双电源切换系统零线烧毁事故分析

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双电源自动切换系统零(N)线烧毁事故分析
惠李明华铁工程咨询有限责任公司
摘要双电源系统设计或使用不当，就会酿成电气安全事故，造成不可避免的经济损失。

本文就一起双电源系统使用不当而造成的电气安全事故进行分析。

关键词双电源系统零线烧毁事故分析
一、概述
在工业与民用建筑配电系统中,为了避免事故停电造成安全事故及经济损失，确保用电负荷连续供电,依据国家规范GB50052-95《供配电系统设计规范》与行业标准JGJ/16-92《民用建筑电气设计规范》的要求：对于一些较重要的一、二级负荷，应采用双电源供电，但是建筑物的应急照明、消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机等消防设备的供电，应在最末一级配电箱处设置自动切换装置。

在双电源自动切换系统设计、采购、制造、安装应严格按照国家有关的标准、规范，选用合理的系统方案，确保双电源自动切换系统使用安全、运行可靠，保证配电系统的安全及用电设备的正常供电。

在整个施工安装过程中，若有任何一个环节出现问题，都会造成电气安全事故，造成不可避免的经济损失或人身伤亡。

笔者曾经亲历了一起双电源自动切换系统，因系统设计、制作安装、使用不当，造成双电源零（N）线烧毁的事故。

二、事故成因
事故发生在一个大型住宅小区在建项目，该住宅小区配电系统应急照明、消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机、集水井排水设备等部位使用了双电源自动切换装置，保证重要设备的用电可靠。

该住宅项目主体结构封顶后，供配电工程也进入系统安装阶段。

恰在这时，开发商急于销售，需要对样板房进行展示，而且特别要求样板房供电安全、可靠。

为了配合该楼盘销售活动，确保样板房展示配电可靠，开发商项目部直接向施工单位下达了指令：指令施工单位为展示样板房提供安全可靠的动力及照明配电。

施工单位对施工现场临时用电设施的位置、电源容量、电缆走向、可靠性进行考查评估后，都不满足要求；随后向开发商提出供电方案：借用已经安装完成的下沉广场自动扶梯集水坑潜水泵双电源自动切换配系统（如图1所示），分别从施工现场两个施工配电点接入电源，再经双电源自动切换电箱送入展示样板房配电箱。

开发商项目部出于成本考虑、又急于在星期天向客户展示样板房，就同意按此方案实施。

常用电源
备用电源常用电源备用电源控制器
零（N ）线端子
图1 双电源自动切换系统图
展示区样板房临时供电系统安装完成后，未经组织验收，施工单位就私自接火送电，投入使用。

第二天，施工单位现场负责人向监理工程师报告展示区样板房双回路配电电缆起火事故，请求监理现场勘察，分析、处理事故，界定事故责任。

该住宅小区施工用电采用三相五线制TN-S 接地系统。

监理工程师对现场进行了详细检查，两个施工配电点的开关、电箱没有异常。

双电源自动切换开关是施耐德万高(天津)电气设备有限公司生产的WATSNB －63/25－3CBR 双电源，也无异常。

唯独两回路电源进线电缆烧毁，两条进线电缆总长600m ，规格均为YJV-5×4。

从施工配电点沿电缆桥架至双电源自动切换电箱，电缆护套全部烧毁，两条电源电缆的零（N ）线燃烧的最为严重，最为明显的是零（N ）线铜线绝缘全部烧焦。

同时还烧坏的还有电缆桥架内的其它电缆。

直接经济损失达数万元。

三、原因分析
1、系统使用错位：
该住宅项目电气施工图纸是2007年设计的，双电源自动切换系统为自动扶梯集水井潜水泵专用,属于三相平衡负载,根据规范JGJ/16-92《民用建筑电气设计规范》“8.5.10 在TN、TT系统中，无电源转换或虽有电源转换但零序电流分量很小的三相四线配电线路，其隔离电器或开关电器不宜断开N线。

”规定，双电源自动切换系统选用三极开关无可非议。

然而该双电源自动切换系统暂时借用于展示区样板房户内配电，用于负载波动较大的三相不平衡负载，根据规范JGJ/16-92《民用建筑电气设计规范》“8.5.13在含有较大零序电流分量的TN、TT系统的线路中，进行电源转换或联络用的功能性开关电器应将N线与相线一起断开或接通，且不应使这些线路并联运行（除非该装置是为这种情况特殊设计的）。

”规定，双电源自动切换系统选用三极开关，就不合规范要求。

按照施耐德万高(天津)电气设备有限公司产品要求，“两台断路器的主回路相序必须一致，三极开关必须将系统中性线接入开关中性线端子。

”“四极开关的中性线应各自接到‘常用电源’、‘备用电源’断路器的进线端，不得将中性线共用。

”
2、技术原因分析：
在市电电网中，由于发电机、电力电容器、电抗器等非线性设备和器件的存在，设备结构及运行操作过程会在三相交流电路中产生非正弦高次谐波。

电网中大量电力电子装置的使用也是主要的高次谐波源。

目前，常用的整流电路几乎都采用可控硅整流电路或二极管整流电路。

其中，三相桥式和单相桥式相控整流电路产生的谐波对电网的污染最为严重，同样直流侧采用电容器滤波的二极管整流电路，也是严重的谐波源。

电网中高压钠灯、汞灯、金属卤化物灯及荧光灯的伏安特性是严重非线性的，因此也会引起严重的谐波电流，其中3次谐波含量最高。

如果荧光灯还接有补偿无功功率的电容器，3次谐波电流还有可能引起谐振而使谐波放大，使得电压波形也发生严重畸变。

在实际的TN-S系统中，各相谐波不一定相等，但零（N）线中的3次谐波的有效值等于三相代数和。

当三次谐波严重时，这个电流完全可能大于相线电流使零（N）线长期发热而烧毁。

经调查得知，双电源系统零（N）线烧毁事故发生在夜间。

当天下班后，展示区样板房负荷电源没有关闭，空调及灯光等负荷仍然通电运行，由正常电源负担。

根据调查结果及现场情况分析，夜间大部分电力负荷停用后电网电压偏高，同时展示区样板房负载都是单相负荷，主要是空调、日光灯及电子节能灯，由于气体放电灯具电子镇流器的非线性，电流波形畸变产生大量高次谐波，其中三相平衡使用时，3倍数的高次谐波迭加，使中线电流不为零。

三相不平衡时，且谐波较多，零序电流分量很大；而备用电源因夜间停工施工现场已没有任何负荷，三相电压严重偏移。

中性线中将产生一个位移电流，它等于三相基波电流的矢量和，在这种情况下，并接于零（N）线端子排的两条电源零（N）线流过的电流远远超过其额定电流而发热，最终起火燃烧，造成电气火灾事故。

3、现场管理缺失：
假若施工图设计时双电源自动切换系统就选用四极开关，事故就不可能发生。

假如两回路临时供电电源零（N）线不并接同一零（N）线端子排，也不会发生电气火灾事故。

当然，双电源自动切换系统也不能充分发挥作用。

假如监理工程师能够及时发现这种不合规范的做法，并及时制止，加以妥善处理，事故完全可以避免。

按照建设项目监理程序规定,开发商项目部直接给施工单位安排工作欠妥，现场增加工程，应知会监理工程师；项目建设施工现场的临时供电方案，应经监理工程师审查并同意；而展示区样板房临时配电工程方案本身就存在技术问题，又未经监理工程师审核同意，就私自进行施工安装；临时配电系统施工安装完毕，又未经监理工程师检查验收，发生事故是必然的。

随意借用工程实体部分成品用于临时配电工程使用，这种行为不可取；监理工程师对施工现场控制不严，也是事故发生的因素。

开发商项目展示区管理不善，也是发生事故的因素，假如展示区样板房工作人员下班后关掉电源，也许不会发生事故，但事故隐患始终存在。

四、结论及建议
这起事故由开发商项目管理部一手导演，由施工单位组织实施，属人为电气安全事故，一切后果自然由开发商承担。

这种事故起因是由于对建筑电气专业有关设计规范掌握不够、电气专业技术业务水平较低及建设工程管理程序错位而导致，其后果是
非常严重的，其损失是难以估计的。

为保证重要负荷供电的连续性及可靠性，双电源自动切换开关电器的应用需求已越来越大，技术性能要求也越来越高，对产品的合理选择就变得更加重要。

因为产品的技术水平高低以及先进性和可靠性如何，将直接影响着各重要场所用电的安全与可靠，这已成为低压配电系统中不可缺少的一个重要组成部分。

所以在电气工程设计中设计人员应熟悉和了解双电源自动切换开关电器的类型、组成与工作原理、主要特点及功能等，以便在满足系统功能的原则下正确选择及合理应用。

建议双电源切换系统设计选用及使用必须严格遵守规范JGJ/16-2008《民用建筑电气设计规范》7.5.4 三相四线（0.4/0.23KV）电力系统中四极开关的选用原则：
1.正常供电电源与备用发电机之间的转换开关应用四极开关。

2.带剩余电流动作保护的双电源转换开关应采用四极开关。

在同一接地系统中，两个电源转换开关带剩余电流动作保护其下级的电源转换开关应采用四极。

3.在两种不同接地系统间电源切换开关应采用四极开关。

4.TN-C系统严禁采用四极开关。

5.保证电源转换的功能性开关电器必须作用于所有带电导线，且必须不可能使这些电源并联，除非该装置是为这种情况特殊设计的。

在有总等电位联结的情况下，TN-S、TN-C-S系统一般不需要设四极开关。

6.TT系统的电源进线开关应采用四级开关。

7.IT系统中当有中性线时应采用四极开关。

在工程管理过程中，电气系统设备从采购、制造、安装、验收都必须严格遵守相关标准、规范，严格按照项目建设工程安装施工管理程序，避免电气安全事故发生，确保建设项目预期完成。

参考文献
王金元，住宅配电系统四极开关N极烧断的故障分析建筑电气，2002（2）P9～11 。