在图1中, 当N 和O点断开, 即零线断路时, 为维持三相电流的向量和等于零, 负荷中性点必产生位移。电源侧残余的中性线(N 点)与负荷侧残余的零线(O 点)之间将有电压, 计算为

UNO = (UAN *YA + UBN *YB + UCN *YC ) / ( YA + YB +YC + YN ) ( 5)

式中YA , YB, YC, YN F分别为A, B, C相及中性线N 上的导纳。

此时, 假定三相负荷阻抗关系为:

YB = 2YA, YC = 3YA

因零线断路, 所以YN = 0, 将上述数据代入式中,得:

由计算结果可知, 在负荷不平衡的三相电路中, 零线断路, 负荷的中性点就向负荷少的方向偏移, 于是使各相负荷所得到的相电压发生变化。负荷多的那一相,负荷电压降低; 负荷少的那一相, 负荷电压则升高。

4 零线安装运行注意事项

三相四线制电力线路在运行中, 应当严禁发生零线断开和接触不良的情况。在线路设计、安装和运行维护中应注意以下几点:

1)三相负荷严重不平衡的电路中, 应按照实际的电流设计或改造零线, 零线的截面应在相线的70% ~100%, 在可能的情况下, 通过设计、安装或运行中根据负荷变化情况的调整, 尽量使三相负荷平衡;

2)零线、相线上的所有连接均应可靠, 符合国家规范, 连接部分的接触电阻不能大于同长度的相同材质导线的电阻, 避免不同材质导线的直接连接, 禁止采用铝线的直接对接;

3)中性点应保证可靠引出, 即电力变压器二次侧内部中性线引出线不得断路;

4)一些非线性负荷(如微波炉、电子镇流器, 尤其电焊设备)的谐波分量很大, 最大将超过30% 额定电流, 加上三相负载不平衡, 零线上的电流过大, 可达2倍多额定电流, 此时应加粗零线(大于相线的截面) ,必要时采用可抵制谐波的变压器;

5)加强巡视和维护线路, 避免外部机械损伤(如大风、冰雪、碰撞电线杆、人为等原因)造成零线中性线断路;

6)采用在供电线路上零线多处重复接地的方式;

7)零线上禁止接保险和开关。

5 小结

零线是保证三相四线制供电系统正常运行的关键, 对于单相设备而言, 一根相线发生断路故障, 并不影响其他相负荷的正常运行; 但零线断路, 单相负荷的正常工作状况就会遭到破坏, 并在零线上产生危险的电压, 危及人身和设备安全。因此, 在现行的供配电系统中, 保障零线的安全可靠非常重要。

参考文献:

[ 1] 刘介才. 供配电技术[M ] . 北京: 机械工业出版社, 2005

[ 2] 苏文成. 供配电技术[M ]. 北京: 中国水利水电出版社, 1984

[ 3] 陈家斌等. 电工速查手册[M ]. 郑州: 河南科技出版社, 2007

[ 4] 霍大勇. 导线安全载流量的估算[ J]. 矿山机械, 2008, 24

[ 5] 霍大勇. 照明线路电流和导线线径的估算[ J] . 矿山机械, 2009( 6)