趙志宏

(國藥集團(tuán)國瑞藥業(yè)有限公司，安徽淮南232001)

0 引言

在制藥廠供電中，對建筑樓層或車間小容量負(fù)荷供電時(shí)，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且負(fù)載電流不大于100 A的三相三線或三相五線的終端電路，對用電設(shè)備進(jìn)行控制，對過載、短路、過電壓和漏電情況起保護(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系列配電箱中，一般配置有總開關(guān)，用于控制各分路開關(guān)。配置的總開關(guān)有的采用三極開關(guān)，零線接在零線端子排上；有的采用四極開關(guān)，控制3個(gè)相線和1個(gè)零線。采用四極開關(guān)把零線和相線一起控制，此種開關(guān)雖然具有可分?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，燒壞開關(guān)的零線觸點(diǎn)，影響負(fù)荷用電，甚至造成燒壞用電器情況的發(fā)生。這種配電方式在藥廠辦公樓和車間照明供電中應(yīng)用較為廣泛，但制藥廠對此種存在的風(fēng)險(xiǎn)一般都不為重視。

下面介紹筆者在制藥廠電氣故障檢修中曾遇到的因四極開關(guān)出現(xiàn)問題而影響負(fù)荷用電的實(shí)例，以此對故障原因進(jìn)行分析，闡述應(yīng)采取的相應(yīng)的防范措施。

1 故障現(xiàn)象

故障現(xiàn)象1：某藥廠車間一層采用PZ30配電箱供電，一天下午，車間辦公人員突然發(fā)現(xiàn)辦公室的一臺電腦出現(xiàn)冒煙的情況，便馬上把插頭拔掉。經(jīng)電工維修人員檢查，配電箱總開關(guān)DZ47-63/4P上樁頭的零線對其他3個(gè)相線之間的220 V電壓正常，而開關(guān)下樁頭的零線對其它他3個(gè)相線無220 V電壓，相線之間的380 V電壓正常。維修人員便懷疑四極開關(guān)零線觸點(diǎn)有問題，把開關(guān)拆下，用萬用表歐姆檔檢查開關(guān)觸點(diǎn)的通斷情況，開關(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。更換新的四極開關(guān)后，供電正常。把冒煙的電腦主機(jī)打開，發(fā)現(xiàn)電源部分燒壞。

故障現(xiàn)象2：某藥廠辦公樓一層采用2個(gè)PZ30配電箱分別為大廳及一層各房間供電。某天早上一上班，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。維修人員對大廳的PZ30配電箱進(jìn)行檢查，各開關(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情況，由于手頭沒有現(xiàn)成的圖紙，不知電源從何處而來，便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個(gè)三極開關(guān)輸出，測量此開關(guān)的輸出電壓，每相220 V電壓正常。檢查到此，我們感到十分疑惑，究竟是何種原因造成這樣的異常情況呢？維修人員嘗試對各個(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。為避免燒壞用電器，停止了對負(fù)荷送電。打開配電箱的面板對其內(nèi)部進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)控制總開關(guān)DZ47LE-63/4P零線樁頭發(fā)黑，有過熱的痕跡。維修人員確定更換進(jìn)線總開關(guān)，決定采用DZ47-60/3P三極開關(guān)更換原四極開關(guān)，進(jìn)線零線和負(fù)荷零線直接短接，以防止采用四極開關(guān)零線電流偏大時(shí)開關(guān)零線觸頭被燒壞。按此方案更換開關(guān)和接好零線后，空調(diào)、照明及其他用電器正常工作。

2 故障分析

2.1 對故障點(diǎn)的查找和判斷

在故障現(xiàn)象1中，故障點(diǎn)相對容易查找。因零線輸出端和其他相線間無220 V輸出電壓，而輸出的380 V線電壓正常，可很快確定開關(guān)零線觸點(diǎn)有問題。而故障現(xiàn)象2中，2個(gè)配電箱不帶負(fù)載或負(fù)荷不大時(shí)，開關(guān)的輸出電壓和插座的電壓正常，很難判斷是否是配電總開關(guān)的問題。一般會(huì)認(rèn)為是在電源進(jìn)線某處零線接觸不良的問題，這樣就會(huì)走很多彎路。筆者正是從理論分析，并結(jié)合不久前遇到的故障現(xiàn)象1的經(jīng)驗(yàn)，通過對配電箱總進(jìn)線四極開關(guān)零線發(fā)熱情況的觀察，準(zhǔn)確判斷出是四極總開關(guān)的問題。

2.2 故障原因分析

在藥廠建筑樓層的供電中，一般采用PZ30配電箱對各樓層供電，其配電系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 PZ30配電箱配電系統(tǒng)

采用四極開關(guān)作為配電總開關(guān)，當(dāng)負(fù)荷不平衡、零線電流過大、開關(guān)相對偏小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)燒壞開關(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)間過長就會(huì)燒壞單相負(fù)荷的用電器。

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)荷的供電可用圖2所示進(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

這時(shí)一般會(huì)出現(xiàn)以下3種異常情況：

(1)只有1路負(fù)載接通，其他2路負(fù)載沒有接通。例如，負(fù)載Z2、Z3沒有用電(開關(guān)或控制器沒有接通)，只有負(fù)載Z1用電(開關(guān)或控制器接通)時(shí)，由于構(gòu)不成回路，這時(shí)Z1沒有電壓，負(fù)載不能正常工作。

(2)有2路負(fù)載接通，而1路負(fù)載沒有接通。例如，負(fù)載Z1、Z2用電(通過開關(guān)或控制器接通)，而負(fù)載Z3沒有接通時(shí)(相當(dāng)于斷開)，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?？梢钥闯?，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。遇到這種情況去測量電壓時(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11 Ω，Z2、Z3的阻值為22 Ω，通過計(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超過額定的電壓220 V，用電器會(huì)燒壞。

通過以上3種情況的分析可得出以下結(jié)論：

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

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

3 風(fēng)險(xiǎn)分析及防范措施

在藥廠中，用電風(fēng)險(xiǎn)分析及防范措施主要有：

(1)如果采用四極開關(guān)作為配電總開關(guān)，要能保證負(fù)荷不平衡出現(xiàn)最大風(fēng)險(xiǎn)的情況下，零線的電流不超過開關(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。

用電的不同造成的差別也很大，各相的負(fù)荷相應(yīng)會(huì)差別很大。這樣的情況會(huì)存在負(fù)載嚴(yán)重不平衡、零線電流大的風(fēng)險(xiǎn)。一旦開關(guān)零線觸點(diǎn)因電流過大接觸不好，造成電壓不平衡，極易造成部分用電器電壓過高、部分用電器電壓過低的情況。電壓過高則會(huì)燒壞用電器，電壓過低用則電器不能正常工作。

(3)當(dāng)負(fù)荷的分配和使用不能避免三相所帶的負(fù)荷造成的嚴(yán)重不平衡時(shí)，筆者建議不采用四極開關(guān)作為配電總開關(guān)，而把進(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

一般照明電路的負(fù)載及其他各種單相負(fù)載總是不平衡的，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。對三相四線制供電，中線在正常工作時(shí)不允許斷開，否則會(huì)使負(fù)荷大的一相電壓較正常相電壓偏低，負(fù)載小的那相電壓較正常相電壓偏高，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。在遇到采用四極開關(guān)作為配電總開關(guān)供電、負(fù)載電壓不正常時(shí)，應(yīng)首先對四極開關(guān)進(jìn)行檢查，并要防止試送電時(shí)，電壓過高燒壞用電器。根據(jù)理論分析及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建議慎用四極開關(guān)作為配電總開關(guān)，避免出現(xiàn)異常情況時(shí)燒壞用電器的風(fēng)險(xiǎn)。

[1]秦增煌主編.電工學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2009

[2]中華人民共和國能源部.進(jìn)網(wǎng)作業(yè)電工培訓(xùn)教材[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1992