of preventing “ neutral conductor broken” with over-voltage and under-voltage protection appliances in related codes and standards in the country.
Key words Hazards of “ neutral conductor broken” Electric shock protection Fire hazard due to creepage Refuse operation of electronic RCD Scraping of lightning protection SPD Allowable value of voltage deviation Measures for prevention of “neutral conductor broken” Over-voltage and under-voltage protector
d. 单 相 回 路 欠 压 ， 使 电 子 式 RCD 拒 动 ， 失 去 其防电击的保护作用。
我国和欧洲发达国家都采用 220 V 或 230 V 这一 等级相 电压。 与相电压为 110 V 的美 、 日 等 国 相 比 ， 由于用电电压较高， 电击危险较大， 因此欧洲发达国 家 几全采用动作可靠的电磁式 RCD 防电击， 而 我 国 则 几 全 采 用 动 作 不 完 全 可 靠 的 电 子 式 RCD 防 电 击 。 电子式 RCD 成本低， 制造技术简单， 便 于 生 产 。 其 缺点是它靠回路电压的能量动作， 当回路失压或电压 过低时， 它将拒动而失去防人身电击的保护作用。 这 是我电气安全中多年未妥善解决的一个老隐患。 我国 有 关 规 范 对 此 也 多 讳 莫 如 深 避 而 不 提 。 详 见 文 献 ［2］ 中问答 20. 5 至问答 20. 10， 不赘述。
Uc 值， 且持续时间超过几百 ms， 则 SPD 将被烧坏报 废。 当 三 相 四 线 配 电 线 路 “断 零 ” 时 ， 其 相 线 和 PE 线 间 的 过 电 压 是 可 以 高 达 接 近 线 电 压 380 V 的 。 例 如 文 献 ［2］ 中 问 答 16. 2 所 举 一 例 的 L1 和 L3 的 “断 零” 过电压 364 V 和 345 V 即接 近 线 电 压 380 V。 在 防 雷 设 计 中 是 不 能 为 防 “断 零 ” 危 害 而 将 SPD 的 Uc 值选取为大于 线电压 380 V 的。 因为过大的 Uc 值 将影响 SPD 的防雷效果 。 SPD 的 Uc 值通常大大小于 被 保 护 回 路 的 线 电 压 。 因 此 配 电 回 路 中 的 SPD 存 在 被 “断零” 过电压烧坏的危险。
以上所述， 虽不完全， 但已可见 “断零” 的后果 绝非仅仅限于烧坏单相用电设备的显而易见的电气事 故， 它还可能引发人身电击、 电气火灾等较隐蔽的电
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气事故。 遗憾的是人们往往不了解这些电气事故不少 是由 “断零” 所引起的。 我国和世界各国建筑电气从 业人员都十分重视对 “断零” 危害的防范， 这是非常 正确和必要的。
b. PEN 线 及 其 分 支 引 出 的 PE 线 和 用 电 设 备 外 壳电位的升高可引发电击事故。
发生 “断零” 后， 由于 “断零” 点后中性点漂 移， PEN 线及其分支引出的 PE 线和所接用电设备外 壳的对地电位随之升高。 如果建筑物内不具备人为的 或金属导体间自然接触形成的等电位联结作用， 电气 设备外壳将持续带对地电压。 人体接触设备时将感到
a. 三相电压严重不平衡， 导致大量单相用电设 备因电压偏差过大而烧坏。
如图 1 所示， 三相配电回路 “断零” 后， “断 零” 点后中性 点由 O 点 漂 移 至 O′点 。 这 时 线 电 压 仍 为 380 V 不变， 并不影响三相用电设备的工作和使用 寿命。 但三个相电压则视三相负载的不同阻抗值， 分 别 由 220 V 改 变 为 234 V、 297 V 和 150 V， 相 应 电 压 偏 差 分 别 为 + 6 %、 + 35 % 和 - 32 % 。 按 我 国 GB 50052 - 2009 《供配电系统设计规范》［1］ 规定， 用 电设备电压偏差允许值不宜大于 ± 5 %。 发达国家用 电 设 备 材 质 较 好 ， 电 压 偏 差 允 许 为 ± 10 % 。 显 然 ， 图 1 中 L2 相和 L3 相因电压偏差过大而大大过压和欠 压了。 它将严重影响用电设备的正常工作和使用寿命。 关于 “断零” 导致配电回路过压和欠压对用电设备的 危害详见拙著 《建筑物电气装置 600 问》 ［2］ 第 16 章， 不赘述。
2 国际电工标准和发达国家标准防范 “断 零” 危害的对策