施工临时用电事故原因分析

孙 涛

上海外经集团控股有限公司 上海 200032

1 油浸式变压器漏油

变压器的检查、维护和保养属于供电公司的业务范围，因此很少有人会在送电后还去观察油浸式变压器的运行状况。笔者在非洲某国曾偶然遇到过一次由变压器漏油引发的事故。

1.1 事故发生经过

事故发生在当天下午晚些时候，有人看到一团火球沿着低压侧的电缆延烧，然后伴随着一阵爆炸声，挂壁式配电箱被烧得漆黑（图1），房间内很多正在使用的电器因此损坏。第2天下午，供电局的人来送电，刚刚更换过断路器的配电箱再次被击穿。经催促，供电局更换了新的变压器。更换变压器时，发现从变压器漏出的油沿着电线杆流下的痕迹（图2）。

图1 被烧毁的挂壁式配电箱

图2 发生漏油的电线杆

1.2 事故原因

虽然供电局一直没有给出任何解释，但事故的原因显然即为：油浸式变压器要靠变压器油绝缘，发生漏油就等于降低了高低压侧的绝缘。继续漏油，就有可能会导致高压侧的15 kV电压（当地电网的电压）入侵到低压侧，进而烧毁低压侧的电器设备。

1.3 结论和建议

变压器漏油导致的事故在国内较为少见，因为国内供电公司的日常检查、保养和维护及时到位。而在基础设施管理落后的非洲地区，还是有可能遇到的。

2 临时用电线路被挖断

临时用电线路保护是容易忽视的问题，很多人不重视临时用电线路的保护，认为电缆挖断了接起来就行。临时线路保护不当，如果发生“断零”，会产生大面积烧坏小型电器的严重后果。关于断零的相关研究，背景多以正式用电线路为主，规范中对于临时用电线路的保护也极少涉及到临时线路的断零保护，因为断零确实是一种没有太多办法可以防范，但是又容易忽视的问题。这里的“断零”是指中性线的主干断开，通常是指从变压器中性接地点引出，到各总分配电柜的中性线。单独一台设备的零线断开，只会造成这一台设备停止工作，而不会烧毁机器。

2.1 事故发生经过

在使用挖掘机进行路灯基础挖掘时，不慎将临时用电线路电缆挖坏。正在生活区看电视休息的工人跑来报告电视冒了一股烟就灭了，灯泡也灭了。电工测量了生活区的三相线电压均为380 V，而单相电压最高达到290 V，最低达到160 V，便立刻将生活区的电切掉。沿着临时线路排查，找到了已经露出地面的临时用电线路的电缆，由于电缆未挖断，工人将电缆移到一旁，此时正在继续施工，故对生活内发生的一切浑然不觉。经过外观查看，3根相线未受损，中性线N和保护线PE受到损坏，此时开始怀疑是断零引发的。将受损处的中性线N和保护线PE剪断，重新连接，生活区的电压恢复正常。

经过统计，这次断零事故不但烧毁了诸如电视、电灯、笔记本电脑、手机等许多生活电器，而且该临时用电线路还用于厂房内临时供电，所以还烧毁了低压配电装置中的功率因数补偿柜控制器、电压表、电流表、厂房内的灯具等总计价值超过3万元的电器。

2.2 零线的作用和断零的原因

零线是俗称，根据最新规范，现在正式的名称是中性线。中性线的主要作用有：用来接额定电压为220 V的单项用电设备；用来传导三相不平衡电流和单项电流；减小负荷中性点的电位偏移。

常见的断零原因主要有：变压器中性点接地连接点不牢或无接地，临时用电投用前没有进行过接地电阻测量（应包含引下线）较为常见；忽视临时线路保护，临时线路无标识、无保护，施工中极易被挖掘机挖断或重型车辆碾断。

2.3 断零对电压的影响

在三相四线低压配电系统中，如中性线因故中断且三相负载不平衡，会造成三相电压分布不均匀，负载中性点的电位偏移。未发生断零前，L1、L2、L3之间的线电压VL1-L2、VL1-L3、VL2-L3为380 V，相电压VL1-N、VL2-N、VL3-N为220 V。加到负载R1、R2、R3上的是220 V的相电压。发生断零后，电流不能从中性线N回到电源了，从而变成两相380 V。以R1、R2为例，断零后R1、R2从原来的并联关系变成串联关系，加在两端的是380 V线电压VL1-L2。R1、R2、R3上分布的电压可使用叠加原理求解，求解过程不赘述（图3）。

图3 相电压与线电压的关系

断零发生后，对于三相负载是没有影响的，但对于单相负载的影响是非常严重的。作用在单相负载上的电压很容易超出220×（1±5%） V的许可范围。电压超过＋5%以上，可能会超过电器绝缘的耐压等级，将绝缘击穿。电压低于－5%以下时，由于设备功率不变，电压下降，电流升高。而根据电流的热效应，电流升高产生的热量以平方的倍数增加，而电器设备的散热量是在额定电压、额定电流的范围内，无法满足欠压时的散热需求。随着热量的积累，造成温度上升，最终将绝缘烧毁。由此可见，无论电压朝哪个方向偏移，最终都会将电器烧毁。

2.4 防止断零的常见措施

断零是一种比较难以防范的故障，这属于三相四线制本身固有的一种隐性缺陷。临时用电中由于不规范的地方多，更容易产生断零的情况。为防止断零的危害，应在以下几个方面给予注意：

1）临时用电投用前，应对中性线的接地点进行接地电阻测试（含引下线）。国内电网企业的供电公司对这些十分重视，这个环节也是由供电公司来掌控的。而在非洲地区，供电公司从业人员水平参差不齐，接地电阻不符合要求，甚至忘记设置接地也属于常见情况。

2）重视临时用电线路保护。埋在土中的临时线路无标识，施工中极易被挖掘机挖断，应在埋设电缆的地面设置警示带。穿过施工便道的临时线路，可穿管埋地。如不能立即实现，可临时采用2块较厚的木板，将电缆线夹在中间，避免车辆直接碾压。

3）软线不易折断，临时用电的电缆应使用多股软线。电缆中间接头处注意保护，防止机械外力将接头拉断或接触不良。

2.5 结论和建议

断零是三相四线配电系统比较严重的故障，而且通过技术手段不易解决，必须通过强化管理才能避免[1-4]。施工临时用电贯穿整个施工过程，持续时间长，必须加强重视，特别要重视中性线N的保护。比较可惜的是，相关规范中对中性线N的保护几乎没有提到。为了避免不必要的损失，必须要加强对中性线N的认识和保护。

3 剩余电流动作保护器中性线N重复接地误动作

使用施工临时电源进行设备电气调试，通常意味着正式电气线路与临时电气线路同时存在，正式电气装置的接地与临时电气装置的接地同时存在。工业厂房建筑一般的电气接地制式为TN-C-S、TN-S、TT，临时用电的接地制式为TN-S。无论哪种接地制式，无论电源来自正式或临时的变压器、柴油发电机，电源中性点必须直接接地，从中性点引出的中性线N只在这一点与接地装置连接，除此之外，在中性线N其他各处均不与接地装置连接，这就是所谓的中性线N不能重复接地。但对于保护线PE，上述接地制式可以重复接地，我们常说的重复接地，一般就是指保护线PE重复接地。而对于中性线N，一般不要求重复接地，在安装剩余电流动作断路器的线路上，尤其是剩余电流动作断路器负载端一侧的中性线，如果重复接地，会导致剩余电流动作断路器一直误动作，无法合闸。

3.1 事故发生经过

厂房内设备安装结束后，下一步工作就是单机调试、无负荷联动调试、负荷调试。一般来说，单机调试和无负荷联动调试理论上可以使用施工临时电源进行。由于临时电源容量有限，一般不考虑使用施工临时电源进行负荷调试。单机调试的主要内容是：加注各种润滑油脂、检查设备电气控制柜的接线、各类保护及动作的参数设置等。无负荷联动调试的主要内容是：在设备各项用水、用电、用气到位的情况下，检查各设备之间的联动配合。

施工临时电源线应尽量在车间内配电柜的负荷侧接入，并断开主开关，防止倒送电至变配电室。由于施工临时用电采用三级配电、两级保护的TN-S系统，施工临时电源的中性点直接接地。施工临时电源通过配电箱、开关箱接入，箱内使用剩余电流动作断路器。合闸后随即发生开关箱内对应的剩余电流动作断路器跳闸的情况，试了几次合闸都未成功。

根据以往的经验，初步诊断为中性线N与保护线PE混接或临时线路漏电，致使剩余电流动作断路器跳闸。经过检查，未发现临时线路有中性线N和保护线PE混接的地方，这个可能性首先排除。适逢天气阴雨，临时线路破损漏电的可能性较大，排除故障的重点放在临时线路漏电上面。首先将临时线路挂起，把电缆上有水的地方擦净、晾干后重新尝试合闸，继续跳闸。用一个在别处工作正常的开关箱连同线路替换之前跳闸的开关箱，继续跳闸。开关箱和临时线路经过处理和更换都不能排除跳闸故障，至此可以排除线路漏电的可能性。由于预想的原因都已被排除，排除故障的工作似乎陷入僵局，需要重新寻找方向。

经过梳理和分析，发现问题应该是出在重复接地上。整个过程中虽然没有对中性线N进行重复接地，但把临时线路的中性线N接到设备配电箱的中性线N汇流排上就意味着逐级连通到变电所中变压器的中性线的接地点，此时相对于临时电源的中性线接地点，变电所变压器的中性线接地点成为了重复接地。这个重复接地点分流了原本应该通过临时线路的中性线N，回到开关箱内剩余电流动作断路器中性线N的电流。

将设备电气控制柜正式电源侧线路进线中的中性线N从汇流排拆下，就可以消除重复接地问题，剩余电流动作断路器跳闸现象消失，电气调试得以继续进行。

3.2 剩余电流动作断路器工作原理

剩余电流动作保护器中性线不能重复接地的要求是由剩余电流动作断路器的工作原理决定的[5-7]。在正常情况下，没有发生电击、漏电、接地故障时，通过剩余电流断路器内的剩余电流互感器一次侧电流矢量和等于零，则剩余电流互感器铁心中磁通的矢量和为零，剩余电流互感器二次侧线圈中没有感应电压输出，因此剩余电流断路器主开关不动作，可以保证线路正常接通。当发生电击、漏电时，有故障电流从保护线PE和人体大地返回电源，这样使原本在相线和中性线中的电流产生分流，剩余电流互感器一次侧的电流矢量和不为零，则剩余电流互感器铁心磁通矢量和也不为零，这时剩余电流互感器二次侧有感应电压输出，此电压直接或经过电子信号放大器在脱扣线圈上产生脱扣电流。当故障电流达到额定值时，脱扣电流足以推动脱扣器动作，使主开关跳闸断开电路。

3.3 重复接地的规范

在GB 13955—2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》中，关于剩余电流断路器的安装，第6.3.4要求明确规定：“通过剩余电流保护装置的N线，不得重复接地。”。JGJ 46—2005《施工现场临时用电安全技术规范》第5.1.4要求明确规定：“在TN系统中，PE线应单独敷设。重复接地线必须与接地线相连，严禁与N线连接。”

3.4 结论和建议

这种重复接地的形式仅在正式的电源线路已经敷设完毕，正式电源没有投入使用，而使用施工临时电源进行调试的情况下存在，是正式线路和临时线路同时存在产生的重复接地，因而较为隐蔽、容易忽略。为了找到这个故障的原因，前后共找来3名电工，耗费了1 d的时间，究其根本原因还是对剩余电流动作断路器的工作原理和接地制式的概念掌握得不够扎实，认识得不够深入。对于原有的经验没有从理论高度进行认识，仅凭经验处理问题，一旦面对新情况、新问题，超出了原有经验的范畴，就不知所措。建议加强相关理论的学习（图4）。

图4 中性线拆开前后对比