一起實(shí)訓(xùn)室設(shè)備漏電事故分析與處理

邱 俊

（長(zhǎng)沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410004）

1.事故描述

學(xué)校為適應(yīng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和技術(shù)進(jìn)步對(duì)高素質(zhì)技術(shù)技能人才培養(yǎng)需求，決定完善校內(nèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)條件，將原有的實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行改造，原有的電氣安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)設(shè)備及機(jī)床電氣故障維修實(shí)訓(xùn)設(shè)備臨時(shí)搬到了一間鍋爐房改造的大教室。剛開(kāi)始上課的幾天，手觸碰講臺(tái)（金屬的）就有“被電”的感覺(jué)，還以為是靜電。后來(lái)學(xué)生進(jìn)行電氣安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)時(shí)，很多學(xué)生反映觸碰到臺(tái)面金屬部位時(shí)被“電到了”，當(dāng)初還以為是春天一樓潮濕引起了漏電。后來(lái)有一天電氣安裝與機(jī)床電氣故障維修兩邊同時(shí)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)時(shí)，只要合閘就跳閘。

上述現(xiàn)象發(fā)生后，本人將所有實(shí)訓(xùn)臺(tái)進(jìn)行通電檢查，發(fā)現(xiàn)只給電氣安裝實(shí)訓(xùn)臺(tái)送電時(shí)，電氣安裝的每個(gè)臺(tái)面、講臺(tái)等金屬部位都帶電；只給機(jī)床故障維修臺(tái)送電時(shí)，臺(tái)面也帶電，講臺(tái)不帶電；如果兩邊同時(shí)送電，只要操作機(jī)床電氣故障臺(tái)就會(huì)馬上跳閘。

2.現(xiàn)場(chǎng)供電系統(tǒng)分析

2.1 火線、零線、地線、中性線的概念

新搬進(jìn)的實(shí)訓(xùn)室原來(lái)是一個(gè)鍋爐房，采用的是TN-S供電系統(tǒng)，也就是三相五線制。首先我們來(lái)了解一下幾個(gè)基本概念。

三相正弦交流電是目前供電和用電中最主要的電源。工業(yè)用電中，為了使交流電有很方便的動(dòng)力轉(zhuǎn)換功能，讓三個(gè)線圈在空間位置上相差120度角，在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生三相正弦交流電，并以三相四線的方式進(jìn)行電力傳輸。我們通常將三相電的三根線中的每一根這樣的導(dǎo)線稱(chēng)為相線(火線)，三相電的三根頭稱(chēng)為相線，它與零線共同構(gòu)成供電回路。三相電的三根尾連接在一起稱(chēng)中性線也叫“零線”，之所以叫零線，是因?yàn)槿嗥胶鈺r(shí)中性線中沒(méi)有電流通過(guò)，而且它直接或間接地接到大地，跟大地之間的電壓也接近零。地線是把設(shè)備或用電器的外殼可靠地連接大地的線路，是防止觸電事故的良好方案。

2.2 TN-S供電系統(tǒng)的構(gòu)成

臨時(shí)實(shí)訓(xùn)室有三種負(fù)載：一種是單相設(shè)備，一種是無(wú)中性點(diǎn)設(shè)備，第三種就是有中性點(diǎn)的設(shè)備，如圖1所示。

低壓電網(wǎng)中用三相四線制輸送電力，其中有三根相線一根零線。如果把零線的兩個(gè)作用分開(kāi)，即一根線做工作零線(N)，另外用一根線專(zhuān)做保護(hù)零線(PE)，這樣的供電方式稱(chēng)為三相五線制供電方式，即TN-S供電系統(tǒng)。三相五線制包括三根相線、一根工作零線、一根保護(hù)零線。

從線路的性質(zhì)上來(lái)說(shuō)，火線（相線）是提供能源的線路，零線是單相電路中給提供能源的線路一條電流回路（和相線形成電流通道）的線路，地線是作為保護(hù)電器設(shè)備、防止漏電而發(fā)生事故的一條“非正?！彪娏魍ǖ?。這三條線，正常工作時(shí)，由相線（某一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)）提供電流，經(jīng)過(guò)用電設(shè)備（負(fù)載）后由零線回到電源端。正常情況下，地線是沒(méi)有任何電流通過(guò)的。所以從性質(zhì)上來(lái)看，這三條線路中的零線和地線，是不允許“并用”或合用的。為了保證用電安全，在用戶(hù)使用區(qū)改為用三相五線制供電，這第五根線就是地線，它的一端是在用戶(hù)區(qū)附近用金屬導(dǎo)體深埋于地下，另一端與各用戶(hù)的地線接點(diǎn)相連，起接地保護(hù)的作用。

圖1 TN-S系統(tǒng)

如果采用的是三相五線制供電方式，用電設(shè)備上所連接的工作零線N和保護(hù)零線PE是分別敷設(shè)的，工作零線上的電位不能傳遞到用電設(shè)備的外殼上，這樣就能有效隔離了三相四線制供電方式所造成的危險(xiǎn)電壓，使用電設(shè)備外殼上電位始終處在“地”電位，從而消除了設(shè)備產(chǎn)生危險(xiǎn)電壓的隱患。

2.3 TN-S供電系統(tǒng)的特點(diǎn)

TN-S供電系統(tǒng)由于工作零線（N）與保護(hù)零線（PE）分開(kāi)設(shè)置，從而可以做到PE線不再因三相不平衡而產(chǎn)生電流，所以，電氣設(shè)備外殼接零保護(hù)是接在專(zhuān)用的保護(hù)線PE上更加安全。當(dāng)發(fā)生N線斷線時(shí)，只會(huì)影響單相用電設(shè)備的正常工作，而不會(huì)損害系統(tǒng)的保護(hù)功能。在正常工作時(shí)，即使中性線中有電流，專(zhuān)用保護(hù)線上也不會(huì)有電流。但是，當(dāng)TN-S供電系統(tǒng)在發(fā)生相對(duì)地短路時(shí)，對(duì)地故障電壓較高。

采用TN-S系統(tǒng)供電，線路上裝設(shè)漏電保護(hù)器的問(wèn)題也相應(yīng)地得到解決。因?yàn)镹線與PE線分設(shè)，N線經(jīng)過(guò)漏電保護(hù)器，而PE線不經(jīng)過(guò)漏電保護(hù)器，可以在PE線上做重復(fù)接地，這樣線路清楚，不會(huì)因?yàn)楦蓴_而發(fā)生保護(hù)器誤動(dòng)作。

3.事故排查、分析及處理

3.1 故障排查

根據(jù)上述TN-S系統(tǒng)的分析，我們對(duì)該實(shí)訓(xùn)室設(shè)備的供電環(huán)節(jié)進(jìn)行了全面檢查。從二級(jí)分配電箱來(lái)看是沒(méi)有問(wèn)題的：線路的黃、綠、紅三相線接入到二級(jí)分配電箱的總隔離開(kāi)關(guān)上，淡藍(lán)色的N線接入到漏電保護(hù)器的N端上，通過(guò)漏電保護(hù)器后接到工作零線端子板；黃綠雙色的PE線接入到保護(hù)零端子板PE板上。但從末級(jí)分配箱中，發(fā)現(xiàn)電氣安裝實(shí)訓(xùn)臺(tái)中供電線路零線和地線接混，而且有一臺(tái)機(jī)床電氣故障維修臺(tái)在拆遷搬運(yùn)的過(guò)程中地線的接頭焊點(diǎn)震動(dòng)跌落接觸到了一根火線的接線柱。

3.2 故障原因分析及處理

火線是帶電的，地線和零線是不帶的，實(shí)訓(xùn)臺(tái)上兩插孔的插座里有一根火線，一根零線，用電筆能測(cè)出帶電來(lái)的是火線，不帶電的是零線，三插孔的插座里才有地線，地線要連接在用電器的外殼上，以防止電器漏電使人觸電傷亡。

中性點(diǎn)是指變壓器低壓側(cè)的三相線圈構(gòu)成星形聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)點(diǎn)稱(chēng)中性點(diǎn)，又因其點(diǎn)為零電位，也稱(chēng)零線端，一般的零線就從此點(diǎn)引出的。中性點(diǎn)接地后，所有該電網(wǎng)覆蓋面的設(shè)備接地保護(hù)線可就近入地設(shè)置為地線，一旦出現(xiàn)漏電可通過(guò)大地傳導(dǎo)回路到變壓器中性點(diǎn)，以保安全。

地線是信號(hào)流回源的低阻抗路徑。如果用儀表測(cè)量一下地線上各點(diǎn)之間的電位，會(huì)發(fā)現(xiàn)地線上各點(diǎn)的電位可能相差很大。正是這些電位差才造成了電路工作的異常。因?yàn)榈鼐€的阻抗總不會(huì)是零，當(dāng)一個(gè)電流通過(guò)有限阻抗時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電壓降。

有的人誤以為零線就是地線，把部分電器的接地和零線接一起，那么火線在和零線形成回路的同時(shí)也和部分電器的外殼形成回路，使外殼帶電，尤其是在零線因故障已斷開(kāi)而電源插座接地又不好的情況下更容易觸電。

零線是工作線，在用電器工作時(shí)，火線經(jīng)過(guò)用電器與零線形成回路，此時(shí)用電器才能工作。接地線是保護(hù)線，平時(shí)不參與工作，只有在用電器漏電時(shí)才起作用把電迅速引導(dǎo)大地，保護(hù)設(shè)備和人身安全。漏電保護(hù)器工作原理是：當(dāng)流進(jìn)火線的電流與流出零線的電流相等時(shí)，不會(huì)跳閘；當(dāng)出現(xiàn)偏差時(shí)，立刻跳閘。當(dāng)?shù)鼐€和零線混接后，當(dāng)有用電器插在火線與地線那個(gè)插座時(shí)，一部分電流通過(guò)地線走了，沒(méi)有通過(guò)零線回到漏電保護(hù)器，造成進(jìn)出漏電保護(hù)器的電流不平衡，所以跳閘。

因此，當(dāng)零線地線混接時(shí)，使設(shè)備外殼與火線形成回路，導(dǎo)致設(shè)備外殼帶電，還可能造成短路事故；地線與火線接觸，直接短路跳閘。

最后，我們將電氣安裝實(shí)訓(xùn)臺(tái)中供電線路零線和地線回位，把機(jī)床電氣故障維修臺(tái)跌落的地線焊接牢固，如圖2所示。開(kāi)啟所有設(shè)備，一切運(yùn)行正常，漏電、跳閘事故完全排除。

4.結(jié)束語(yǔ)

實(shí)訓(xùn)室是高職院校重要教學(xué)場(chǎng)所之一，這次漏電事故給我們也敲響了警鐘。通過(guò)對(duì)漏電事故的排查、分析，我們順利地排除了故障，恢復(fù)了實(shí)訓(xùn)室的正常工作。同時(shí)也對(duì)三相五線制供電系統(tǒng)有了更深的理解，且充分認(rèn)識(shí)到了零線、地線、中性線在低壓配電系統(tǒng)中的作用，一旦接錯(cuò)，危害是十分嚴(yán)重的。因此，必須引起人們足夠的重視，確保用電過(guò)程中人身及設(shè)備安全。