三相四線制中零線帶電原因
分析及預防
【摘要】 零線在電氣系統執行中起著非常重要的作用，零線帶電將會嚴重威脅系統的安全執行。本文就零線帶電原因進行了仔細分析，並簡要指出預防措施。
關鍵詞零線中點位移不對稱電路三相四線制
在生活區箱變及配電室中，變壓器均採用直接接地，零線與大地同電位，一般情況下，零線不帶電，在三相四線制供電線路中，由於有了零線（中性線），所以不論三相負荷是否平衡，負載各相電壓始終是相等的，均在220v左右，因此家用電器在正常電壓下工作是安全可靠的。但是,在某些情況下,零線上會出現危險的電壓，在過去的幾年中，生活區曾發生過多起家用電器燒壞事故，給使用者造成上千元的經濟損失。那麼,零線上為什麼會出現電壓呢？
究竟該怎樣預防呢？下面就這個問題做一具體分析。
1. 零線帶電原因
1.1 三相負荷嚴重不平衡
在生活區中，由於單相負荷較多，所以電源側的三相負荷就不可能平衡，此時，零線（中性線）便有較大的電流流過，變壓器中性點工作接地處雖然電壓為零，但離中性點越遠的的零線上，零線越長，其阻抗越大，電壓也就越高，此時，如果有人靠近負荷側的零線上，就有可能導致觸電，發生觸電事故。
1.2 零線斷路或接觸不良
在通常情況下，在負載為三相負荷時，三相電路基本是平衡的，這種電路稱為對稱電路。但是在生活區中，由於大部分民用負荷均為單相負荷，所以由變壓器送出的abc三相線路上的負荷是不平衡的，有的相負載輕，有的相負載重，這種電路稱為不對稱三相電路。例如，對稱三相電路的某一條端線斷開，或某一相負載發生短跑或開路，它就失去了對稱性，成為不對稱電路。
圖1所示的y-y連線電路中三相電源是對稱的，但負載不對稱。當開關s開啟（即不接中線）時，由於負載不對稱，一般情況下，unn`≠0,即n和n`點電位不同。從圖中可看出，n和n`重合，這一現象稱為中點位移，也稱之為零點漂移。
當位移較大時，會造成負載端的電壓嚴重不對稱，從而使負載的工作不正常。
由於在零線斷路或接觸不良時，便會出現負荷側的中性點電位漂移的情況。此時零線上會出現危險的電壓，負荷最輕的一相電壓公升高，從而使該相上負荷先燒毀，從而進一步加劇三相負載的不平衡，以致變成了兩相供電的情況。這時兩相負荷電壓由相電壓變為線電壓，接著負荷次輕相接著燒毀，最後只剩下負荷最重的一相裝置不被燒壞。
為防止這種現象，就要經常進行檢查，當發三相電路中某些燈很亮，有的發暗，甚至發生電燈「群爆」現象，說明零線斷路，應立即斷開電源開關，防止事故的擴大。
1.3 三相電源不對稱
三相電源不對稱的現象，就生活區來說，主要有以下幾種，如變壓器分接開關接觸不良，一般情況下，變壓器在投入執行前，分接開關已調至合適檔位，不需要調整。但在某些情況下，如分接開關經常調整，就有可能造成接觸不良。
另外一種情況是變壓器高壓某相熔絲熔斷。在生活區變配電室中，目前高壓側均採用fn3型負荷開關，這種開關和高壓熔斷器配合使用。低壓側採用dw型萬能斷路器，所以在負荷側出現故障時，如低壓保護拒動，或變壓器內部出現故障時，都會導至高壓熔絲熔斷；
還有一種是電纜斷相。斷相後，其它兩相或一相執行，所有這些情況，都會使三相電源不對稱，從而使零線上產生危險的電壓。
1.4 零線接地不良
由於生活區變壓器中性點均採用直接接地，所以必須對接地線經常進行檢查。在接地連線不良時，接地裝置接地電阻過大，或接地線因腐蝕斷開後，在一定條件下，都能使零線電位大大公升高。例如，當零線斷開後，若另一相發生接地，此時，零線對地電壓將公升至220v，甚至更高，將會嚴重威脅裝置和人身的安全。
1.5 電容傳遞
在某些情況下，雖然低壓線路已斷開電源，但由於零線與變壓器不斷開，此時，高壓電源就可能通過變壓器高.低壓繞組間的電容傳遞到零線上，要是零線接地不良或斷開，則零線上就可能出現數千伏的高壓。
1.6 相線接地
當裝置或線路絕緣損壞，發生相線接地短路故障時，由於變壓器的中性點有一定的接地電阻（要求電阻在4ω以下，先設r0＝4），和相線接地處也有一定的接地電阻（該處電阻一般較大，為計算方便，也設為r0＝4ω），
則短路電流為：
i＝u0/（r0+rd）=220v/(4+4)ω=27.5a
若保險絲熔斷電流大於27.5a，則保險不會熔斷，系統中的接地故障將一直存在，短路電流流過r0，rd時，產生電壓降：
u0＝idr0=27.5＊4ω＝110v
ud＝idrd=27.5＊4ω＝110v
即零線對地電壓將上至110v，故障相對地電壓下降110v，而正常相對地電壓大大高於相電壓。
2、零線帶電的預防
2.1 三相負荷盡可能保持平衡：
無論主幹線或分支線的負荷，不平衡程度都不宜超過20%，否則電壓損失及功率損失會大大增加。
2.2 零線與變壓器中性點的連線必須牢固可靠
如果零線為鋁線，連線時更應該認真，**徑超過16mm2時，鋁線應經鋁接線端子進行壓接，以確保中性線的導電良好。然後與中性點接線端子連線，避免鋁線用纏繞法壓接在中性點接地螺栓上。因鋁線的表面極易因氧化或腐蝕而不導電。
2.3 嚴禁在三相四線制迴路的中性點裝設熔斷器
可防止熔斷器因種種原因熔斷形成「斷零」。否則接在電路上的單相電器可能因電壓過高而燒壞，或電壓過低而發揮不了作用。所以零線上不得安裝開關及熔斷器，但是單相供電線路的零線上必須裝設熔斷器，這是因為零線只起到工作作用，應同時在相線和零線上裝設雙極刀開關和熔斷器。
如果當外線路檢修，將相線和零線互相接錯時，線路上的熔斷器仍起保護作用。若只在相線上裝設熔斷器，這時相線已變成零線，當發生接地故障時，短路電流不通過保險絲，故障將一直存在，給系統帶來威脅。
2.4 中性點的接地電阻必須合格
接地電阻應符合要求。每年利用電氣春秋檢時間，對所有變壓器接電阻進行檢查和測量（100kv及以上的變壓器應不大於4ω,100kv以下的變壓器應不大於10ω），同時加強對零線的維護和保養工作，定期檢查和緊固變壓器中性點螺栓，防止零線接觸不良。
2.5 應保證零線有足夠的截面積和強度
一般不小於相線截面積的50%，通常為相線截面積的60%左右，並應滿足機械強度的要求。零線上應避免有接頭。無法避免時，應認真按照工藝要求連線牢固。
2.6 零線進入開關箱處設重複接地
重複接地電阻不得小於10ω。如圖所示，在沒有重複接地的情況下，斷開處後方的零線及其上所有的接零裝置對地電壓為：
ue=rp/(rn+rp+rl)*u
式中，rn、rp和rl分別是工作接在電阻、人體電阻和負載電阻；u為相電壓。如已知u=220v, rn =4ω、rp=1500ω、rl=484ω（額定功率為400w），根據上式可求出ue=166v。電擊危險比較大。
而且不平衡負荷越大，故障電壓越高，所以電擊危險性也就越大。
在有重複接地的情況下，斷開處後方的零線及其上所有的接零裝置對地電壓為：
ue=rc/(rn+rc+rl)*u
式中, rc為重複接地電阻。如已知rc=10ω，其它條件不變的情況下，根據上式可得故障電壓為ue=4.4v。可以看出，故障電壓大幅度降低，觸電的危險大大減小或消除。
2.7 相線和中性線要正確連線，避免接錯
若將相線與零線相互接錯，單相用電裝置電壓就會公升高至380v，導致裝置燒壞。生活區有個別使用者，為了達到竊電的目的，從樓道將照明用相線引至室內。這樣，在本層總零線燒斷的情況下，若不是同一相電源，此時的相電壓就會變為線電壓，將直接加在負荷兩端，導致裝置燒壞。
三相四線制負荷，特別是電動機，在相線和零線接錯的情況下，也會因為缺相導致電機轉矩減小，甚至可能燒壞。
2.8 在中性線上儘量減少線路端子連線和接頭，並盡量少串入開關和觸頭，以防止因接觸不良而增加「斷零」的危險。
總之，在三相四線制的線路中，零線帶電危害非常大，經常會導致人身及裝置事故。特別是在生活區中，變壓器引出線均為三相四線制，負荷偏相比較嚴重。為避免事故的發生，就要經常對零線進行檢查，同時在各進戶端進行重複接地，另外可採用漏電保護型空開，這樣在零線斷路的情況下，空開會自動跳閘，盡可能確保裝置和人身的安全，以保證生活區的正常穩定用電。
三相四線制中中線的作用
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