供电系统中零线接触不良的危害

张 弢高 轩

1.2.河北省广播电视八三四发射台 河北省 保定市 071051

1 故障现象

八三四台CMMB系统曾经出现了一次故障，损坏了UBS CMMB5000调制器和HJ5436A同步时钟发生器（都是单相供电设备），致使供电保险烧断。修复调制器和同步时钟发生器后，又全面检查了供电环路，未发现问题，当即恢复了播出。隔日，类似故障再次发生，除损坏调制器和同步时钟发生器外，还导致整个CMMB系统关闭，开机指示灯一亮一灭地忽闪，不能重新启动。此时测量CMMB系统的三相供电，线电压（相间电压）正常，但相电压（相零电压）异常。其中，A相与零线间电压在零至十几伏之间波动，B、C相与零线间电压却都在380V（正常为220V）左右波动，当即判断零线中断或零线与A相漏电，经过反复查找，最后确认问题出在了CMMB系统的UPS电源里，其隔离变压器至（经隔离、整流、充电、逆变后）输出端的零线接线端子接触不良。如图1所示。

图1 CMMB系统的UPS电源供电示意图

2 故障分析与解决

在解决此例故障的过程中，有三个问题：第一，在三相四线制供电系统中，零线接触不良为什么会损坏单相供电设备？第二，在本例故障中，CMMB发射机的激励放大器与合成器的三台散热风扇同样是单相设备，为什么没有损坏？第三，本例故障发生后，为什么有两相与零线间电压为380V？

在三相四线制供电系统中，如果三相负载平衡，零线中就没有电流，这种情况下零线可以弃之不用。但在实际供电线路中，三相设备和单相设备是同时存在的，三相中的单相用电设备是不可能完全平衡的，这时零线就不可或缺了。

由图2可见，零线在E点中断后，Za、Zb、Zc就不能与零线构成电流回路，此时Za和Zb相互串联后处于A、B两相之间，供电电压为380V。如果Za和Zb功率相同，那么它们分别承担190V电压，不会引起损坏；一旦二者功率相差较大，比如Za功率是Zb的4倍（这样假设便于计算），那么Za两端电压就是76V，不会损坏，但Zb两端电压却高达304V，其过压损坏就成为了必然。其它相间设备情况的分析与A、B两相相同，其最终结果都是功率较小的设备因过压而损坏，功率大的设备因电压过低不能正常工作，损坏的可能性很小。如图2所示。

图2 三相四线制供电系统中单相设备等效图

除去属于三相平衡负载的六台开关电源和主冷却风机外，单相用电设备集中在左侧方框内。在系统正常工作状态，A相和零线之间连接着控制器及其控制下的调制器和主继电器KM1的线包，C相与零线之间连接着同步时钟发生器、两台激励放大器和三台合成器冷却风扇，由于激励放大器的功率远远大于控制器及调制器，当零线中断后，加在控制器和调制器两端的电压远远超过了220V，导致了调制器损坏并烧断其供电保险，控制器内电源滤波电容爆裂漏电，控制器失去了作用。控制器失去作用后，又造成了主继电器KM1接点释放，此时接在供电系统中的设备就只剩下了同步时钟发生器和控制器。由于控制器内电源滤波电容漏电，其等效电阻大大减小，同步时钟发生器则承担了380V电压的大部分而过压损坏，并烧断了供电保险，至此，整个系统处于故障后的相对稳定状态。如图3、图4所示。

图3 CMMB系统用电设备分布图

图4 KM1释放后CMMB系统用电设备示意图

由于控制器的存在，零线中断时测量B、N和C、N间电压就会接近于B、A和C、A间电压，即在380V左右波动。由于零线在隔离变压器至UPS输出端的接线端子接触不良，并没有完全中断，线路中有电流时断路，无电流时连通，这就造成了A相与零线间电压在零至十几伏之间波动，并且控制器的开机指示灯一亮一灭地忽闪。同时，接触不良也是1月10日全面检查供电环路时用仪表测量未发现问题的原因。如图5所示。

图5 CMMB系统故障稳定后用电设备示意图

在现实生活中，零线接触不良造成的损失是惊人的，比如，因供电干线零线接触不良导致大批家用电器、电脑经常莫名其妙地损坏；因用户家中零线接头氧化造成空调、微波炉、冰箱等大电流用电设备经常“偷偷”罢工等等。这些故障不但难于检测和判断，更为重要的是，零线一旦接触不良就会造成零点漂移，靠近用电设备一端的“零线”就会带电，极易造成触电事故。因此，在处理设备故障时，零线也不是可以随意触摸的。

以上事例告诫我们，任何电路施工，务必把零线处理稳妥，杜绝一切形式的接触不良。只有这样，才能消除故障隐患，避免人为故障。