低壓配電系統中漏電、短路及零線斷線原理及故障分析

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一、漏電

漏電，是用電器外殼和市電火線間由於某種原因連通後和地之間有一定的電位差產生的，檢測漏電的最好方法就是用電筆接觸帶電體，如果氖泡亮一下立刻就熄滅，證明帶電體帶的就是靜電，如果長亮定是漏電無疑。

漏電產生的原因有二：

（1）有些用電器採用的電路板自身有問題（電路板低壓電路沒和220V的交流電隔離，本身就帶有市電），採用開關電源的電器多屬這一種情況。如有些老式彩電，人一摸到天線就會有手麻的感覺，這就是天線和電路板相連產生的漏電。不過這些電對人沒多大危險，因為電路板和市電間有一個阻值很大的電阻，產生的電流很小。

（2）即便是用電器的電路板本身沒問題，但由於某些元件漏電（尤其是電容）或是由於電路板受潮、灰塵太多，也會出現漏電的現象，如有一些用電器外殼一開始不帶電，但用了一段時間後又帶電了，多屬這種情況。

1．漏電故障的危害。

漏電發生的前提是電氣設備外殼是金屬而其作用只限於封閉與美觀等，工作時不參與導電。而燈具類電氣設備其外殼一般為玻璃、塑料、透明陶瓷等材料，所以不會發生漏電現象。

故可能發生漏電的設備是外殼為金屬且工作時不可帶電的一類電氣設備。

危害的對象則是當該類設備發生漏電時接觸設備的人，而且故障不排除，發展下去就會演變為短路，造成相關一系列危害。

2．漏電的定義

所謂漏電是指外殼為金屬的用電器，工作時不允許外殼帶電，由於某種原因引起絕緣損壞使其外殼帶電進而對人形成接觸電壓的現象。

漏電是介於正常和短路之間的一種故障，可以說漏電就是短路的前奏，及時排除這類故障是防止短路的有效措施。

3．漏電保護接線。

漏電保護的空氣開關一定要將火線和零線同時接入，不可接PE線。電氣設備的A、B、C三點分別接在設備的插座上。

防範措施

如果出現外殼帶電，摸到有明顯的刺痛感，這種情況就有可能屬於漏電了，可以用我們前面介紹的辦法進行檢測。遇到這種情況應該從防範漏電入手。筆者在實踐中總結出了三種方法，供大家參考：

最簡單的做法就是交換火線和零線的位置（如將兩相插頭轉180度後再插入插座），這種方法一般很有效。因為有些用電器必須遵循「左零右火」的原則，插反後就會出現外殼漏電的現象。尤其是電腦及印表機等更要嚴格遵循這個原則。筆者就曾遇到了這種情況，插頭插反後電腦主機和印表機都帶了電，手不敢碰金屬外殼，用電筆測試， 氖泡很亮，用萬用表測它與地的電壓竟達到160多伏，交換火線和零線的位置後就一點電也不帶了。

清掃電路板的灰塵，尤其是電源主板的灰塵。因為如果灰塵多了有時就會導電（特別是受潮時），把高壓和低壓部分連通後外殼就可能帶電。這種情況應清理電路板上的灰塵，如果受潮後的灰塵不易除去，則用無水酒精清洗，完了以後用電吹風吹乾驅除潮氣。

如果以上方法都不行，那麼最有效的方法就是將外殼接地。把這些電引到地，人就不會被「電」了。

實際上，我們電腦在日常應用中通常是和多個外設連起來的，如顯示器、印表機和掃描儀等甚至還有區域網，只要有一個設備漏電，那麼通過數據線或網線就會把電串到每一個設備上。所以，我們有時摸到電腦主機箱有電，但不一定是電腦主機漏的電，我們在檢查時應斷開連接，逐個檢查，找到「漏電元兇」。

應該安裝漏電保護開關或漏電保護插座，對防範嚴重漏電事故的發生有較好效果。

二、單相短路或接地

短路定義

電力系統在運行中 ，相與相之間或相與地（或中性線）之間發生非正常連接（即短路）時而流過非常大的電流。其電流值遠大於額定電流 ，並取決於短路點距電源的電氣距離。短路就是不同 電位的導電部分之間的低阻性短接，相當於電源未經過負載而直接由導線接通成閉合迴路。(通常這是一種嚴重而應該儘可能避免電路的故障，會導致電路因電流過大而燒毀並發生火災。)

1．故障產生的原因。

單相短路或接地引發的原因通常是由於：

（1）導線與保護裝置配合不當，使得導線處於過載運行而開關拒動，導線過熱絕緣損壞；

（2）導線本身疲勞運行；

（3）導線絕緣因受潮或腐蝕而損壞；

（4）導線本身質量問題；

（5）開關本身切斷能力不夠。

2．產生的危害。

單相短路故障的危害是顯而易見的，即發生短路時若保護裝置不能及時動作，則導線過熱引起電氣火災造成重大經濟損失。

在TN-C-S低壓配電系統中發生單相接地且同時發生PEN線斷線，如某設備與外殼相碰，且系統在S處斷線，則高電位會經PE線傳至零線，使負載中性點發生偏移，對系統用電器造成危害。

在某些施工現場無健全保護，一旦發生單相接地，設備外殼帶電，對人構成接觸電壓。

3．防範及保護措施。

為了防止導線過載運行、保護裝置拒動而引起的故障，要求導線與保護裝置的配合必須滿足要求。

採用帶接地脫扣器型斷路器，當發生單相短路或接地時會產生零壓相從而使接地脫扣器動作，切斷電源進行保護，所以無需採用為了加大接地故障電流而降低故障迴路阻抗的措施，便可排除故障，這樣既節省投資又可彌補低壓斷路器保護範圍不足的缺陷。

三相系統短路

三相系統中發生的短路有 4 種基本類型： 三相短路，兩相短路，單相對地短路和兩相對地短路。其中，除三相短路時，三相迴路依舊對稱，因而又稱對稱短路外，其餘三類均屬不對稱短路。在中性點接地的 電力網路中，以一相對地的短路故障最多，約佔全部故障的90%。在中性點非直接接地的電力網路中，短路故障主要是各種相間短路。 發生短路時，電力系統從正常的穩定狀態過渡到短路的穩定狀態，一般需3～5秒。在這一 暫態過程中，短路電流的變化很複雜。它有多種分量，其計算需採用電子計算機。在短路後約半個 周波（0.01秒）時將出現短路電流的最大瞬時值，稱為 衝擊電流。它會產生很大的電動力，其大小可用來校驗電工設備在發生短路時機械應力的動穩定性。短路電流的分析、計算是 電力系統分析的重要內容之一。它為電力系統的規劃設計和運行中選擇電工設備、整定繼電保護、分析事故提供了有效手段。 電氣線路上，由於種種原因相接或相碰，產生電流忽然增大的現象稱短路。相線之間相碰叫相同短路；相線與地線、與接地導體或與大地直接相碰叫對地短路。在短路電流忽然增大時，其瞬間放熱量很大，大大超過線路正常工作時的 發熱量，不僅能使絕緣燒毀，而且能使金屬熔化，引起可燃物燃燒發生火災。

三、故障的防範及保護措施

1．等電位連接。

對於TN．C．S系統，當PEN線斷線後，其負荷中性點偏移電壓是通過PEN與PE線的分支連接處引入PE線，因而造成對人體的接觸電壓。

為了消除和降低PE線上的對地偏移電壓，對PEN與PE分支連接點進行接地，即等電位連接處理，這樣可以避免用電器外殼產生偏移電位對人體的接觸電壓的危害。

2．採用保護電器。

對零線斷線進行保護所採用的保護電器通常有兩類：

一類是相零（過或欠）電壓型，另一類是零－地電壓型。

相零電壓型的基本工作原理是：

取樣相線與零線之間電壓，在系統正常時相線與零線之間電壓為正常值，即電源相電壓，此時保護電器不動作。

當零線發生斷線時，相線與零線之間電壓（即相一零電壓）有效值將超過相電壓（稱為過電壓）或是小於相電壓（稱為欠電壓），達到保護電器整定值使其動作，切斷故障線路，從而限制PE線接觸電壓及相一零之間過電壓或欠電壓的存在時間，達到對人和電器的保護。

零－地電壓型保護電器的基本工作原理是：

保護電器取樣負載中性點對地電壓，當發生零線斷線故障時負載中性點產生偏移電位，一旦達到保護電器的動作整定值，則經過一定延時執行機構使自動空氣開關跳閘，從而達到對人和用電器的保護。

3．導線應滿足機械強度要求。

導線是將一系列測量控制點，依相鄰次序連接而構成折線形式的平面控制圖形。由一系列導線元素構成：導線點，是導線上的已知點和待定點；導線邊，是連接導線點的折線邊；導線角，指導線邊之間所夾的水平角。與已知方向相連接的導線角稱為連接角(亦稱定向角)。導線角按其位於導線前進方向的左側或右側而分別稱為左角或右角，並規定左角為正、右角為負；單一導線與導線網，其區別在於前者無結點，而後者具有結點。單一導線可布設成：附合導線，起始於一個已知點而終止於另一個已知點；閉合導線，起閉於同一個已知點；支導線，是從一個已知點出發，既不附合於另一個已知點，也不閉合於同一個已知點。導線網可布設為：附合導線網，具有一個以上已知點或具有其他附合條件；自由導線網，網中僅有一個已知點和一個起始方位角而不具有附合條件。

N（PEN）線必須滿足機械強度及載流量要求，三相四線及二相三線供電系統中N(PEN)零線連接點應牢固並具有防腐能力是為了做到連接點牢固可靠，對於TN．C-S供電系統進戶處配電裝置中的PEN，PE及N線的連接點和TN．S供電系統中的N線連接點，應設置銅母線作為連接端子，並對該母線及其被連接的導線端子作相應處理，以提高其抗腐能力，降低斷線的發生概率。

來源：電力工程技術

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