[一起家用电器烧毁事故引发的思考] 家用电器大全
摘 要：三相四线配电回路内有时会发生某一相或两相设备大量烧坏的情况。有时同行认为这是三相负载不平衡造成三相电压不平衡引起的，负载轻的一相电压最高，使这一相的设备大量烧坏。这一解释只道出了部分原因，它还另有更深层次的原因。某相内设备大量烧坏的主要原因是三相四线回路的中性线（包括TT系统的中性线和TN系统的PEN线或中性线）断线引起。在我国它常被称作“断零”。
关键词：三相四线回路；断零
1 前 言
2010年10月3日，烟台某小区，居民巩某发现家里的洗衣机坏了，冰箱也坏了，经维修人员检查，是电机烧毁。经了解，邻居家及自家楼上很多家居民均有电器烧毁的情况。经电气专业人员检查，为此楼零线熔断。
三相四线配电回路内有时会发生某一相或两相设备大量烧坏的情况。有时同行认为这是三相负载不平衡造成三相电压不平衡引起的，负载轻的一相电压最高，使这一相的设备大量烧坏。这一解释只道出了部分原因，它还另有更深层次的原因。某相内设备大量烧坏的主要原因是三相四线回路的中性线（包括TT系统的中性线和TN系统的PEN线或中性线）断线引起。在我国它常被称作“断零”。
2 为什么“断零”后会发生大量烧坏单相设备的事故？
这可用图（一）的示例来简单地加以分析。图中相线L1未带负载，L2带一个150W白炽灯泡，L3带一个15W白炽灯泡，三相负载非常不平衡。若以电压表测量三相电压，如果中性线未断线，会发现三个相电压并没有多少差异。这是因为这三相都是由相同的220V绕组电压供电，它们的电压差异只在于三相不同负载电流产生不同的线路电压降。而按照规定，相线和中性线上的总电压降一般不超过5%，所以仅是三相负载不平衡是不会烧坏某相内的设备的，设备的烧坏另有原因。
现假设白炽灯泡前的中性线因故中断，如图（一）所示，则150W和15W灯泡成为串联后接在380V单相回路中。我们知道白炽灯泡基本上是个电阻性负载，其阻值R与功率P成反比，也即
R∝1/P
图（一）
图（一）三相四线回路“断零”后三相负载不平衡，三相电压也不平衡
因此如果150W灯泡的电阻为R，则15W灯泡的电阻为10R，这样380V电压就按1与10的比例分配在两个灯泡上。150W灯泡上的电压仅为35V，而15W灯泡上的电压则高达345V，它很快就被烧坏。为进一步分析清楚，可作图（一）的电压相量图，如图（一）所示。从图可知三相回路相间电压仍为380V不变，负载侧的中性点由O点漂移到O′点，中性线对地电压达190V（在无等电位联结作用的TN系统中，此电压不烧坏设备，但可引起电击事故），而空载的L1相电压则高达364V，三相电压极不平衡。
白炽灯泡的寿命T与施加电压U的14次方成反比，即
T∝1/U14
施加电压越高，灯泡寿命越短。需要说明，白炽灯的寿命是指光通量降至额定光通量的70％的使用时间。图（一）中15W灯泡承受电压为其额定电压的345/220=l . 6（倍），如15W灯泡正常寿命为1000h，则按上式计算其寿命将缩短为1 . 9h。这时灯丝尚未烧断，但光效已很低。电视机显像管灯丝的寿命在此情况下也难免有很大程度的缩短。
电动机在电压过高时将因铁损增大而发热，电压过低时则将因铜损增大而发热，这都能使电动机绝缘劣化加速而缩短其寿命，但以前者的后果更严重。所以发生“断零”时电动机的绝缘寿命不论电压高低总难免缩短，但它对电压高低的敏感程度不如白炽灯泡。
3 为何会发生断零？
3．1 低压柜内分回路零线与零线排接触不好。由于办公楼内三相负载不平衡，平时分回路内零线就容易引起零线发热，长时间则出现零线与零线排之间接触点的缩涨交替而引起接触点松动。接触点松动后等于此根零线线径变小，载流量相应减小。此种情况如不及时维护恢复，当出现三相严重不平衡时，线径变小的零线极易发生热量过大而引起的熔断事故。
3.2 负载分配不平衡。发生三相不平衡，会导致低压柜内总零线电流大大升高，零线发热量过大而引起熔断。
3.将PEN线或中性线重复接地是否可避免“断零”烧坏设备事故？
否。不少同行以及有些供电部门认为将PEN线或中性线（包括TT系统的中性线）作重复接地后，用大地通路代替中断的中性线作返回电源的通路，可避免烧设备事故。经相量分析和计算可知这是不可能的。因中性线阻抗以若干毫欧计，而大地通路阻抗则以若干欧计，相差悬殊。“断零”后三相电压依然严重不平衡，只是程度稍轻一些，烧坏设备的时间稍长一些而已，而TT系统中性线的重复接地却可导致一些安全隐患。
图（二）
图（二）用大地通路代替中断的中性线，三相负载不平衡，三相电压也不平衡。
如图（三）所示，三相电压分别为150V、263V及273V，依旧严重不平衡。其理如上述，为节约篇幅，不作具体说明。如果中性线未断开，但中性线连接不良，接触电阻太大，同样也将发生类似以大地通路代替中断的中性线导致烧坏设备的事故。
图（三）电压相量分析
4.能否采用我国有的规范规定的带"断零"防护功能的断路器来防“断零”危害？
我国有的设计规范中曾有装设中性线断线故障保护的规定。它规定用检测TN系统中PEN线断线后电位升高的故障电压使断路器跳闸来防“断零”危害。这种故障电压型开关在20世纪20年代国外曾使用过，但30年代起即不再使用。因它需单独另设一个不受其他接地极电位影响的零电位接地极来检测PEN线的电位，这在建筑物林立的城市里是难以做到的。而这种中性线断线故障保护还要求断开PEN线，这又是违反IEC标准的基本安全要求的。所以这种防“断零”危害的规定在理论上是难以成立的，在新规范中已不作规定。现时有一种要求，在回路断路器上增加过电压防护功能，在"断零"过电压将大量烧坏设备时切断电源。这恐是不规范的饮鸠止渴的消极做法。因为当用电电压超过正偏差允许值后，设备寿命都将不同程度上缩短，只是烧坏时间长短不同而已，并没有切实解决“断零”烧设备的问题。