斷零防範安全分析論文參考
斷零防範安全分析論文參考
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，如果中性線未斷線，會發現三個電壓並沒有多大的差異。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於三根相線上不同負載電流產生不同的電壓降。而按照規範規定，相線和中性線上的總電壓降最多不超過5%，所以僅是三相負載不平衡是不會燒壞某相內的裝置的。
先假設白熾燈泡前的中性線因故中斷，如圖1中所示，則150W和15W燈泡成為串聯後接在一個380V單相迴路中。我們知道白熾燈泡基本上個電阻性負載，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。從圖可知三相迴路相間電壓仍為380V不變，負載側的中心點由O點轉移到O’點，中性線對地電壓達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。電視機電壓過高時將因鐵損增大而發熱，電壓過低時則因銅損增大而發熱，這都使發動機絕緣老化加速而縮短壽命。所以發生“斷零”時發動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”燒裝置的危險還在其隱蔽性，因為“斷零”後雖然裝置壽命縮短，但在開始的一段時間內燈泡依然亮，電動機依然轉，人們難以即使發現故障而加以排除，待裝置大量燒燬後才發現是“斷零”引起，這時為時以晚。
二．“斷零”燒壞裝置事故的預防
不少同行認為將中性線做重複接地後，用大地通路代替中斷的中性線作返回電源的通路，可避免燒裝置事故。經相量分析和計算知這是不可能的。因中性線阻抗以若干毫歐計，而大地通路阻抗則以若干歐計，相差懸殊，“斷零”後三相電壓依然嚴重不平衡，只是程度稍微輕一些而已。
根據國外經驗，防“斷零”燒裝置事故不能用開關型防護電器切斷電源的'方法來防止，只能在線路的選用和敷設上採取各種措施，儘量減少“斷零”的發生來防止“斷零”燒燬裝置。例如IEC標準規定PEN線只能用在固定安裝的電器裝置內，不論相線截面多小，PEN線的截面不得小於10平方毫米銅線或16平方毫米鋁線，以保證其機械強度，防止“斷零”。例如一三相四線迴路的導線可用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。這是因為在TN系統中如果PEN線折斷，不但電氣裝置失去接地，還可因“斷零”而導致大量單相裝置燒壞，後果十分嚴重。
美國對住宅“斷零”事故的防範最為重視，因住宅內最容易發生電氣事故。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迴路供電，而不用三相迴路供電。這樣就從根本上杜絕了三相四線迴路因“斷零”而招致的燒裝置事故的發生。
在我國廣泛採用低壓三相四線供電的條件下，為防範“斷零”燒裝置事故，在電氣線路的設計、安裝和管理中應注意到以下幾點：
在三相四線迴路中應適當放大中性線和PEN線的截面，以保證其機械強度，特別是從電杆到建築物電源進線口的一段架空引入線，應按規範要求銅線不小於10mm2，鋁線不小於16mm2。
採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線質量，以確保中性線接頭的導電良好，應特別注意提高鋁線的連線質量，因鋁線的表面極容易因氧化或腐蝕而不導電。
在中性線上儘量減少線路端子連線和接頭，並儘量少串入開關和觸頭，以防因其接觸不良而增加“斷零”的危險。
嚴禁在三相四線迴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，透過在實際工作中不斷的學習和實踐，以及不斷的在工程中跟有經驗的工程師的學習，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，企業和個人帶來不可估量的損失。所以在技術上首先做到設計合理，盡最大能力避免事故的發生。
下面談談對電氣系統中的地線的一些認識。如果我們將多個電子裝置接入到電氣系統，電源的質量就變得非常重要，“質量”可以有多種含義，穩定得電壓和沒有畸形的波形是電氣系統最期望的兩大指標。接地會影響電壓穩定性，對人身安全非常重要。
地線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線在一起。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.電源質量
接地系統允許所有裝置具有相同的基準電壓。這樣能幫助電子裝置正常執行，防止在通訊線路、絕緣或其它連線上流通有害電流。
現在讓我們進一步研究安全問題。考慮下列系統包含電壓源（變壓器或發電機）的電源系統與一個隔離開關或配電盤相連。一個用電裝置由此配電盤供電。一旦電路形成，電流流經用電裝置，使之執行。地線將用電裝置的框架與配電盤外殼相連。這種外殼連線到地線上（通常是中線），依次連線導變壓器的接地端子上。如果出現故障（或短路），電線允許電流透過。這種電流比通常負荷大許多，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。
假設地線斷了。如果出現故障，由於接地迴路斷開沒有電流透過地線。地線斷開可能是由非法切斷一個插頭，鬆散的連線，金屬管連線不正確或許多其它原因所引起的。這種故障使用電裝置的外殼帶電。如果同時接觸了這個用電裝置和建築物鋼結構，或其它管線系統，甚至潮溼的混凝土地板，將形成一個迴路，電流將流經人體，使人受傷或電死。
許多規範允許使用金屬管作為地線。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英尺有一個連線，經常使用低階鑄鐵接頭或聯結器。對於長分支迴路，金屬管的阻抗可能限制故障電流，以至於過電流保護裝置不能正確工作。基於這個原因我們相信銅接地線應該用於每個動力迴路。
這種銅地線的第兒個好處是它能為所有連線裝置提供等電位連線。這常常使計算機或其它製造商所要求的所謂隔離地線不必要。