岑績揚

廣西廣播電視技術(shù)中心百色分中心所屬的六個廣播電視“村村通”臺站在完成“十二五”重建搬遷后，供配電系統(tǒng)采用了隔離變壓器及三相五線制的TN—S接地系統(tǒng)。TN—S接地系統(tǒng)包括三相電的三根相線（A、B、C線）、一根中性線（N線）和地線（PE線）等五根線，同時，N線和PE線除在變壓器中性點共同接地外，兩線不再有任何電氣連接，特別適用于危險性和安全要求高的場所。我們在一次對樂業(yè)轉(zhuǎn)播臺供配電系統(tǒng)的例行維護時，發(fā)現(xiàn)該臺的零線與地線之間有60 V左右的交流電壓，后來在對其他的臺站巡檢時，均發(fā)現(xiàn)供配電系統(tǒng)存在這種零線帶電的現(xiàn)象，下面對這一現(xiàn)象作分析。

1 零線帶電的原因

第一，過長的低壓電網(wǎng)，由于環(huán)境惡劣、導(dǎo)線老化、受潮等原因，導(dǎo)線的漏電流通過零線形成閉合回路，致使零線有電位差。

第二，零線敷設(shè)的距離過長，用作零線的導(dǎo)線阻抗過大，電流在零線上產(chǎn)生了電壓降，零線就帶電了。

第三，三相負載不平衡，電流超過了允許范圍，產(chǎn)生了中性點（零電位）漂移，三相負載不平衡、不對稱程度越大，中性點漂移就越嚴重，零線對地電壓就越高。第四，零線多點在聯(lián)合匯集連接時，由于某點接觸不良，造成過大的電壓降，零線也會帶電。

第五，隔離變壓器繞組間絕緣性能不良、屏蔽不良或磁漏引起的感應(yīng)等原因。

2 分析處理

“村村通”臺站基于防雷和濾波的考慮，在供配電系統(tǒng)中使用了隔離變壓器，它是一種1∶1的變壓器，其二次側(cè)對地浮空，理論上二次側(cè)任一根線對大地之間沒有電位差。圖1是“村村通”臺站供配電系統(tǒng)原理框圖。

圖1 “村村通”臺站供配電系統(tǒng)原理框圖

第一，撿查室外電力變壓器接地線及機房接地線情況，并在多點進行測量，阻值在0.4～0.6 Ω之間，屬正常范圍。

第二，用1 000 V兆歐表對隔離變壓器一次側(cè)、二次側(cè)對地搖絕緣阻值，均大于2 MΩ。

第三，在停機后，逐一斷開三相電的負載，也沒有發(fā)現(xiàn)負載嚴重不平衡的情況。

第四，用萬用表對隔離變壓器的輸入端、輸出端進行測量。下面表1、表2是不同時間所測量的數(shù)據(jù)。

表1 隔離變壓器輸入端對地電壓值

表2 隔離變壓器輸出端對地電壓值

第五，對于TN—S系統(tǒng)而言，設(shè)流過三相電流的瞬時值分別為ia、ib、ic：

ia=Iasinα

ib=Ibsin(α-120)

ic=Icsin(α+120)

那么，流過中性線（零線）的瞬時電流為三相電流及其諧波電流的代數(shù)矢量和應(yīng)等于零，即io=ia+ib+ic=0，零線對地電壓U0=i0×R0（R0為中性點Y0到接地體的電阻）。從表1、表2可看出，隔離變壓器一次側(cè)的輸入電壓是正常的，但二次側(cè)的零線對地存在電位差，這與理論不相符。進一步分析可知：由于采用隔離變壓器后，它將電力變壓器輸入的三相△接法轉(zhuǎn)換為四線Y接法而產(chǎn)生了新的中性點Y1，Y1因隔離變壓器線圈和磁芯、初級線圈與次級線圈的磁漏、相鄰匝之間存在的寄生電容以及制造工藝等因素使得與接地體PE點存在電位差。假設(shè)電力變壓器與隔離變壓器中性點的電流io很小或接近于零，那么，對于電力變壓器低壓側(cè)，其中性點Y0到接地體的電阻R0≤4 Ω（正常值）時，零線對地電壓就非常小或接近于零，但對于隔離變壓器二次側(cè)，因其中性點Y1到接地體的絕緣電阻R0′＞2 MΩ（正常值）以上，所以，隔變二次側(cè)的零線對地電壓依然會比較大。

第六，使用隔離變壓器直通功能時，零線帶電現(xiàn)象消除。由此推斷零線帶電現(xiàn)象是由隔離變壓器引起的：在排除三相負載不平衡、不對稱的情況下，在同一時刻，因三相電壓的幅值、相位差、頻率的細微誤差以及隔離變壓器三相繞組制作工藝等造成的磁漏感應(yīng)使得流過零線的瞬時電流io=ia+ib+ic≠0，而且與外電電壓的變化有關(guān)。

當(dāng)我們需要對供配電系統(tǒng)進行檢修維護時，必須要濾除這零線對地的60 V左右的交流電壓，以確保維護人員的安全。那么，如何濾除零線對地60 V左右的交流電壓呢？從公式知：當(dāng)C的值越大，Xc值越小，就越符合我們的要求。當(dāng)C=30 μF時，Xc=106 Ω，當(dāng)C=50 μF時，Xc=64 Ω，因此，當(dāng)C取值30～50 μF時，其容抗值相對于人體電阻平均值2 000 Ω已經(jīng)小很多，人觸碰到零線就不會有危險了。本案例中，選擇CBB/30 μF/450 V電容跨接在零線與地之間后，零線帶電現(xiàn)象消除。

3 結(jié)語

在三相五線制TN—S接地供電系統(tǒng)中，零線作為供電線路的工作回路，零線帶電是電力運行的非故障現(xiàn)象。本例中，由于隔離變壓器本身的磁漏感應(yīng)及因三相電壓的幅值、相位差、頻率的細微誤差使得流過零線的瞬時電流不為0，造成了零線帶電現(xiàn)象。我們認為，當(dāng)我們需要對供配電系統(tǒng)進行維護時，對于零線帶電現(xiàn)象，當(dāng)它低于人體能觸碰最高電壓36 V時，可以不作處理，但當(dāng)它高于36V時，對維護人員造成了安全威脅，必須先處理再維護。