邱 俊

（長沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程學(xué)院，湖南長沙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。剛開始上課的幾天，手觸碰講臺(tái)（金屬的）就有“被電”的感覺，還以為是靜電。后來學(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)線稱為相線(火線)，三相電的三根頭稱為相線，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)中性線中沒有電流通過，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，即一根線做工作零線(N)，另外用一根線專做保護(hù)零線(PE)，這樣的供電方式稱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)上來說，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“非正常”電流通道。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，地線是沒有任何電流通過的。所以從性質(zhì)上來看，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，它的一端是在用戶區(qū)附近用金屬導(dǎo)體深埋于地下，另一端與各用戶的地線接點(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)過漏電保護(hù)器，而PE線不經(jīng)過漏電保護(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)分配電箱來看是沒有問題的：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)稱中性點(diǎn)，又因其點(diǎn)為零電位，也稱零線端，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)，一部分電流通過地線走了，沒有通過零線回到漏電保護(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

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，確保用電過程中人身及設(shè)備安全。