张帅赵川
福建福清核电有限公司福建省福清市350318
摘要：目前，我国大部分低压配电系统采用380V/220V的三相四线制供电系统进行供电，中性线在电气系统运行中起着非常重要的作用，中性线断线将会严重威胁系统的安全运行。本文分析了380V低压配电系统中性线断线的原因，以一起办公楼用电事故为例，对中性线断线故障的原因及处理措施进行了探讨。
关键词：中性线；三相四线制；断线危害；预防措施
引言
目前三相四线制的配电网络是我国最主要的供电方式，中性线作为三相四线制中的重要部分，往往得不到运维人员的足够重视，存在着很多问题，如中性线接头不达标、中性线绝缘强度不够等，这些问题很可能会在低压配电系统运行中造成中性线出现故障，引发断线等事故，威胁人民群众的生命财产安全。
1中性线的作用及断线原因
在三相四线制的低压配网中，中性线是正常运行时负荷电流及故障时故障电流的流通路径。其作用主要有以下两点：
（1）平衡三相电压。电力系统的负荷包括三相负荷和单相负荷两种，因为各个负荷的特性不同，因此供电系统中A、B、C三相的负荷往往是不平衡的，不对称负荷引起的不平衡电流需要经过中性线流回系统中性点，保持三相电压的平衡；
（2）部分有金属外壳的用电器借助中性线达到接地保护的目的。380V配电网的中性线可以维持负载电压在允许范围内，并保证三相电压对称。如果忽略中性线的阻抗，则三相负载各自独立，各相负载变化不会引起其他相工作状态的改变，此时若出现三相负载不对称，仅会导致各相电流不再相等，中性线中出现不对称电流，而不会影响三相电压的对称性。但是当中性线因某种原因断开时，就会导致三相负载支路的相电压不对称，导致某相有过电压产生，威胁人身及设备安全，除产生过电压的相外，其余相的相电压会低于正常运行电压，影响负载的正常工作[1]。
中性线断线原因主要有以下几点：
（1）相关工作人员的业务水平不足，责任意识、安全意识不到位，没有充分认识到中性线的重要性，没有做好中性线的日常检查及维护工作，增加了中性线断线故障的发生几率；
（2）三相负荷严重不平衡，导致中性线中流过巨大的不平衡电流而烧断，当中性线接头施工没有做好，导致接头存在氧化、虚接等问题时会加大这种情况的发生几率；
（3）在连接变压器的低压桩头与铝导线时采用直接连接的方法，没有做好铜、铝两种材料间的过渡工作，或在压接过渡线前没有彻底清除导线氧化层，从而导致中性线断线故障的发生；
（4）设置中性线时使用的导线存在老化现象，施工工艺不达标，或在施工结束后没有及时进行检查，导致中性线断线；
（5）没有在计量箱的导线进出口加装保护元件，如橡胶垫等；
（6）中性线没有直接接地，而是通过开关、断路器、熔断器等接地，在这些情况下，如果中间器件因故断开，会导致中性线断线故障；
2典型案例及故障处理措施
2.1案例概况
某综合办公楼部分电气设备突然出现无法工作的情况，部分设备甚至被烧损。后经专业技术人员现场检查，确认该办公楼进线主中性线烧断，并且有部分小负荷电气设备烧损。经检查，该办公楼相线为25mm2橡铝线，主中性线为16mm2铝塑线，采用每层一相供电方式。楼内表箱总进线每层分左右两个配电箱，每个配电箱总进线断路器存在烧损、跨接、虚接等问题。
2.2现场检测
在不同的用电时段采用钳形电流表对该办公楼进线电流进行测试，所测得数据显示三相电流相差较大（数据如表1所示），表明三相负荷严重不平衡。
由测试数据可知，中性线最大电流为67A，而该办公楼主中性线为16mm2截面积7芯铝塑线，载流量可达到80A，从原理上说，即使三相负荷不平衡也不至于烧断中性线。后经检查发现，主中性线7芯中有4芯出现机械性损伤，说明主中性线在烧断前内部已经出现损伤。在低压三相四线系统中，有时会由于外力作用导致断线情况的发生。若被切断的是星型网络中的相线，会导致该相负载无法工作，而另外两相的负载仍能正常工作。若被切断的是中性线，则会导致三相负荷不平衡，系统的中性点将发生位移，导致三相电压不平衡现象的产生。
2.3事故原因分析
在本起事故中只有部分小负荷电气设备烧损，并没有造成全部设备烧损。通过分析确认，本起事故的原因为：三相四线系统中的中性线断路，进而影响三相电压平衡；若相电压过高，可使电器烧损；若相电压过低，电器将不能正常运转。
（1）如果主中性线在a点处断开，中性线将不能为不平衡电流提供通路，此时系统中性点将向负荷较大的C相发生位移，导致A、B、C三相电压不平衡，此时C相电压将降低，A相电压将升高。A、B、C三相负荷不平衡程度越大，系统中性点位移程度也越大，三相电压不对称程度也越大，产生的过电压的幅值越大，造成的损害越严重。
（2）主中性线在b点发生断线时，接在断点负荷侧的B相和C相的单相负荷相当于串联后连接在B、C两相（380V）上，造成负荷大的C相电压低，负荷小的B相电压高。假设B相负荷功率为60W，C相负荷功率为120W，那么此时B相负荷两端的电压为253V，C相负荷两端的电压为127V，接在B相上的负荷将烧损，而由于C相电压过低，C相负载将无法正常工作。如果B、C两相负荷相同，则两相相电压均为190V，也无法维持大部分负载的正常工作。
（3）主中性线在c点发生断线时，连接在断点负荷侧的单相负荷，其相线、中性线都带电，但没有电压，因此，设备将不能正常工作。综合以上分析可知：主中性线断路后，正常工作的设备串联到380V回路中，将加大三相负荷的不平衡程度，引起系统中性点更大的位移，三相电压的不对称程度也会加大，进而造成小负荷设备两端电压增大，大负荷设备两端电压降低；因此，大负荷设备将不能正常工作，但不会被烧损；而小负荷设备将会被烧损。
2.4故障处理及防范措施
（1）加大对380V配电网中中性线的重视程度，加大对配电网络的检查力度，组建专门的巡视小组，制定奖惩措施，对因工作失误而产生的中性线断线故障按有关规定严格处置，巡视中发现线路老化、机械损伤、破损、断裂等问题时应立即进行上报处理。
（2）对不符合相关规定的线路进行彻底改造，避免因线路问题导致中性线断线故障的发生，由于铝线机械强度差，表面易发生氧化，通常会在接线端子处产生打火现象进而导致断股，因此主干线应换为铜导线，中性线的截面积选择、安装工艺应与相线一致，使档距内导线的机械强度弧垂与相线处于同一水平。
（3）定期检查三相负荷情况，确保三相负荷不平衡程度满足相关要求，对中性线流过的不平衡电流进行测量，确保不平衡电流在合理范围内，避免中性线流过过大的电流导致烧断[2]。
（4）重要部位的线路应安装合理的保护设备，确保中性线有足够的绝缘强度。
结束语
综上所述，目前三相四线制的配电网络是我国最主要的供电方式，中性线作为三相四线制中的重要部分，往往得不到运维人员的足够重视，存在着很多问题。因此，相关单位及部门应及时对供电线路进行检查，对故障原因进行总结分析，找出问题后对各相线负荷进行相应调整，尽量做到三相平衡。物业管理单位也制定相应管理办法，严防类似事故发生，保证安全用电。
参考文献:
[1]张宏武.风电场380V供电系统中性线断线故障分析[J].电世界,2015,56(7):34-35.
[2]李洪艳.低压配电系统中中性线断线故障保护研究[J].科技创新与应用,2015(36):230-230.