断零保护器是在零线断裂后出现异 常情况时起到保护作用的元件 ,不过对零线的称呼 不够妥 当, 希望在文献或平时称呼中, 不要再出现零 线这一称呼, 零线的历史渊源来 自前苏联 , 认为电源 的中性点接地后就称为零点,从零点引出的线称零 线 , 这样 中性点接地系统的 N 线 、 PEN 线或 PE 线 岂 不是零线 了吗? 造成对各种导线的本质认识产生混 乱。 PEN 或 N线断裂后 ,三相负荷严重不平衡时 , 使断裂后的系统相电压出现过高或过低现象 , 为此 , 安装一种过 电压或欠电压保护器 ,保护电气设备不 是 电压异常的危害 , 因此 , 有人称其 为断零保护器 。 此装置是一个独立模块 ,它本身就带有断开主回路 触头 , 不必动作于断路器跳 闸, 当电压恢复正常后 , 触头能够 自动复位。 由于 PEN或 N 线断裂可能引起相 电压异常, 为 此 ,在民用建筑有关规范中规定用户配电箱 中要安 装此种保护装置。
对用户配电箱一定要安装断零保 护器的问题 , 有不 同看法 , 应进行深入讨论 , 为此首 先要对断零引起相电压异常的机理搞清楚。当回路 的 PEN 或 N 线断裂,如果此 回路所带负荷不平衡 , 负荷的中性点就发生偏移 ,造成负荷小的相 ( 阻抗 大)承受的电压高, 设备可能受到损害, 负荷大的相 ( 阻抗小 ) 电压低 , 使之电气设备不能够正常工作 。 这 种情况可用简单道理说明,如果一相电气设备不投 入, 等于切断所有负荷 , 也就是此回路断开, 另两相 运行 , 若一相负荷很小 , 等于阻抗很大 , 另一相负荷 很大, 等于阻抗很小 , 如果该回路 N线或PEN线一 旦断裂 , 这样就等于两相负荷串联后接于线电压 , 每 相承受的电压按照阻抗大小成比例分配,负荷小的 相囚阻抗大 , 分担的电压高 , 而负荷大的相囚阻抗小 而分担的电压低 , 两相负荷相差越悬殊 , 承受的电压 也越悬殊 , 严重的情况 , 相电压超过 300V 或接近线 电压 。
PE N 或 N 线 断裂 , 在断裂处 的电源侧 , 线 电压 及相 电压均没发生变化 ,而断零保护器动作型号取 自电源侧 , 因此 , 在断零保护器负载侧因 PEN 或 N 线断裂引起本回路相 电压异常时 ,本回路的断零保 护器无能为力 , 它是不会动作的。 有的断零保护器的 动作信号取 自N 线或 PEN 线与地之 间的电压或 电 流信号 , N 线或 PE N 线如果没断裂 , 电压信号很小 , 断零保护器不动作 ,如果断零保护器的电源侧一旦 N 线或 PEN 线断裂 ,该处 的 N 线或 PEN 线对地 电 压增大 , 使断零保护器动作 , 切断该 回路 , 使该 回路 电气设备得到保护 , 但它也只是保护 电源侧 N 线或 PEN线断裂造成的电压异常事故。 对于家用配电箱, 般采用单相供电 , 不存在对本 回路 N 线断裂进线 一保护问题 , 因为, 一旦 N线断裂 , 电气设备就停止运 行 , 不会发生设备过 电压损坏 问题 。
退一步讲 , 即使 用户采用三相供 电 , 本 回路发生 N 线断裂 . 而且三 相负荷严重不平衡 , 但断零保护器也 不会动作 , 因为 电源电压也是正常的。通过以上分析 , 不难看出, 产 生过电压的条件不但是 PEN 或 N线 断裂 , 而且它所 接的单相负载严重不对称,而断零保护器又只能保 护电源侧 N线或 PEN线断裂事故。 当PEN 或 N 线断裂后, 发生电压异常, 相电压 高的相一旦有对电压敏感的设备一旦烧毁 ,该回路 负载减少, 阻抗增加, 又使该相电压更高, 这样又有 电气 工程应 用 35 更多设备烧毁 ,形成恶性循环,有点像多米诺牌效 应 , 造成事故越来越严重。 系统电压异常不 但由 N线或 PEN 线断裂造成 的, 也有其他原因形成的, 如一相线在负载末端发生 对 PE 线短路 ,其它两相的单相负荷瞬时承受线电 压, 如果不能够及时切除短路故障, 单相电气设备会 大量烧毁 。再例如 , 如果单相用户把 N 线当成相线 接人 ,后果更加严重 , 220V 单相设备承受 380V 电 压 , 如果无保护措施 , 设备也会瞬时损坏 , 供 电部门 在维修后把 N 线调换 , 也会造成上述恶果。
为 了能 够保护各种电压异常情况造成的恶果 ,目前有一种 智能型保护器 , 它能够保护以下各种故障:
(1) 电压过低与过高 ;
(2)过载及短路 ;
(3)N线或 PEN 线断裂 , 或与相线接反;
(4)缺相。
不但保护各种故障, 同时又具有多种功能, 如停 电时自动断开; 合闸前故障检测; 自动重合闸; 故障 指示等 , 此种装置不应称为断零保护器了。 目前 国内有的规范要求每家每户都要求安装过 电压及欠 电压 自断 自复保护装置 ,有人认为,这样 36电气工程 应 用 做 , 害大于利 , 南于 PEN 或 N 干线所在的系统可能 向众多用户供电, 每户都安装此种装置 , 总投资非常 可观, 此种故障出现的几率很低 , 只要保征 PEN 或 N线不断裂 ,就不会发生此类事故 ,因此性价 比很 低。另一方面, 住户无此维修水平, 断零保护器本身 发生故障, 也耽误用电, 只要在设计与施1 中防止 N 线或 PEN 线断裂危险 , 并加强管理及巡视 , 此类事 故完全可以避免 的。
为防止 中性线或 PEN 线断裂 , 除满足载流能力要求外 , 还要保证机械强度要求 , 满 足规范对最小截面的要求 ,也就是保证机械强度要 求 ; 敷设时要和相线一起 , 这样可起到相互增加机械 强度的作用 ;在接头上要特别注意 ,一定要接触 良 好 。 另外 , 采用三极断路器满足要求 的绝不采用四极 四极断路器 , N线尽量不接人开关 的一极( 单相供 电 的家用配电箱例外 ) , 因为这不但增加投 资, 还有增 加 中性线断裂的可能。 为减轻 PEN线或 N线断裂所 造成 的危 害 ,采用 PEN 线重复接地是一个有效方 法 , 重复接地电阻越小 , 减轻危害程度越显著 。 目前 只有两极单相断零保护器 ,三相四极保护器也很快 问世 。
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