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(lái)簡(jiǎn)單分析。圖中相線(xiàn)L1未帶負載，L2帶-150白熾燈泡，L3帶-15W白熾燈泡，三相負載非常不平衡。若以電壓表測量三相電壓，如果中性線(xiàn)未斷線(xiàn)，會(huì )發(fā)現三個(gè)電壓并沒(méi)有多大的差異。這是因為這三相都是相同的220V繞組電壓供電，他們的電壓差異只在于三根相線(xiàn)上不同負載電流產(chǎn)生不同的電壓降。而按照規范規定，相線(xiàn)和中性線(xiàn)上的總電壓降最多不超過(guò)5%，所以?xún)H是三相負載不平衡是不會(huì )燒壞某相內的設備的。
先假設白熾燈泡前的中性線(xiàn)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，負載側的中心點(diǎn)由O點(diǎn)轉移到O’點(diǎn)，中性線(xiàn)對地電壓達190V（在TN系統中，它可引起電擊事故），而空載的L1相電壓則高達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(shuō)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，則按上式計算其壽命將縮減為1.9h。電視機顯象管燈絲的壽命在此情況下也難免有很大程度的縮減。電視機電壓過(guò)高時(shí)將因鐵損增大而發(fā)熱，電壓過(guò)低時(shí)則因銅損增大而發(fā)熱，這都使發(fā)動(dòng)機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重。
“斷零”燒設備的危險還在其隱蔽性，因為“斷零”后雖然設備壽命縮短，但在開(kāi)始的一段時(shí)間內燈泡依然亮，電動(dòng)機依然轉，人們難以即使發(fā)現故障而加以排除，待設備大量燒毀后才發(fā)現是“斷零”引起，這時(shí)為時(shí)以晚。
二．“斷零”燒壞設備事故的預防
不少同行認為將中性線(xiàn)做重復接地后，用大地通路代替中斷的中性線(xiàn)作返回電源的通路，可避免燒設備事故。經(jīng)相量分析和計算知這是不可能的。因中性線(xiàn)阻抗以若干毫歐計，而大地通路阻抗則以若干歐計，相差懸殊，“斷零”后三相電壓依然嚴重不平衡，只是程度稍微輕一些而已。
根據國外經(jīng)驗，防“斷零”燒設備事故不能用開(kāi)關(guān)型防護電器切斷電源的'方法來(lái)防止，只能在線(xiàn)路的選用和敷設上采取各種措施，盡量減少“斷零”的發(fā)生來(lái)防止“斷零”燒毀設備。例如IEC標準規定PEN線(xiàn)只能用在固定安裝的電器裝置內，不論相線(xiàn)截面多小，PEN線(xiàn)的截面不得小于10平方毫米銅線(xiàn)或16平方毫米鋁線(xiàn)，以保證其機械強度，防止“斷零”。例如一三相四線(xiàn)回路的導線(xiàn)可用3×4mm2+1×10mm2銅線(xiàn)。PEN線(xiàn)截面不是相線(xiàn)截面的1/3或1/2，而是2.5倍。這是因為在TN系統中如果PEN線(xiàn)折斷，不但電氣設備失去接地，還可因“斷零”而導致大量單相設備燒壞，后果十分嚴重。
美國對住宅“斷零”事故的防范最為重視，因住宅內最容易發(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?jiǎn)蜗嗷芈饭╇�，而不用三相回路供電。這樣就從根本上杜絕了三相四線(xiàn)回路因“斷零”而招致的燒設備事故的發(fā)生。
在我國廣泛采用低壓三相四線(xiàn)供電的條件下，為防范“斷零”燒設備事故，在電氣線(xiàn)路的設計、安裝和管理中應注意到以下幾點(diǎn)：
在三相四線(xiàn)回路中應適當放大中性線(xiàn)和PEN線(xiàn)的截面，以保證其機械強度，特別是從電桿到建筑物電源進(jìn)線(xiàn)口的一段架空引入線(xiàn)，應按規范要求銅線(xiàn)不小于10mm2，鋁線(xiàn)不小于16mm2。
采取有效的措施防止中性線(xiàn)承受過(guò)大的張力。
注意中性線(xiàn)接頭的連接質(zhì)量，以確保中性線(xiàn)接頭的導電良好，應特別注意提高鋁線(xiàn)的連接質(zhì)量，因鋁線(xiàn)的表面極容易因氧化或腐蝕而不導電。
在中性線(xiàn)上盡量減少線(xiàn)路端子連接和接頭，并盡量少串入開(kāi)關(guān)和觸頭，以防因其接觸不良而增加“斷零”的危險。
嚴禁在三相四線(xiàn)回路的中性線(xiàn)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(xiàn):安全壽命的保障
參加工作以來(lái)，通過(guò)在實(shí)際工作中不斷的學(xué)習和實(shí)踐，以及不斷的在工程中跟有經(jīng)驗的工程師的學(xué)習，意識到在工程中安全的重要性，不僅是在結構施工中，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(lái)不可估量的損失。所以在技術(shù)上首先做到設計合理，盡最大能力避免事故的發(fā)生。
下面談?wù)剬﹄姎庀到y中的地線(xiàn)的一些認識。如果我們將多個(gè)電子裝置接入到電氣系統，電源的質(zhì)量就變得非常重要，“質(zhì)量”可以有多種含義，穩定得電壓和沒(méi)有畸形的波形是電氣系統最期望的兩大指標。接地會(huì )影響電壓穩定性，對人身安全非常重要。
地線(xiàn)將電氣系統的所有帶電部分或電氣系統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。這種接地系統具有兩個(gè)目的：
1.安全
接地系統為故障電流提供低阻抗路徑。這樣允許過(guò)電流保護裝置（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
接地系統允許所有設備具有相同的基準電壓。這樣能幫助電子設備正常運行，防止在通訊線(xiàn)路、絕緣或其它連接上流通有害電流。
現在讓我們進(jìn)一步研究安全問(wèn)題�？紤]下列系統包含電壓源（變壓器或發(fā)電機）的電源系統與一個(gè)隔離開(kāi)關(guān)或配電盤(pán)相連。一個(gè)用電設備由此配電盤(pán)供電。一旦電路形成，電流流經(jīng)用電設備，使之運行。地線(xiàn)將用電設備的框架與配電盤(pán)外殼相連。這種外殼連接到地線(xiàn)上（通常是中線(xiàn)），依次連接導變壓器的接地端子上。如果出現故障（或短路），電線(xiàn)允許電流通過(guò)。這種電流比通常負荷大許多，可以使斷路器馬上跳開(kāi)。這樣安全地清除了故障，將對人體的安全侵害降至最小。
假設地線(xiàn)斷了。如果出現故障，由于接地回路斷開(kāi)沒(méi)有電流通過(guò)地線(xiàn)。地線(xiàn)斷開(kāi)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。這種故障使用電設備的外殼帶電。如果同時(shí)接觸了這個(gè)用電設備和建筑物鋼結構，或其它管線(xiàn)系統，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。
許多規范允許使用金屬管作為地線(xiàn)。當前的許多設計者不再相信金屬管適合這種應用。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(cháng)分支回路，金屬管的阻抗可能限制故障電流，以至于過(guò)電流保護裝置不能正確工作�；谶@個(gè)原因我們相信銅接地線(xiàn)應該用于每個(gè)動(dòng)力回路。
這種銅地線(xiàn)的第兒個(gè)好處是它能為所有連接設備提供等電位連接。這常常使計算機或其它制造商所要求的所謂隔離地線(xiàn)不必要。
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