對(duì)工廠采用四極斷路器作為配電總開(kāi)關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)探討

趙志宏

（國(guó)藥集團(tuán)國(guó)瑞藥業(yè)有限公司，安徽淮南232001）

0 引言

在工廠供電中，對(duì)建筑樓層或車間小容量負(fù)荷供電，經(jīng)常采用PZ30系列配電箱作為終端電器的控制裝置。它適用于交流額定電壓為220 V或380 V、負(fù)載電流不大于100 A的三相三線或三相五線的終端電路，對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行控制，對(duì)過(guò)載、短路、過(guò)電壓和漏電起保護(hù)作用。此種配電箱體積小、重量輕，安裝檢修方便，得到了廣泛應(yīng)用。

在PZ30配電箱中，一般配置有總開(kāi)關(guān)，用于控制各分路開(kāi)關(guān)。配置的總開(kāi)關(guān)，有的采用三極開(kāi)關(guān)，零線接在零線端子排上；有的采用四極開(kāi)關(guān)，控制3個(gè)相線和1個(gè)零線。采用四極開(kāi)關(guān)把零線和相線一起控制，此種開(kāi)關(guān)雖具有可分?jǐn)嗔憔€的優(yōu)點(diǎn)，但如果每相負(fù)荷分布極不平衡，零線電流將會(huì)很大，燒壞開(kāi)關(guān)的零線觸點(diǎn)，影響負(fù)荷用電，甚至燒壞用電器。這種配電方式在工廠辦公樓和車間照明供電中應(yīng)用較為廣泛，對(duì)存在的風(fēng)險(xiǎn)一般都不重視。

下面介紹筆者曾遇到的因四極開(kāi)關(guān)出現(xiàn)問(wèn)題影響負(fù)荷用電的實(shí)例，以此對(duì)故障原因進(jìn)行分析，闡述應(yīng)采取的防范措施。

1 故障現(xiàn)象

1.1 故障現(xiàn)象1

某辦公樓一層采用PZ30配電箱供電，一天下午，辦公人員突然發(fā)現(xiàn)辦公室一臺(tái)電腦冒煙，馬上把插頭拔掉。經(jīng)電工維修人員檢查，配電箱總開(kāi)關(guān)DZ47-63/4P上樁頭零線對(duì)其他3個(gè)相線220 V電壓正常，而開(kāi)關(guān)下樁頭零線對(duì)其他3個(gè)相線無(wú)220 V電壓，相線之間的380 V電壓正常。懷疑四極開(kāi)關(guān)零線觸點(diǎn)有問(wèn)題，于是將開(kāi)關(guān)拆下，用萬(wàn)用表歐姆檔檢查開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的通斷情況，開(kāi)關(guān)合上后，零線觸點(diǎn)不通，其他三相觸點(diǎn)接觸情況正常，與估計(jì)情況相吻合。更換新的四極開(kāi)關(guān)后，供電正常。打開(kāi)冒煙的電腦主機(jī)，發(fā)現(xiàn)電源部分燒壞。

1.2 故障現(xiàn)象2

某辦公樓一層采用2個(gè)PZ30配電箱分別為大廳及一層各房間供電。某天早上，發(fā)現(xiàn)大廳空調(diào)啟動(dòng)后，照明燈忽明忽暗，空調(diào)立即自動(dòng)停機(jī)，不能工作?？照{(diào)停機(jī)后，照明恢復(fù)正常。對(duì)大廳的PZ30配電箱進(jìn)行檢查，各開(kāi)關(guān)輸出電壓220 V正常，檢查插座電壓也正常，接著檢查此配電箱供電電源線是否有接觸不良的現(xiàn)象。由于手頭沒(méi)有現(xiàn)成的圖紙，不知電源從何處而來(lái)，著手從另一配電箱進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)大廳的PZ30配電箱的電源從此配電箱的一只三極開(kāi)關(guān)輸出，測(cè)量此開(kāi)關(guān)的輸出電壓，每相220 V相電壓正常。檢查到此，感到十分疑惑，究竟是何種原因造成這樣的異常情況呢？嘗試對(duì)各個(gè)房間的插座電壓進(jìn)行檢查，在有空調(diào)工作的情況下，插座電壓達(dá)到近300 V，說(shuō)明在有負(fù)荷工作的情況下，控制房間的配電箱的輸出電壓會(huì)不正常。為避免燒壞電器，停止對(duì)負(fù)荷送電。打開(kāi)配電箱的面板對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)控制總開(kāi)關(guān)DZ47LE-63/4P零線樁頭發(fā)黑，有過(guò)熱的痕跡。確定更換進(jìn)線總開(kāi)關(guān)，決定采用DZ47-60/3P三極開(kāi)關(guān)更換原四極開(kāi)關(guān)，進(jìn)線零線和負(fù)荷零線直接短接，以防止采用四極開(kāi)關(guān)零線電流偏大時(shí)開(kāi)關(guān)零線觸頭被燒壞。按此方案更換開(kāi)關(guān)和接好零線后，空調(diào)、照明及其他用電器工作正常。

2 故障分析

2.1 對(duì)故障點(diǎn)的查找和判斷

在故障現(xiàn)象1中，故障點(diǎn)相對(duì)容易查找。因零線輸出端和其他相線無(wú)220V輸出電壓，而輸出的380V線電壓正常，可很快確定開(kāi)關(guān)零線觸點(diǎn)有問(wèn)題。

在故障現(xiàn)象2中，2個(gè)配電箱不帶負(fù)載或負(fù)荷不大時(shí)開(kāi)關(guān)的輸出電壓和插座的電壓正常，很難判斷是配電總開(kāi)關(guān)的問(wèn)題。一般會(huì)認(rèn)為是在電源進(jìn)線某處零線接觸不良的問(wèn)題，這樣就會(huì)走很多彎路。

筆者從理論分析，結(jié)合不久前遇到的故障現(xiàn)象1的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)配電箱總進(jìn)線四極開(kāi)關(guān)零線發(fā)熱情況的觀察，準(zhǔn)確判斷出是四極總開(kāi)關(guān)的問(wèn)題。

2.2 故障原因分析

在工廠辦公樓層供電中，一般采用PZ30配電箱對(duì)各樓層供電，配電系統(tǒng)如圖1所示。采用四極開(kāi)關(guān)作為配電總開(kāi)關(guān)，當(dāng)負(fù)荷不平衡、零線電流過(guò)大、開(kāi)關(guān)相對(duì)偏小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)燒壞開(kāi)關(guān)零線觸點(diǎn)的情況。配電系統(tǒng)220 V的輸出電壓就會(huì)不正常，影響單相負(fù)荷的用電，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)燒壞單相負(fù)荷的用電器。

圖1 PZ30配電箱配電系統(tǒng)圖

2.3 燒壞單相負(fù)荷的原因分析

在三相四線制220 V/380 V供電系統(tǒng)中，如果零線斷路，單相負(fù)荷的供電可用負(fù)載接線圖（圖2）進(jìn)行分析。

圖2 三相四線制供電零線斷線時(shí)負(fù)載接線示意圖

2.3.1 一般會(huì)出現(xiàn)異常情況的原因

（1）只有一路負(fù)載接通，其他兩路負(fù)載沒(méi)有接通。例如，負(fù)載Z2、Z3沒(méi)有用電時(shí)（開(kāi)關(guān)或控制器沒(méi)有接通），只有負(fù)載Z1用電（開(kāi)關(guān)或控制器接通）時(shí)，由于構(gòu)不成回路，這時(shí)Z1沒(méi)有電壓，負(fù)載不能正常工作。

（2）有兩路負(fù)載接通，而一路負(fù)載沒(méi)有接通。如負(fù)載Z1、Z2用電時(shí)（通過(guò)開(kāi)關(guān)或控制器接通），而負(fù)載Z3沒(méi)有接通時(shí)（相當(dāng)于斷開(kāi)時(shí)），這時(shí)Z1、Z2串聯(lián)后接在L1和L2上，也就是接在線電壓為380 V的電源上。Z1、Z2阻值不同，獲得的電壓也不同。假設(shè)Z1、Z2的阻值分別為10Ω和20Ω，通過(guò)計(jì)算可知，Z1、Z2獲得的電壓分別為127 V和253 V，如果Z1、Z2的阻值差別很大，獲得的電壓差別也會(huì)很大。可以看出，阻值小的獲得的電壓小，低于額定電壓，不能正常工作；阻值大的獲得的電壓大，高于額定電壓，會(huì)燒壞用電器。這就是我們遇到這種情況，去測(cè)量電壓時(shí)，本應(yīng)220 V的電壓有時(shí)甚至?xí)咏?00 V。

（3）負(fù)載Z1、Z2、Z3都接通。這相當(dāng)于負(fù)載星形連接后，接在3個(gè)相線上。假設(shè)Z1的阻值為11Ω，Z2、Z3的阻值為22Ω，通過(guò)計(jì)算可得，Z1上的電壓為165 V，Z2、Z3上的電壓為251 V，Z1不能正常工作，Z2、Z3超過(guò)額定的電壓220 V，用電器會(huì)燒壞。

2.3.2 3種情況的分析結(jié)論

（1）負(fù)載不對(duì)稱而又沒(méi)有中線（如中線斷線）時(shí)，負(fù)載的相電壓就不對(duì)稱。當(dāng)負(fù)載的相電壓不對(duì)稱時(shí)，勢(shì)必引起有的相電壓過(guò)高，高于負(fù)載的額定電壓；有的相電壓過(guò)低，低于負(fù)載的額定電壓。這都是不容許的，三相負(fù)載的相電壓必須對(duì)稱。

（2）中線的作用就是在于使星形連接的不對(duì)稱負(fù)載的相電壓對(duì)稱，為了保證負(fù)載的相電壓對(duì)稱，中線必須可靠連接。

3 風(fēng)險(xiǎn)分析及防范的措施

（1）如果采用四極開(kāi)關(guān)作為配電總開(kāi)關(guān)時(shí)，要能保證負(fù)荷不平衡出現(xiàn)最大風(fēng)險(xiǎn)的情況下，零線的電流不超過(guò)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的額定電流。

（2）在實(shí)際情況下，采用三相四線制供電時(shí)，單相負(fù)載較多的情況下，很難達(dá)到負(fù)載平衡的理想狀態(tài)。如果是辦公用電，負(fù)載有照明、電腦、空調(diào)等辦公設(shè)備，這些負(fù)荷有時(shí)不是同時(shí)使用的，所以即使在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算和設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)各相負(fù)荷的分配趨于平衡，但實(shí)際使用時(shí)是達(dá)不到設(shè)計(jì)狀況的。如果是賓館或酒店用電，這種情況會(huì)更加突出。因?yàn)椴还苁蔷频臧g還是賓館的客房，上客的情況在時(shí)間上會(huì)有很大差異的，各相的負(fù)荷相應(yīng)會(huì)差別很大。這樣會(huì)存在負(fù)載嚴(yán)重不平衡，零線電流很大的風(fēng)險(xiǎn)。一旦開(kāi)關(guān)零線觸點(diǎn)因電流過(guò)大接觸不好，造成電壓不平衡，極易造成部分用電器電壓過(guò)高，部分用電器電壓過(guò)低，電壓過(guò)高會(huì)燒壞用電器，電壓過(guò)低用電器不能正常工作。

（3）當(dāng)負(fù)荷的分配和使用不能避免三相所帶的負(fù)荷嚴(yán)重不平衡時(shí)，筆者建議不采用四極開(kāi)關(guān)作為配電總開(kāi)關(guān)，而應(yīng)把進(jìn)線零線和出線零線直接短接，扎牢，這樣即使短時(shí)出現(xiàn)零線電流較大的情況，零線和接頭會(huì)發(fā)熱，但也不會(huì)出現(xiàn)零線斷線以致燒壞電器的情況。

4 結(jié)語(yǔ)

照明電路的負(fù)載及其他各種單相負(fù)載，一般總是不平衡的，必須采用三相四線制供電，并在安裝時(shí)力求三相負(fù)載平衡。對(duì)于三相四線制供電，中線在正常工作時(shí)，不允許斷開(kāi)，否則會(huì)使負(fù)荷大的相端電壓較正常相電壓低，負(fù)載小的相端電壓較正常相電壓高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒壞電器。因此，規(guī)定在中線上不允許安裝熔斷器和開(kāi)關(guān)設(shè)備，并選用機(jī)械強(qiáng)度高的導(dǎo)線。在遇到采用四極開(kāi)關(guān)作為配電總開(kāi)關(guān)供電，負(fù)載電壓不正常時(shí)，應(yīng)首先對(duì)四極開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢查，并要防止試送電時(shí)電壓過(guò)高燒壞用電器。根據(jù)理論分析及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建議慎用四極開(kāi)關(guān)作為配電總開(kāi)關(guān)，避免出現(xiàn)異常情況時(shí)燒壞用電器的風(fēng)險(xiǎn)。