零线故障保护装置的研制与应用

李以亮

摘  要：在0.4kV线路零线被盗或出现其它故障原因时，零线断后三相电流不平衡，造成零线漂移，负荷最大相就会把负荷最小相的客户方家用电器烧毁，在剩余电流动作保护器上加装一个压敏电阻，利用压敏电阻当加到两端的电压达到某一值时，流通电流迅速增大，低于某一电压值时流通电流几乎为零的特性，对中级保护进行改造，使其具有零线故障电压瞬时升高后，保护器发生动作的目的，从而保护了家用电器不被高电压损坏。

一、 研发背景

在低压台区三相四线制线路供电系统中，当零线被盗或出现其它故障原因断裂后，会造成线路电压瞬时升高，电流增大，当大于设备正常工作的额定值时，客户端用电设备会造成大量的烧毁，而我们常用的中级剩余电流动作保护器却没有过电压保护功能，当零线断裂后，客户家用电器烧毁较为普遍，因此，为有效的保护客户端设备，我们进行了零线故障保护器的研发

二、成果的原理

零线故障保护器是在剩余电流动作保护器上加装过电压装置组成，我们利用压敏电阻当加到两端的电压达到某一值时，流通电流迅速增大，低于某一電压值时流通电流几乎为零的特性，对中级保护进行改造，使其具有零线故障电压瞬时升高后，保护器发生动作的目的。

成果详解

由中级保护工作原理接线图及压敏电阻特性，为使高电压时在保护器内产生泄漏电流，需将电阻两端与保护器进线、出线两端连接方式（如工作原理图），此时当零线故障线路电压瞬时升高后，达到压敏电阻某一特性值，压敏电阻导通电流，使流入、流出保护器电流不等而形成泄漏电流，引起保护器动作，达到保护客户端设备的目的。

同时我们充分考虑了客户端220V额定电压及线路峰值电压（为311.2V）和零线故障后相电压瞬时增长为380V的关系，为使设备不被高电压烧毁，在压敏电阻型号选择上，我们选择了7D431型【431为电阻峰值电压（临界值），有效值为304.7V】。

由于改造、新装中级保护需维护的工作量较大，为提高工作效率，我们又组织人员对总保护进行了改进、研究，在工作方式上我们同样采取了使保护器产生泄漏电流，促使其产生动作的保护方式，但由于总保护中流通的电流较大，此时再用压敏电阻已不适合，此时我们想到了用中级保护加微动开关来替代压敏电阻的改动方式。

为达到中级保护和微动开关联动的效果，我们采取了将微动开关固定在中级保护上，并使中级保护动作手柄与微动开关动作手柄相互关联，使之达到中级保护动作后带动微动开关动作的组装方式。

将中级保护与微动开关组合后，从总保护出线端为中级保护引入电源，并将中级保护出线端零线通过一大电阻（灯泡）与低压线路起始杆零线连接。

为促使总保护在零线发生故障时产生跳闸动作，我们利用了中级保护与压敏电阻联动工作的原理，将微动开关静触头一端连接总保护进线端，常开触头一端连接总保护出线端，使线路在正常供电时微动开关处于开启状态，故障时处于闭合状态的连接方式，这样才可使总保护在故障后产生泄漏电流，使其产生动作。

正常供电时，由于中级保护零线所接大电阻（灯泡）的作用，所流通过的电流可以忽略不计，此时微动开关处于断开状态;当零线故障时，中级保护出线端连接电阻（灯泡）导通电流，引起中级保护器动作，此时通过中级保护及微动开关动作手柄的连带作用，使微动开关由断开状态转为闭合状态，导致在总保护内产生泄漏电流，引起总保护动作。

三.成果的创新点

主要是在日常应用的剩余电流动作保护器上我们加了压敏电阻这一元器件。利用压敏电阻当加到两端的电压达到某一值时，流通电流迅速增大，低于某一电压值时流通电流几乎为零的特性，对中级保护进行改造，使其具有零线故障电压瞬时升高后，保护器发生动作的目的。同时我们充分考虑了客户端220V额定电压及线路峰值电压（为311.2V）和零线故障后相电压瞬时增长为380V的关系，为使设备不被高电压烧毁，在压敏电阻型号选择上，我们选择了7D431型【431为电阻峰值电压（临界值），有效值为304.7V】。

五、成果的效益

例子：2013年8月20日晚上8点左右，供电所人员接到客户刘堤村全村停电报修电话，工作人员到达现场，发现低压出线1号杆零线T接点处烧毁，安装有零线故障保护装置的总保护发生了跳闸动作，经智能集抄系统查看，高负荷期三相不平衡率高达30.19%，工作人员对现场处理后，立即安排人员在第二天对该台区进行了三相负荷的调整。事后，经调查客户端没有发生一起家用电器烧毁现象，且截止到目前未发生过一起因零线故障烧毁客户端设备现象，达到了零线故障客户端设备“0”损坏的目标。

1、经济效益

刘堤村共有用户320户，电视、微机等用电设备500多台，此时故障发生在夜晚用电高峰期，假设没有零线故障保护装置，致使客户家用电器烧毁计算，按已往情况供电企业将支付客户端设备维修费用7000多元左右，因此零线故障保护装置的投运使供电企业产生了较大的经济效益。

2、社会效益

零线故障保护装置投运，使客户端设备不再因为零线故障而烧毁，降低了由于电能质量引起的客户投诉事件机率，提高了客户对供电企业的满意度，提升了企业良好的社会形象，为建设和谐社会起到了良好的促进作用。