摘要：本文针对实际工程中时有出现的多个单相照明配电回路共用一根中性线的现象，通过具体分析说明其所存在的安全隐患。
关键字：单相；配电回路；中性线；安全隐患
在现行的国家建筑标准设计图集05SDX006《民用建筑工程设计常见问题分析及图示—电气专业》页4-5中，以多个单相插座配电回路共用一根中性线为例，分析指出因为不同相上所接的负载功率因数不尽相同，中性线上的负载电流有可能超过相线负载电流，保护电器不能有效的保护中性线导体过载，所以存在安全隐患。
《建筑电气》1991年第2期，连云港市建筑设计院胡明道先生所撰写的“关于电气设计中单相支线回路共用零线的研讨”一文中，从用电设备及配电线路安全的角度进行分析，得出的结论是如果各个单相回路所带的负荷性质和容量完全相同，则共用一根零线（中性线）可行，如果各个单相回路所带的负荷性质或容量不相同，则共用一根零线（中性线）不可行。
我们注意到，上述参考文献（资料）中都只考虑了配电网络（包括配电设备、用电设备、配电线路等）的安全，而没有充分考虑用户人身安全方面的需要。实际上多个单相配电回路共用一根中性线即使是在各相所接的负载性质（包括功率因数）、容量都完全相同的情况下，在用户人身安全方面也是存在很大隐患的。
在工程设计中，单相插座的配电回路一般采用双极带漏电保护的断路器进行保护，每个回路的相线和中性线都要接入对应的断路器进行接通和分断控制，因此在实际工程中多个单相插座配电回路共用一根中性线的现象并不常见。而单相照明配电回路多为采用单极断路器进行保护，中性线不接入断路器，各回路断路器切断对应回路电源时仅切断其相线而不会切断其中性线，因此多个单相照明配电回路共用一根中性线在正常情况下不会对照明的控制和使用功能造成可见的影响。即便设计时是按每个单相照明配电回路使用一根独立的中性线进行设计的，如果施工单位为了节约成本自行改为多个回路共用一根中性线，在工程验收时也不容易被发现。因此，多个单相照明配电回路共用一根中性线的情况在实际工程中还是时有出现的。
下文以两个单相照明配电回路共用一根中性线为例，对其所存在的安全隐患问题进行讨论和分析。
图一是两个单相照明配电回路共用一根中性线正常状态下的接线示意图，为了方便讨论，我们假设四盏灯都是纯电阻性负载，功率因数均为1，每盏灯的功率都相同，每盏灯的电阻均为R，每盏灯的电导均为G=1／R。在正常情况下，断路器K1控制灯具D1、D2，断路器K2控制灯具D3、D4，当断路器K1和K2都处于接通状态时D1、D2、D3、D4全部点亮。L1—D1、D2—O形成一个回路，等效电阻为R／2。L2—D3、D4—O形成另一个回路，等效电阻为R／2。因为两相负载（包括功率因数）完全相同，我们可以绘制电流向量图（图二），此时中性线N上的电流IN为L1和L2两相电流的相量和，从图中可以看出L1、L2、N线路上的电流大小是相同的：
IL1 = IL2 = IN = 220／(R／2)= 440／R （式1）
此时b点和中性线对地电压为0V。这种情况下感觉一切正常，看不出有什么问题。
图三是当中性线的e、d两点间发生意外断线故障时的接线示意图，断路器 K1和断路器K2都处于接通状态，通过简单的电路分析可知，此时a、c两点之间的电压为L1、L2两相之间的线电压380V，a、b两点间的电压为190V，b、c两点间的电压也为190V。此时D1、D2、D3、D4这四盏灯的实际工作电压（190V）比额定电压（220V）略低，可能会造成光源的光通量略为减少，但仍能点亮且不至于造成光源损坏。L1—D1、D2、D3、D4—L2形成一个回路，其等效电阻为R，各线路上的电流为：
I’L1 = I’L2 = 380／R （式2） I’N = 0
把（式2）和（式1）进行对比可见，此状态下流经断路器K1、K2的电流比图一所示的正常状态下流经断路器K1、K2的电流要小，因此断路器K1、K2的过载保护不会动作，K1、K2保持接通状态，两个回路的照明光源仍然处于点亮状态。此时在该环境下用户最直接的感觉就是照度略有降低或可能带有些轻微闪烁的现象，在这种情况下，中性线断线的故障很容易被忽视。
我们再来看一下这时候b点对地的电压：
（式3）
此时L1—D1、D2—b之间的等效电阻RL1=R／2，等效电导GL1=2／R。 L2—D3、D4—b之间的等效电阻RL2=R／2，等效电导GL2=2／R。代入（式3）后可得：
（式4）
从电压向量图（图四）中可以看出UL1+UL2=UL1=UL2=220V，代入（式4）后计算可得Ubo=110V（如果各回路所接的负载性质或负载容量发生变化，Ubo也会相应发生变化，本文对此不做详细讨论）。
由此可见，因为中性线在e、d两点间发生了断线故障，原本对地电压应该为0V的b、d两点间的中性线以及L1和L2回路中所有灯具的中性线接线点，此时的对地电压都已经变为110V的危险电压，已经存在安全隐患。但是此时照明光源仍然处于点亮的状态，这种安全隐患不容易被发现，更增加了其危险性。
此时即便用户对于照度降低或光源轻微闪烁的现象有所觉察，首先想到的一般不会是中性线的断线故障，而更有可能怀疑是因为光源老化或灯具接触不良等原因所造成的，可能首先会考虑通过更换光源、检修灯具等手段来尝试解决，这样就有可能使该部分线路进入一种更为危险的状态。
如图五所示，当中性线在e、d两点间存在断线故障时，当检修人员切断断路器K1后，接于L1、L2回路上的D1、D2、D3、D4全部熄灭，这容易让人误以为这些灯具的电源已经被全部切断了，但实际上此时断路器K2仍然保持在接通状态。我们来分析一下这时的电路状态， 因为断路器K1已断开，中性线e、d两点之间也已断开，L2相的电源接入后无法形成电气回路，因此L1和L2回路的相线、b点和d点之间的中性线、L1和L2回路中所有灯具的相线接线点和中性线接线点，此时的对地电压均为L2的相电压220V。
在这种情况下如果检修人员疏忽大意，极易造成触电事故。就算是检修人员严格遵守操作规程，在工作前先进行验电，但是面对这种回路中几乎所有导电体都带有危险电压的情况，恐怕一般的检修人员也很准确判断故障原因，无法采取有效的应对措施。
根据笔者在实际工程中的经历，设计单位的图纸把多个单相照明配电回路设计为共用一根中性线的情况并不多见。更常见的情况是设计图纸中每个单相照明配电回路使用一根独立的中性线，而施工单位出于节约成本的考虑，在施工过程中自行更改为多个单相照明配电回路共用一根中性线。由于各方面的原因，这一更改通常不会在竣工图中体现出来，这就造成了现场实际接线与图纸不一致，在出现故障时会给查找故障原因，确定解决方案带来更大的困难。
通过以上分析可见，多个单相照明配电回路共用一根中性线存在很大的安全隐患，当中性线发生断线故障时相关回路中对地电压本应为0V的导电体会带上危险电压，可能会引发电击事故，而且发生此类故障时比较难以被发现，更增加了其危险性。因此笔者认为，设计人员应坚持按每个单相照明配电回路使用一根独立中性线的原则进行设计。对于施工单位自行变更为多个单相照明配电回路共用一根中性线的情况，则主要还是靠建设单位、监理单位、建设主管部门等在施工过程中加强监管。
以上是本人在工作实践中总结出的一点看法，提出来与大家交流。因本人水平有限，文中难免存在错漏之处，还请多加指正，本人的联系电话是18938793471。
参考文献
[1]国家建筑标准设计图集05SDX006《民用建筑工程设计常见问题分析及图示—电气专业》.
[2]《低压电气装置的设计安装和检验》王厚余编著.中国电力出版社.2003.
[3]《工业与民用供配电设计手册（第四版）》中国航空规划设计研究总院有限公司组编.中国电力出版社.2016.12.
[4]《电路（第5版）》原著：邱关源 修订：罗先觉 高等教育出版社.2016.05.
[5]《关于电气设计中单相支线回路共用零线的研讨》作者：胡明道 发表于《建筑电气》1991年第2期.
论文作者:杨威
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/17
标签：回路论文; 单相论文; 断路器论文; 多个论文; 电压论文; 电流论文; 负载论文; 《基层建设》2019年第12期论文;