断线保护装置对人身设备的保护

1、第一章 绪论第一章 绪论随着经济的快速发展，社会的不断进步和人民生活的日益改善，工业和民用建筑、办公楼及居民住宅等场所的用电数量呈快速增长态势，负载的性质也发生了较大的变化，由以往的线性负载为主，变成了非线性负载比例明显增大的状况，由此容易形成三相负载不平衡并致使中性线电流过大，而三相四线制供电系统中，中线的作用是：当三相负载不对称时，中线提供各相电流的回路。如果中线断了，不平衡的三相负载使得中性点转移，使负载最少的那一相电压最高负载因过电压损坏，而负载多的那一相电压过低无法工作。因此三相四线制供电的中性线的作用就显得极为重要，确保它的合理选择与正常运行是日常供用电工作中的重点。目前，已存在的

2、文献，对中性线断线的原因，危害已经进行了简要分析，但内容比较简单，分散。本文对其各种文献的内容进行了整理和整合，方便读者能直接了解三相四线制供电系统中中性线的作用和其断线后的各种情况，原因。让读者可以有个全面的了解。本文先对中性线、地线以及零线进行了区分，并讲述了他们之间的联系。再讲述了发生中性线断线后会引起的各种危害。然后主要对三相四线制供电系统中如果中性线发生断线，进行分析。对引起中性线断线的原因如三相负载不平衡引起的中性点位移和高次谐波电流对对中性线的影响进行举例分析。通过分析找出如何计算中性线的电流以及中性点位移和谐波电流引起中性线故障的过程进行分析，最后得出应该如何合理正确的选择中性

3、线以及如何正确安装中性线。并且通过分析找出预防中性线断线的措施，例如中性线重复接地，严禁在中性线上装设熔断器等。而如果发生断线，也可通过一些保护措施进行保护，例如使用电压继电器作取样元件和交流接触器组成保护单元。从以上分析可知，中性线在三相不对称负荷中的作用是保证三相负荷电压降对称的基本条件。一根相线发生断路故障，最多使该相负载供电中断，对负载的安全并不构成危害，但中性线断路，单相负荷的正常工作状况就会遭到破坏，轻则无法正常发挥作用，重则烧坏电器设备。因此，保障中性线的安全可靠非常重要。从这个意义来说，中性线的安全比起相线更为重要。所以通过以上我们可以知道中性线是三相电源与负载连接方式的桥梁和

4、依据，三相四线制线路中，由于实际存在的三相负载不平衡，以及非线性负载比例的不断增大，形成的不平衡电流及零序电流，可能引起中性线的过载、发热，甚至烧毁断线，使三相负载的工作状态遭到破坏，严重威胁各种用电设备的安全。采取加强管理。尽量平衡三相负载加大中性线截面积和以铜代铝，以及采用必要的保护电路等防范措施，能有效地解决中性线断线和由此带来的用电设备安全及火灾等问题，从而确保人们正常的生产、生活用电。23第二章 相线断线对人体的作用第二章 相线断线对人体的作用触电事故是指人体触及带电体，电流通过人体的电气事故。电流通过人体内部的触电叫电击。电流的热效应、化学效应和机械效应，对人体的局部伤害叫电伤。电

5、伤也属于触电事故，但与电击比起来严重程度要轻一些。2.1 电击电击是指电流通过人体内部，破坏人体的心脏、肺部以及神经系统的正常功能以致危及人的生命。在通电电流较小，通电时间不长的情况下，电流引起心室颤动是电击致死的主要原因；在通电电流更小的情况下，通电时间较长，窒息也会成为电击致死的原因。因此，绝大部分触电死亡事故都是电击造成的。通常所说的触电事故，基本上是指电击而言的。按照触电的形式分为三种情况： 单相触电。如图示 图2.1 单相触电单相触电是指人体在地面或其它接地导体上，身体某一部位触及一相带电体的触电事故，大部份触电事故都是单相触电事故。单相触电事故的危险程度与电网的结构和运行方式有关，

6、在一般情况下，接地电网里的单相触电比不接地电网里的危险性大。 两相触电。如图示图2.2 两相触电两相触电是指人体两处同时触及两相带电体的触电事故。其危险一般比较大。 跨步电压触电。如图示 图2.3 跨步电压触电跨步电压触电是指人在接地点附近，由两脚之间的跨步电压引起的触电事故。高压电线、电器故障接地处，或有大电流流过的接地装置附近，都可能出现较高的跨步电压。2.2 电击的三种作用的分析 电热作用 电流通过任何物体都要发热，称为电流的热效应。电流通过肌体组织时，一部分电转换成热能，可引起肌体烧伤和碳化。碳化后肌体电阻显著降低，通过的电流更大。因此，触电时间越长肌体的损伤越严重。 电解作用 电流通

7、过导电的液体时，可以使体内的化合物电解。水是氢和氧化合物的物质，在电流作用下，在阳极产生氧的气泡，在阴极产生氢的气泡。在肌体组织内电流的电解作用也产生气泡，电流通过肌体组织同样会使化合物分解，例如：皮脂可以分解为脂肪酸。 电机械作用 电流产生的蒸汽和气体，以及电能转变为机械能，引起组织机械性损伤。例如：伤口的形成以及骨折等现象。2.3 电伤电伤是指由电流的热效应，化学效应或机械效应对人体造成的伤害，电伤多见于肌体外部，而且往往在肌体上留下伤痕。电弧烧伤是最常见也是最重的电伤。在低压电网，带负荷（特别是感性负载）拉开裸露的刀开关时， 发生弧光短路，烧伤人的手部和面部。在高压电网误操作，带负荷拉刀

8、闸，会产生强烈的电弧，导致严重的烧伤；人体过分地接近带电体，当小于放电距离时，发生电击穿，产生强烈的弧光放电。2.4 电伤的三种类型 真正的电损伤。它是流经肌体的电流通过肌体组织器官所造成的损害。电流入口的伤口是烧焦而凹陷的；而电流出口的电流是干燥的，好像是被电流戳穿的样子。它下面的肌体组织损坏，肿胀而十分明显。引起电损伤真正的原因，是电流经过肌体组织时产生了热。电流沿着血管流动，形成血栓，这种情况是常见。触电后不久似乎还有生活的能力，但可能几天后会变成缺血的情况，最终发生坏疽。肌肉的坏死，通常是很不规则的。当电流通过肌肉时，造成肌肉组织损坏，也有大量肌红蛋白从尿排出，肌红蛋白甚至可以引起肾功

9、能衰竭等病状。 电弧烧伤 当电流从接触点颈入人体表面进入大地产生电弧时，引起电弧烧伤。从导电体到皮肤产生电弧主要是通过高电压电流所致，电弧温度高达3000。所以烧伤通常很严重。 火焰烧伤 电火花或电弧点燃衣服，产生火焰烧伤，火焰烧伤的区域常常比其它电损伤更广泛。以上三种情况，往往在同一触电者身上同时存在的。第三章 中性线断线的危害第三章 中性线断线的危害3.1 中性线(零线)和地线当发电机三相绕组的末端连在一起，这个连接点称为中性点N，也称作零点。从中性点引出的导线称为中性线，也称作零线。从三相绕组的始端引出的三根导线称为相线，也称作端线，俗称火线。如果负载中性点与大地相连，引出的导线又可称为

10、地线。这样，从三相绕组的始端和中性点共引出四根导线，这种电源供电方式称为三相四线制电路。中性线(零线)和地线是不同的概念：(1)从结构上看，它们的接地点不同，零线是从最近的发电机或变压器 中心点接地，对地电位不一定为零，和本地的接地可能有一定的电位差；而地线(PE)使用的是电器的最近点接地，对地电位为零，且要根据具体要求重复接地。 (2)从原理上讲，零线主要应用于工作回路。由于它所产生的电压等于线阻乘以工作回路的电流，对于远距离的输电，如线电阻大于4的话，零线产生的电压就不可忽视，安全措施也不可靠了【1】。而地线不用于工作回路，只作为保护线。 利用大地的绝对零电压，当设备外壳发生漏电，电流会迅

11、速流人大地。通常220 V单相回路中的一根称火线(或相线)， 而另一根称零线(或地线)，火线与地线的这种称法只是实用中的一种俗称，严格地说应该是，如果该回路的中性点接地，则称“零线”；若不接地，则应称“中性线”，以免与接地中的“地线”相混淆。简单地说，中性线和零线都是从电源的中性点引出来的导线。中性点直接接地而取得大地的参考零电位后引出来的导线叫零线；中性点没有接地 引出来的导线则叫中性线；和大地接通的导线叫地线，即用电线连接一块埋人地下l m 以上的金属板。中线即此线电势处于其他线的中间或中心，而零线即此线上电压为零。3.2 中线线与相线的联系 对于三相线路中其中的一根相线即单相电路来说，中

12、性线是提供这根相线电流的“回路”线，如果中性点在不接地系统中，它对地的电压是不为零的。中性线是指在“星形接法”的三相交流电路中，连接三根相线的一条“公共回线”，在严格地绝对对称 (也称平衡)的三相交流负载中，这根中性线为零电位，也就是电压为零。但实际上多个单相负载接到三相电路中构成的三相负载不可能完全对称。为了防止负载不平衡而使中性线带电，则要将中性线接地。而接地线不是指电流回路中的线，它是一根保护线，零线接地，中性线接地，设备外壳保护接地等都是指这根线，不参与设备的运行，正常时不提供电流的回路。零线有时会电人，当火线上有电，但设备不工作时，可能远处零线断开；从断点靠近设备一端的零线电压是22

13、0V，即零线变为火线。3.3 中性线在三相四线制供电系统中的作用及中性线断线的危害 3.3.1 中性线的作用当中性线存在时，负载的相电压对称总是等于电源电压的相电压，这里中性线起着迫使负载相电压对称和不变的作用。因此，当中性线的阻抗等于零时，即使负载不对称，但各相的负载电压仍然是对称的，各相负载的工作彼此独立，互不影响，即使某一相负载出了故障，另外的非故障的负载照常可以正常工作。只是与对称负载不同的地方就是各相电流不再对称，中性线内有电流存在，所以中性线不能去掉。当中性线因故障断开了，这时虽然电压仍然对称，但由于没有中性线，负载的相电压不对称了，造成有的负载的相电压偏高，有的负载相电压偏低，可

14、能使有的负载因电压偏高而损坏，有的负载因电压偏低而不能正常工作。 实践证明，在负载不对称的情况下又没有中性线，就形成不对称负载的三相三线制供电。但由于负载阻抗的不对称，相电流也不对称，负载相电压也自然不对称。当各相负载阻抗变化时，相电流和相电压都随之而变化，灯光会有暗有亮，其他用电器也不能正常工作。下面通过一个实例来分析和讨论中性线的作用。 图3.1 L1短路情形由于L1相的电灯组R1被短路，其上所加电压为零，如中性线也断开的话，此时负载的中性点N即为L1，因此L 2相电灯组R2两端的电压 u2 是 L1与L2线 电压，L3相电灯组R3两端的电压u3是L3与L1线电压，均为380 V，超出了电

15、灯的额定电压220V，因此L2与L3容易烧损，这是不容许的。从以上例子可以看出，负载不对称而又没有中性线时，负载上可能得到大小不等的电压；有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以三相四线制星形连接电路中，一般情况下中性线是不允许断开的。即中性线的作用就在于使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保中性线在运行中不断开，其上不允许接保险丝，也不允许接刀闸。3.3.2 中性线断线的危害在三相四线制供电系统中，通常中性线阻抗总是忽略不计，中性线电压降为零，各相负载的相电压恒等于电源的相电压，并与负荷的变化无关，负载端电压保持

16、对称状态。三相如有一相发生断路只会影响本相，其它相电压仍保持不变。接在另外两相上的设备仍能正常工作，但是，三相四线制供电系统中的中性线发生断路故障后，如三相负载不对称，则会产生中性点偏移，致使三相电压不平衡，有的相电压将会过高，可能烧毁用电设备；有的相电压会过低，使设备不能正常工作。(1) 中性线正常情况与断线情况比较图1.2为正常情况图3.2 纯电阻电路图 图3.3 中性线断路电源电压三相对称，尽管三相负载不对称，但因负荷中性点O与电源的中性点N 直接连接，若中性线的阻抗忽略不计，则O点与N点等电位，因此三相负荷电压仍然对称。因为负荷电压降等于电源电压与中性线上的电压降的向量差，即： UAO

17、= UAN-UNO UBO= UBN-UNO （1.1） UCO= UCN-UNO -UNO = INZN 式中，IN 为流过中性线的电流； ZN为中性线阻抗。若ZN=0 ，则UNO=0 。三相负荷电压降等于三相电源电压，三相负荷电压保持对称。(2)中性线断路由于某种原因中性线断路，为维持三相电流的向量和等于零，负荷中性点必产生位移，如图1.3 （X 表示断开）。UNO可由中性点位移公式求出：UNO= (UAN YA +UBN YB +UCNYC )/( YA +YB +YC +YN) (1.2)式中，YA 、YB 、YC 、YN为A 、B、C 相及中性线N 上的导纳在图3中，假定三相负荷阻抗

18、关系为：RB =1/2 RA，RC=1/3 RA ，YB =2YA ，YC =3YA因中性线断路，所以YN =0，将上述数据带入式（1.2）得：则由计算结果可知，在负荷不平衡的三相电路中，一旦中性线断路，负荷的中性点就向负荷大的方向位移，于是使各相负荷的电压发生变化。负荷大的那一相，负荷电压降则降低，使设备不能正常的工作；负荷小的那一相，负荷电压降则升高，容易烧毁电气设备。3.4 中性线断线原因分析在380/220V的低压三相四线制供电线路中，若三相负载不平衡，则必须使用中性线通过电流的方法来维持每相负载的正常工作。当三相不平衡程度变大时，即三相负载的阻抗值相差较大，中性线对地的电位就会变大(

19、即产生零点漂移)，中性线流过的电流就越大。如中性线截面积足够大，中性点的位移越小，三相负载各自的工作状态就越正常。若中性线截面积偏小，容易导致某相负载电压过高。而另外一相负载电压则偏低。随着时间的延长，不仅引起中性线过载、发热、烧断，而且影响各相负载的安全运行。负载轻的相电压升高至超过允许值时，会发生用电设备损坏的事故。负载重的相则电压降低至允许值以下，导致用电设备不能正常工作。在分析中性点位移之前，我们可以先用平行四边形的画法利用数学和比例计算中性点的电流。例如U相电流是10A，V相电流是20A，W相电流是30A。则如图2.1 所示： 画出OU,OV,OW相量。各线长度按长短比例画出，即OU

20、线代表10A，OV线代表20A，OW线代表30A，各相位相差120。以OU，OV线为边作出平行四边形，对角线 OD长度即代表U相V相电流之和。 再以OD,OW线为边作出平行四边形，对角线OE即代表三相电流之和， 即是中性线上的电流数值。经计算得知中性线上的电流约为17A。图3.4三相四线制中性线电流相量图现分3种情况用实例说明中性点的电位偏移情况，已知线路如图2.2所示。图3.5 中性点电位偏移情况线路图线路电阻： 负载阻抗：，各相总阻抗：各相导纳：以电压UA做参考相量，依顺时针方向UB、UC三相电压依次为：（1）第1种情况三相负载不平衡，但接有中性线时，电源中性点与负载中性点之间的电压为：负

21、载端三相相电压分别为：即有：从上述计算结果和相量分析可以看出，在三相四线制系统中，只要负载不平衡，负载相电压就会不平衡；各相负载阻抗差值越大，相电压相差就越大。不论有无中性线，只要三相负载不平衡，中性点O都会偏移。一般来说，偏移量都不算太大，三相相电压仍在允许的范围内，不会影响电器设备的正常使用。三相相电压的相量图见图2.3。图3.6 三相相电压相量图（2）第2种情况如中性线断开，负载端中性线又没有重复接地与第1种情况相同，线路各相阻抗不变。此时：负载端三相相电压分别为：即有：，从以上计算结果得知，在中性线断开的情况下，负载端中性点电位的偏移量比中性线不断时的偏移量要大得多，最低相电压不到10

22、0 V，而最高相电压达到300 V以上。这样的低电压和高电压都将会烧毁电器设备，甚至造成人身伤害。而从以上分析可以看出，相同的不平衡负载，有中性线和无中性线时各相的负载电压相差很大。因此，在三相四线制供电系统中中性线是不容忽视的。在任何情况下，三相四线制中的中性线都不得装熔断器，中性线的线径必须符合低压电器装置规程中的规定，必须连接良好，从而保证中性线的完好。（3）第3种情况对于具有中性线的三相不平衡负载在其负载端，中性线重复接地。与第1种情况相同线路各相阻抗不变，设重复接地点至电源处的接地电阻为4，即：，。经计算得：此时负载端三相相电压分别为：即有：，计算结果表明，在负载端中性线重复接地时，

23、一旦三相负载不平衡，中性点O就会偏移。但是，从以上计算的三相电压值来看，在供电线路中，三相相电压仍在允许的范围内，不会影响电器设备的正常使用。第四章 中性线及相线断线的危害第四章 电气安全装置为了保证电气设备和用电设备的安全运行，防止触电事故，可以采用各种形式的电气安全装置。电气安全装置除用来防止触电，接地等电气事故外，也用来防止火灾、机械伤害等非电气事故。电气安全装置的种类很多，本章仅介绍厂矿企业事业单位中常见的几种电气安全装置。4.1 低压配电系统保护装置低压电气线路或发生过载、短路、欠压、失压、断相等故障，往往可能引起火灾，爆炸和设备损坏等事故，在一定的场合还可能危及人身安全，因此，在低

24、压配电线路和设备上配置适当的过载、短路、欠压、失压、断相等保护装置，是十分必要的。 它能迅速、准确、可靠地切断故障电源，有效地防止电气事故的发生和扩大。 过载保护是党电气线路或设备的负载超过允许范围时，能延时切断电源的一种保护。热继电器和脱扣器是常用的过载保护装置，熔断器可用作照明线路和其他没有冲击负载的线路或设备的过载保护。由于电气设备损坏往往会造成人身事故，故过载保护对保证人身安全有很大的意义。 短路保护是指线路或设备发生短路时，能迅速切断电源的一种保护。熔断器、电磁式过电流继电器和脱扣器都是常用的短路保护装置。在中性点直接接地的三相四线制电网中，当电气设备发生碰壳事故时，短路保护应迅速切

25、断电源，消除设备外壳呈现的危险电压。防止发生人身触电事故。在这种情况下，短路保护装置起着保护人身安全和电气设备安全两方面的作用。 失压、欠压保护是当电源消失或低于某一限度时，能自动断开线路的一种保护。其作用是当电压恢复时，电气设备不致突然起动而造成事故。同时，能避免电气设备在过低电压下勉强运行而遭致损坏，失压、欠压保护由失压、欠压脱扣器等元件执行。漏电保护装置主要是用来防止由于电气设备和线路等漏电引起的触电事故，以及防止单相触电事故，还可用来防止由于漏电引起的火灾事故、监视或切除一相接地故障。4.1.1 漏电保护装置漏电保护装置是最近二、三十年中蓬勃发展起来的。在四十年代和五十年代，国外主要发

26、展电压电压型漏电保护装置，这种形式的漏电保护器，到六十年代未已完全淘汰。目前主要是发展电流动作型漏电保护器。我国漏电保护器到七十年代中期才有发展和应用。漏电保护装置就是通过检测机构取得这两中异常信号。经过中间机构的转换和传递，然后促使执行机构动作，使漏电设备断开电源。有时异常信号很微弱，中间还需增设储能和放大环节。漏电保护装置按信号分为有电流动作型和电压动作型。按中间机构分为直接传动型和间接传动型。4.1.2 电流型漏电保护装置的分类和特点电流动作漏电保护器，按其结构特征和使用方式，主要分为三种类型。只具备检测和判断功能，而不具备开闭主电路功能的漏电保护装置，通常称为漏电继电器。它是由零序电流

27、互感器、漏电脱扣器和输出信号的辅助触电构成。其特点是，检测到触电、漏电故障后继电器动作，但继电器在动作是只能输出一个信号（发报警、指示），或者通过控制触点去操作主开关，本身不具备直接断开主回路电源的功能。 由零序电流互感器、漏电脱扣器辅助触电组合装在一个绝缘外壳中的，称为组合式漏电继电器； 把零序电流互感器和其余两部分分开安装在两个外壳中，而在电气上进行连接匹配使用的，称为分装式漏电继电器。漏电继电器通常可以与带有分励脱扣器的自动开关，或交流接触器组成分装式的漏电开关。当漏电继电器检测到漏电信号后，辅助触点动作，控制自动开关分励脱扣器或接触器电磁线圈的供电回路，使自动开关或接触器断开，切断主回

28、路，从而达到漏电保护的目的。漏电继电器也可以控制指示灯或者峰鸣器等声、光元件组成漏电报警装置。当发生漏电时，不断开主回路，仅发出声、光指示警告操作人员应及时进行检修，它通常在要求连续供电的流水工艺过程中，或一些重要的负载供电上。分装式漏电开关，一般容量比较大，动作电流较大，适宜于低压电网的总保护或主干线保护，主要作为接地、漏电保护。和电气设备金属外壳白噢虎接地设施相配合，可以达到良好的间接接触保护。 将零序电流互感器和漏电脱扣器以及主开关组合安装在一个外壳中，同时具备检测、判断和分断电路功能的漏电保护装置，成为组合式漏电开关，简称漏电开关。根据漏电开关保护功能的多少，分为以下几种： 不带过电流

29、保护的漏电保护器。它只具有漏电保护功能，在安装使用时，其电源必须配装相应的过电流保护装置，如熔断器。它体积小、结构简单、价格便宜，适用于家庭使用。 带过载保护的漏电保护器。 带短路保护的漏电保护器。带短路和过载保护的漏电保护器。另外有的漏电保护器，还具有过电压、欠电压和自动重合闸的功能。近几年，有些国家正在积极发展一种并装式漏电开关。即把漏电保护部分组装在一个单独的绝缘外壳中，和带过载、短路的线路保护开关并和在一起，组成单极、二极、三极、四极漏电开关。它体积小，分断能力强，制造、安装方便。带过电流保护的漏电开关使用时，一般不需要配备熔断器，所以，能简化电路，减少元件。这是一种设计在插座内部的漏

30、电保护器，额定电流较小，通常在16安以下，灵敏度很高，一般动作电流为6毫安至30毫安，特别适用于电路未端，对手持电动工具和移动式用电设备等，以及容易发生触电的电气设备，进行漏电保护。4.2 电流型漏电保护装置的选择和应用绝缘正常的低压电网，除了有绝缘良好的用电设备外，还应装设合格的漏电保护器。下面就如何正确选择和应用漏电保护器加以介绍。（仅以电流型漏电保护器为例）漏电保护装置的特性的选用，应根据使用目的、安装场所、电压等级、泄露和接地电阻等因素来确定。为了防止人身触电事故的漏电保护装置，一般根据直接接触保护和间接接触比阿胡两种不同的要求进行选择。 直接接触保护直接接触保护是第一线保护，必须有高

31、度的可靠性，漏电保护器的可靠性是受多种因素影响的，如电源电压、元器件质量、装配工艺、环境条件等，只要其中某一方面出了问题，都可能影响保护器的动作性能，导致保护器失效或保护性能降低，而这种失效或降低往往被人们忽略而未察觉，漏电保护器难以做到像绝缘、围栏、安全电压等，防止直接接触保护措施那样牢固、可靠和相对稳定。所以，他不宜用作直接接触保护。额定动作电流不超过30毫安的漏电保护器，只能作为其它措施失效时，直接接触的补充保护。对经常要和操作人员接触的电动工具、移动式电气设备、临时架设的供电线路和没有双重绝缘的手持式地拿动工具，推荐在供电回路中，安装动作电流为30毫安，并能在0.1秒内动作的漏电开关或

32、漏电保护插座。鉴于当前居民住宅没有考虑接地装置，因家用电器漏电，而发生的触电死亡事故屡有发生，因此，当家用电气较多和经济条件许可时，建议在家庭进户线电度表后，安装动作电流为30毫安和0.1秒以内动作小容量漏电开关或漏电保护插座。对额定电压为220伏以上的类工具，当进行保护接地困难活发生触电后同时会发生二次性伤害的地方，如高出作业，河岸边适用的电器设备，可在供电回路中，安装动作电流为15毫安并在0.1秒内动作的漏电开关。 间接接触保护 用于间接接触保护的漏电保护器，其动作电流In的选择，应和用电设备的接地电阻以及允许的接触电压U联系起来考虑。用电设备上的接触电压U要小于规定值，必须按下面公式选用

33、漏电动作电流： In U / R式中： U允许接触电压； R - 设备的接触电阻；一般额定电压为220伏或380伏的固定电气设备，以及其它容易和人接触的电气设备，当其外壳接地电阻在500欧及以下时，单机可配有30毫安和0.1秒以内动作的漏电保护装置。对额定电流100安以上的大型电器设备，或者带有多台电气设备的供电回路，选用50毫安至100毫安动作的漏电开关。当用电设备的接地电阻在100欧以下时，也可以选用动作电流200毫安至500毫安的漏电开关。用于间接接触保护的漏电保护装置，可以用小于0.1秒快速动作型产品，有些较重要的电气设备，为了减少偶然的停电事故，也可以用延时0.2秒延时型保护装置。漏

34、电保护的动作电流选择的越低，当然越可以提供较安全的保护，但供电回路和用电设备都有一定的泄露电流，当漏电保护装置的动作电流低于电路正常泄露电流时，漏电保护装置就不能投入运行，或者由于经常动作而破坏了供电可靠性。从保证电路的稳定运行来讲，漏电保护装置的动作电流，受电路中正常泄露电流的牵制，而不能无限地提高灵敏度。所以，在钻则漏电保护装置灵敏度时，必须考虑到像卢正常的泄露电流，要避免由正常泄露电流所引起的不需要动作，而应先正常供电。第五章 中性线断线预防、保护措施第五章 中性线断线预防、保护措施在三相四线制线路中，由于实际存在的三相负载不平衡，以及非线性负载比例的不断增大，形成的不平衡电流及零序电流

35、，可能引起中性线的过载、发热、 甚至烧毁断线，使三相负载的工作状态遭到破坏，严重威胁各种用电设备的安全。因此，采取加强管理，合理用材，尽量平衡三相负载，以及采用必要的保护电路等防范措施，如接零与接地保护等，能有效地解决中性线意外断线和由此引发的不安全用电及火灾等问题。5.1 保护接零 即把电气设备在正常情况下不带电的金属部分与电网的零线紧密地连来。当某一相绝缘损坏使相线碰壳，外壳带电时，由于外壳采用了保护接零措施，因此该相线和零线构成回路，单相短路电流很大，足以使线路上的保护装置(如熔断器)迅速断开，从而将漏电设备与电源断开，避免人身触电。由此可见，零线上不容许装设熔断器和开关。在三相四线制的

36、电力系统中，由于电力线路中零线可能有比较大的电流，就可能存在零线接头发热和接触不良的危险。所以，通常是把电气设备的金属外壳同时接地、接零,这就是所谓的重复接地保护措施。5.2 中性点制度 即中性点是否接地。中性点制度大致可以分为两类，即中性点接地系统与中性点绝缘系统。而按照国际电工委员会(IEC)的规定，将低压配电系统分为IT，TT， TN三种，其中TN系统又分为TNC，TNS，TNCS三类。由以上比较可得出中性点不同运行方式下的安全措施，即中性点的绝缘运行方式和直接接地运行方式。 (1)中性点的绝缘运行方式下应做到： 所有用电设备都必须采用保护接地，而不允许采用保护接零。 中性线的机械强度应

37、与相线相同，中性线不允许断开。 中性线电流不应超过变压器二次线圈额定电源的25%，三相负荷电流不应相差太大，以免影响三相电压的平衡。 杜绝中性线直接接地，低压配电盘必须设置三相绝缘监察设置，以便及时发现和排除低压电网中的接地故障。 配电变压器二次侧应加装4只避雷器，以防止雷电过电压。 (2)中性点的直接接地运行方式下应做到： 所有用电设备在正常情况下不带电的金属部分，都必须采用保护接零与保护接地。 在三相四线制的同一低压配电系统中，保护接零和保护接地不能混用，即一部分采用保护接零，而另一部分则采用保护接地，但若在同一设备上同时采用保护接零和保护接地则是允许的，因为其安全效果更好。 要求中性线必

38、须重复接地，因为在中性线断开的情况下，接零设备外壳上都带有220V 的对地电压，这也是决不允许的。5.3 预防措施为了防止中性线断路并保证中性线可靠运行，应在技术采用多种措施使中性线安全可靠。(1)等电位连接是最基本的保护措施。对于TN-C-S接地型式配电系统 ,由于PEN线断线后,其负荷侧N线对地偏移电位是通过如图6.3中公共点JD传至PE线的。为消除或降低PE线上的对地偏移电压 ,仅在图中JD进行总等电位联结后 ,即可满足要求。 图5.1 TN-C-S接地型式配电系统 (2) 自动切断故障的保护在三相四线制低压配电用户中,除了TN-C-S 接地型式在PEN断线时产生的接触电压可能危害人身安

39、全外 ,凡是有中性配出的任何低压配电系统,只要中性线一旦断开,由于三个单相负载不对称而失去了相电压的对称性,导致在不同单相回路中出现过电压或欠电压,如图所示。在图5.2中,当中性线断线 ,负载侧中性点偏移到O时,中性线对地电压为50V,B相负载最大,相电压欠18% ,C相负载最小,相电压过21% ,此时对于用电器具危害不算太大。如果中性点偏移到O ,中性线对地电压为80V超过安全电压,B相负载最大,相电压欠20%，C相负载最小，相电压过压达300V这对于用电器具有严重危害。可见 ,三个单相不对称负载相差越悬殊,相电压不对称导致过电压或欠电压就越严重。为了减轻接触电压对人体的危害和过电压、欠电压

40、烧毁用电器具,建议对中性线故障率较高的架空线进户的用户采用中性线断线故障保护电器 自动切断故障线路,限制故障电压危害的时间,保护人身和用电器具的安全。 图5.2 中性点偏移示意图(3)中性线应重复接地。为了确保接中性线保护的安全可靠和减少中性线断路后的负荷中性点位移量，低压配电线路在干线或分支终端处以及沿线每隔1km处，中性线应重复接地。低压进户线在进入大型建筑处，应将中性线重复接地，每一重复接地装置的接地电阻不应大于10。(4)加强低压供电端的巡视与维护。每次巡视应注意沿线有无危及线路安全运行的树木、天线、施工机械等;线路上有无搭落的树枝、风筝、铁丝等。(5)在三相四线低压供电系统中，应将三

41、相用电负荷调整得尽可能平衡，不致在正常运行时，中性线中有较大的不平衡电流通过。三相负载基本对称，万一中性线断了，相与相间电压的差值也不会过大 同时也减小了中性线电流，降低了线损，提高了供电质量 平时要加强对三相电流的监视，发现不平衡应及时调整，力求中性线电流降为最低 一般要求三相四线制供电的中性线电流不能大于相线电流的四分之一另外，在密集居民区，尽量减少楼栋 胡同下线共用一条零线的接线方法，以免一处零线断路，危及一片用户。(6)三相四线低压供电系统中的中性线截面积应为相线的截面积一半以上。单相供电回路，中性线截面积应与相线截面积相同。在低压供电系统中性线的载流能力不得小于供电回路中单相最大用电

42、设备的额定电流，在室外线上有无断股、烧伤，接头是否变色。进户线和配电箱中性线接头是否有过热现象，是否有断线：如发现有上述情况应采取有效措施加以修理。供电线路停电检修时，就中性线而言，应把重点放在接头处。(7)在三相四线低压供电系统中中性线严禁装设熔断器或单独的开关装置，以防中性线在此处断路。中性线的重复接地不是可有可无，而是保证安全运行非常重要的技术措施。(8)若发生中性线断线故障，应尽早切断三相电源进行处理，以减小事故危害。5.4 保护措施前面所谈到的防范措施，只能起到预防作用，不能保证中性线不断，那么一旦中性线断线后又怎样来保证用电设备的安全呢?这只能通过相应的保护手段来达到。5.4.1

43、中性线断线智能保护装置的结构和原理中性线断线保护装置采用高性能带A / D转换功能的 DSP 高速处理器作为中央处理单元，整个装置主要由信号采集单元、运算放大器、铁电存储器、中央处 理单元、跳闸/报警输出接口、LCD大屏幕液晶显示器、时钟芯片、RS485通信接口和电源等几部分组成。结构框图如图5.3所示。图5.3 中性线断线保护装置结构框图该装置通过检测三相对负载中性点电压的不平衡度，经过运算放大后，A / D 将模拟量转换为数字量，采用MCU进行离散傅里叶变换（ Discrete Fourier Transform，DFT）运算，通过铁电存储器进行参数设定和读取，将运算结果与设定的单相过电压

44、和欠电压门槛值来判断特定的三相负载阻抗系统中出现的中性线断线故障并发出相应的信号，驱动执行元件动作，保护线路后端设备及人身的安全。装置采用带隔离的独立电源，为各种芯片提供安全、可靠、持续的运行动力；大容量的 I /O 接口，确保装置与执行元件可靠配合；发生中性线断线故障时，准确分断电网回路，设备和发出保护控制信号的同时，提供中性线断线报警信号（无源接点信号）；必要时，可通过通信的方式，将数据和报警信息上传监控系统。装置可分别安装于低压电网中总路和支路直接以电压为判据，避免因中性线断线引起的某一相过压或欠压造成末端用电设备的损坏。保护装置应用如图5.4 所示，中性线断线保护装置动作流程如图5.5

45、所示。图5.4保护装置应用实例图5.5 中性线断线保护装置动作流程图5.4.2 中性线断线智能保护装置的性能特点（1） 应用自动稳零技术，抑制零点漂移，克服零点随时间和温度的漂移，实现所有参数的零点免调，提高了装置的测量和保护精度。（2） 数字化整定，可按键整定参数或借助上位软件实现计算机辅助调试。（3） 抗电磁干扰能力强，即使在非常严酷的场合，也能正常运行。（4） 在电源掉电时，能够记忆所有的当前工作状态或设定值、时间等。5.4 3 中性线断线智能保护装置的功能（1）速断功能。当相电压突变到设定值时，中性线断线保护装置能快速发出跳闸指令，实现速断保护。（2）定时限延时保护。当相电压突变到定值时，中断智能保护装置延时指定时间发出跳闸指令，实现延时保护。（3）宽电压范围保护功能。当中性线断线后，三相负荷的不平衡度将导致