三相四线制中零线故障诊断分析方法

随着电力电网建设的不断完善和发展，无论是城市电网还是农村电网的建设工作都取得了一定成绩。国家电网的发展与提高人们生活便利息息相关，所以，如何加强国家电网电路运输设备的安全性和可靠性具有十分重大的意义。文章对于三相四线制中零线的故障诊断和排除故障的意义、方法展开叙述和讨论。
　　1、零线故障排查的意义
　　在城市电网三相四线制电流输送模式中，零线作为保护三线电流正常运行的接地端，一旦发生故障后需要立即检修和排除故障，使城市电网尽快重新恢复供电状态。我国主要采用三相四线制的电流输送模式，通常情况下在A/B/C三项电流之外还会外接一条接地零线，这条接地电线的意义就是为了避免三相电流出现某一项短路时或者三相电流无法达到平衡时电流也可以通过零线回流到大地，避免三相电流带点的情况，为人生财产安全带来巨大威胁。由此可见，对于三相四线中的第四条线――“零线”的正常运作和故障排查具有不可小觑的作用，零线一旦出现接触不良或者断线，对于正常运行的三项电流不会造成安全性影响，但是如果此时三相电流恰好发生短路或者三项电压、电流不平衡的故障，零线无法正常工作的情况下就会带来严重的安全事故。在城市电网和农村电网中都需要对零线进行必要的维护工作，保持零线的正常运作。如果零线出现故障后，要尽快对故障进行查找和检修，用最快的速度恢复电网供电，减轻对人们正常生活和工作秩序的不利影响。
　　2、零线故障的原因
　　以城市电网为例，零线在正常的三相四线制电流运行模式中是不会带有电流的，但是一旦发生零线故障后，零线就可能带有很大的故障电压和电流。对于零线发生带点故障的原因，笔者将进行归纳和总结。
　　2.1 零线断线或者接触不良
　　零线在三相四线制中主要发挥与大地接触回流电流的作用，如果零线由于制作工艺不良或者因为设备损耗等问题造成与大地的接触不良或者直接断线问题，就无法达到与大地接触回流线路中不平衡电流的目的。这是由于零线自身的设备质量问题造成的带点故障，是线路架设和设备检修时需要多加注意的地方，严格把控零线的质量和接头加工工艺，降低出现零线在线路运行时出现断线或者接触不良的概率。
　　2.2 三相电流不平衡现象
　　前面说到零线自身的设备质量会造成三相四线制电流运行模式发生故障，三项电流的不平衡也会带来零线的带电故障问题。在电流运输过程中，如果三项电源输出电流没有达到三相平衡，不平衡电流流经零线时就会产生较大电流负荷，如果零线上有接低阻抗就会产生较大的故障电压，从而增加设备发生故障的几率。另外，除了电流输出过程中出现的电流不平衡现象，在变压器对三项电流进行降压转化时，如果分接开关接触不良或者损坏无法对三相电流进行降压转化，就会造成三相电压值不平衡，从而造成三相电流不平衡的故障现象。
　　3、零点故障诊断方法
　　零线的正常工作对于电力电网正常供电具有十分关键的意义。如果线路中的零点故障发生时间较长，会对人们的正常生活秩序和工作环境带来较大的不利影响，提高线路检测和故障检修的效率能够减轻电网对人们生活工作的影响。下面，笔者对如何找到零点故障点的方法做出简要叙述。
　　3.1 分段排除故障诊断
　　这是对于三项电流发生故障点的排除方法之一，排除原理是将线路完全与供电端断开后，对主干线路和支线路分段后进行故障点排查。首先对第一段主干线和这一段中的所有分支线绝缘处理后，进行送电，同时检测接地零线是否带电，如果不带电，则表示该段线路运行正常，从而进行下一段分段线路的故障点排查。如果带电，则说明故障点存在于该段线路中，但对于具体故障点发生的位置无法准确测出。
　　3.2 分相排除故障诊断
　　分相法与分段法的故障点检测原理相同，首先对变压器低压测输出线路逐一分相进行停电后，再对每一项进行故障点排查。首先将万用表调到交流电压档，将万用表两端一端线接带电零线，另一端接地，然后逐一对变压器的低压端A、B、C 三相进行停电，观察万用表的数值变化。如果某一相停电后，万用表电压值变为零，则表示故障点出现在该线路中。分相故障排除法操作简便，原理也比较简单，但和分段故障排除法一样无法得出具体故障点的位置。
　　3.3 电压排除故障诊断
　　电压法故障诊断是在分相排除故障法的基础之上，利用万用表对带电零线进行测量得到的电压值变化确定线路故障点。例如，如果已经确定A相电路发生故障，只需要将万用表一段接在用户输入端的零线上，另一端接地，观察电压数值，电压值最大的检测点就是线路故障点。这个故障排查方法能够较为准确的找到线路故障点，是之前分相排除法的改进。
　　3.4 电流排除故障法诊断
　　除了可以通过测量零线电压的变化来确定故障点发生位置，还可以通过相线电流法故障诊断在分相法判断出故障发生点 。首先利用钳形电流表查出三相电流主线路段发生线路故障的位置，电流表数值最大的一段线路就是发生故障的线路段。再对这段线路进行分段检测，在支线路用户端通过检测零线电流可以快速而有效的判断出具体的线路故障点。这种方法适合主线、分支线上的故障排查，具有检测效率高、故障点排查位置精确的优点，可以在线路故障发生以后用最快的速度恢复电网线路的正常供电，减轻对人们正常生活和工作秩序的不利影响。
　　4、零线故障预防方法
　　在城市电网三相四线制电流输送模式中，零线作为保护三线电流正常运行的接地端，一旦发生故障后需要立即检修和排除故障，使城市电网尽快重新恢复供电状态。零线故障后对人们正常生活秩序和工作便利带来十分严重的影响，所以需要时刻注意维护零线的正常工作和运行。笔者对如何预防和减少零线故障的方法做简要介绍和分析。
　　4.1 保持三相电流平衡
　　在电流运输过程中，如果三项电源输出电流没有达到三相平衡，不平衡电流流经零线时就会产生较大电流负荷，如果零线上有接低阻抗就会产生较大的故障电压，从而增加设备发生故障的几率。所以保持三项电流平衡具有十分关键的意义，但在线路运行时三相电流常常会因为负载不平衡或者线路问题出现不平衡现象。具体预防做法为通过减小不平衡电压从而减小不平衡电流、减弱电压偏移、降低中性线电流大小等措施，从根本上减少不平衡电流的出现概率。
　　4.2 加强零线质量和施工工艺
　　在架设零线接地线路时，需要采用复合设备施工质量要求的接头材料。如果选用铝钢绞线作为零线使用，需要采用同种材质的铝接线端子进行牢固压接，避免出现接地零线接触不良的现象。在线路接入配电箱时，需要按照线路施工要求分支，需要分支后采用铝线段子进行分接，避免出现捆扎现象，造成线路损耗或漏电现象。加强零线自身的设备质量问题，是线路架设和设备检修时需要多加注意的地方，严格把控零线的质量和接头加工工艺，降低零线在线路运行时出现断线或者接触不良的概率。
　　在城市电网三相四线制电流输送模式中，零线作为保护三线电流正常运行的接地端，一旦发生故障后需要立即检修和排除故障，使城市电网尽快重新恢复供电状态。笔者在文章中分析了零线故障发生的原因、零线故障的排查方法和处理以及如何预防和减小零线故障发生的概率，全面体现零线的正常运行对于电力电网的输电运行具有十分重要的意义。