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摘要：通过对农村10kV配变低压侧中性线断线故障的情况分析，从三相负载不平衡、非线性负载比例增大引起中性线的过载、发热及外力破坏等方面全面查找故障原因，归纳总结出中性线断线故障对配电网和用电设备造成的危害，有针对性地提出故障的预防和保护措施，并建议安装10kV配变中性线断线跳闸装置，随时监测电压异常，减少中性线断线故障的发生，确保配电网安全、经济、稳定运行。
关键词：10kV配变 中性线 断线 故障分析 措施
0 引言
近几年，随着国家加大对农村发展的投入和大力推进新农村建设，农村经济得到了迅猛的发展，农民生活水平不断提高，农村的用电量在飞速递增，变压器数量也随之增加，同时用户对电压质量要求也越来越高。农村地区10kV配电变压器居多，配变大多为Yyn0连接组别，星形连接的低压绕组中性点必须引出，随着农村变压器数量的增加，配电变压器中性线维护工作量也越来越大。农村10kV配变低压侧中性线断线跳闸是较常见的一种故障，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10kV配变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。本文结合实际工作中的经验，就农村10kV配变低压侧中性线断线跳闸故障进行分析。
一、故障现象
2015年6月，和凤镇某小区2#配变发生中性线断线，导致了客户2台冰箱、1台油烟机及2台空调等电器设备损坏。10kV配电变压器低压侧中性线采用钢绞线固定角铁接地，当钢绞线发生断线或钢绞线与角铁接触不良时，就会出现变压器低压侧中性线断线的情况，一旦发生10kV配电变压器低压侧中性线断线，就会导致低压侧电压发生畸变，导致用户电压升高或降低，就会产生严重的后果：造成用户电气设备损坏，给电力用户造成损失；用户电气设备损坏后向供电部门索赔，给供电公司造成经济损失；影响了供电公司的电压合格率；用户对供电公司的满意率下降，影响供电公司的优质服务水平。
二、故障分析
在三相四线制供电系统中，中性线发生断线故障后，如三相负载不对称（在农村综合变下，三相负载一般是不对称的，即使出现对称也只能是瞬间对称），则会产生中性点偏移，致使三相电压不平衡，有的相电压会过低，使设备不能正常工作；有的相电压会升高，可能烧坏用电设备。
（一）正常情况
中性点的存在解决了由三相负载不对称引起中性点电位偏移，当负载星形连接时，有了中性点后，不管负载是否对称，负载的电压三相对称，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，中性线电压降为0，则O点与N点等电位，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，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。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，相电压均为220V。
（二）中性线断路
由于某种原因中性线断路，原任意两相负载串联后接上380V线电压。如果三相负载是绝对平衡的，原来单相负载上的电压不会变化，负载正常运行。如果三相负载不平衡，为维持三相电流的向量和等于零，中性点产生位移，三相电压失去平衡，引起负载电压畸变，破坏负载正常运行。
在负荷不平衡的三相电路中，一旦中性线断路，负荷的中性点就会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。
（三）故障原因
10kV配电变压器中性点直接接地的同时，引出一条线，即为中性线。中性线是三相电源与负载连接方式的桥梁和依据，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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆10kV配变低压侧中性线断线的原因主要归纳为截面过小，发热氧化，连接不佳，谐波电流，错误配置，外力破坏
四、应对措施
针对上述故障原因，10kV配变低压侧中性线断线的预防和保护显得尤为重要。为了防止中性线断路并保证中性线可靠运行，应采取多种措施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。
（一）预防措施
1.尽量平衡三相负载。在三相四线低压供电系统中，每一相负载应尽量分配均匀，尽量保持三相负载平衡，不致在正常运行时，中性线中有较大的不平衡电流通过。因为若三相负载基本对称，万一中性线断了，相与相间电压的差值也不会过大。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。
2.中性线电流要求。在三相四线低压供电系统中，中性线电流不能大于相线电流的四分之一。
3.中性线截面要求。在三相四线低压供电系统中，中性线截面积应大于相线截面积一半。在单相供电回路中，中性线截面积应与相线截面积相同。
4.中性线载流能力要求。在三相四线低压供电系统中，中性线的载流能力不得小于供电回路中单相最大用电设备的额定电流。
5.加强巡视维护。对于10kV配变低压侧中性线应定期开展巡视维护工作，在室外线上有无断股、烧伤，接头是否变色、是否牢固可靠；进户线和配电箱中性线接头是否有过热现象，是否有断线；铜线和铝线相接时，是否使用铜铝过渡夹，避免在长期运行中产生铜铝电化腐蚀。如发现有上述情况，应采取有效措施及时修理维护。
6.正确配置。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。
（二）保护措施
若发生中性线断线故障，应尽早切断三相电源，以减小事故危害。
经查阅《供用电技术规程》，规程规定220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%，即高电压为220V+220V×7%=235V；低电压为220V－220V×10%=198V。又经查阅我国家电额定电压规定为220V，允许在1.1倍额定电压（242V）运行，最高不能超过1.15倍（253V），否则会烧坏电器。所以，需为10kV配变安装中性线断线跳闸装置。为了防止出现误动作，该装置还设定了延时分别是过压保护和久压保护。考虑到防误动作延时要求，经过试验最终将过欠压模块的过压整定值设定为242V，欠压整定值设定为198V。为了更好地保护电力系统，经多次试验研制出10kV配变中性线断线跳闸装置。该装置由电源回路（旋转开关）、电压监测回路（过欠压监测）、动作跳闸回路（通过漏电保护器接收信号控制交流接触器）组成，是监测跳闸分开式装置，在10kV配变中性线断线时，能有效起到保护电路的作用。
五 结论
在三相四线制系统中，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。因此，保障中性线的安全可靠非常重要。10kV配变中性线断线将大面积烧毁负荷小的那一相的电器设备，造成客户经济损失，引发投诉，损害供电企业形象。因此，日常管理中，除应保持中性线与相线同等的材质、强度和截面积外，还应加强中性线管理，定期巡视、检修中性线和各连接点，确保问题能够早发现早处理；应加强三相电流监测，及时调整平衡三相负载，减少中性线上的电流，减缓中性线老化，延长使用寿命，降低中性线断线风险；同时应安装10kV配变中性线断线跳闸装置，随时监测到电压异常，从而自动记录故障并发出信号切断电源。
参考文献：
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[2] 邱关源.电路[M].高等教育出版社 2006
[3] 贾新章.电工实用教程[M].电子科技大学出版社 2001
论文作者:王丽,陈宝根
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/26
标签：负载论文; 断线论文; 电压论文; 低压论文; 相电压论文; 负荷论文; 不平衡论文; 《电力设备》2017年第5期论文;