本發(fā)明涉及低壓配電領(lǐng)域，具體涉及變壓器中性線虛接故障。

背景技術(shù)：
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在低壓配電網(wǎng)中，輸電線路一般采用三相四線制，其中三條線路分別代表A,B,C三相，不分裂，另一條是中性線N。（區(qū)別于零線，在進(jìn)入用戶的單相輸電線路中，有兩條線，一條我們稱為火線，另一條我們稱為零線，零線正常情況下要通過電流以構(gòu)成單相線路中電流的回路，而三相系統(tǒng)中，三相自成回路，正常情況下中性線是無電流的）。故稱三相四線制。在380V低壓配電網(wǎng)中為了從380V相間電壓中獲得220V線間電壓而設(shè)的N線。也就是說在三相四線制里，用于三相系統(tǒng)時三相自成回路時，通常稱N線為中性線。在單相回路時，稱N線為零線。區(qū)別在于中性線是無電流的，零線是有電流的。

中性點(diǎn)是否接地，亦稱為中性點(diǎn)制度。中性點(diǎn)制度可以大致分為兩大類，即中性點(diǎn)接地系統(tǒng)與中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)。而按照國際電工委員會（IEC）的規(guī)定，將低壓配電系統(tǒng)分為IT、TT、TN三種，其中TN系統(tǒng)又分為TN－C、TN－S、TN－C－S三類。

IT系統(tǒng)，電源端帶電部分對地絕緣或經(jīng)高阻抗接地，用電設(shè)備金屬外殼直接接地。IT系統(tǒng)適用于環(huán)境條件不良、易發(fā)生一相接地或火災(zāi)爆炸的場所，如煤礦、化工廠、紡織廠等，也可用于農(nóng)村地區(qū)。但不能裝斷零保護(hù)裝置，因正常工作時中性線電位不固定，也不應(yīng)設(shè)置零線重復(fù)接地。

TT系統(tǒng),該系統(tǒng)電源中性點(diǎn)直接接地，用電設(shè)備金屬外殼用保護(hù)接地線接至與電源端接地點(diǎn)無關(guān)的接地級，簡稱保護(hù)接地或接地制。當(dāng)配電系統(tǒng)中有較大量單相220V用電設(shè)備，而線路敷設(shè)環(huán)境易造成一相接地或零線斷裂，從而引起零電位升高時，電氣設(shè)備外殼不宜接零而采用TT系統(tǒng)。TT系統(tǒng)適用于城鎮(zhèn)、農(nóng)村居住區(qū)、工業(yè)企業(yè)和分散的民用建筑等場所。當(dāng)負(fù)荷端和線路首端昀裝有漏電開關(guān)，且干線末端裝有斷零保護(hù)時，則可成為功能完善的系統(tǒng)。

TN系統(tǒng)，TN系統(tǒng)的電源端中性點(diǎn)直接接地，用電設(shè)備金屬外殼用保護(hù)零線與該中心點(diǎn)連接，這種方式簡稱保護(hù)接零或接零制。按照中必線（工作零線）與保護(hù)線（保護(hù)零線）的組合事況TN系統(tǒng)又分以下三種形式：（1） TN－C系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，工作零線和保護(hù)零線共用（簡稱PEN），此系統(tǒng)習(xí)慣稱為 三相四線制系統(tǒng)。

TN－S系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，工作零線N和保護(hù)零線PE從電源端中性點(diǎn)開始完全分開，此系統(tǒng)習(xí)慣稱為三相五線制系統(tǒng)。

TN系統(tǒng)的電源端中性點(diǎn)直接接地，用電設(shè)備金屬外殼用保護(hù)零線與該中心點(diǎn)連接，這種方式簡稱保護(hù)接零或接零制。按照中必線（工作零線）與保護(hù)線（保護(hù)零線）的組合事況TN系統(tǒng)又分以下三種形式：（1） TN－C系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，工作零線和保護(hù)零線共用（簡稱PEN），此系統(tǒng)習(xí)慣稱為 三相四線制系統(tǒng)。（2）TN－S系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，工作零線N和保護(hù)零線PE從電源端中性點(diǎn)開始完全分開，此系統(tǒng)習(xí)慣稱為三相五線制系統(tǒng)。（3）TN－C－S系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，工作零線同保護(hù)零線是部分共用的，此系統(tǒng)即為局部三相五線制系統(tǒng)。

應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①TN－C系統(tǒng)適用于設(shè)有單相220V，攜帶式、移動式用電設(shè)備，而單相220V固定式用電設(shè)備也較少，但不必接零的工業(yè)企業(yè)；TN－S系統(tǒng)適用于工業(yè)企業(yè)，高層建筑及大型民用建筑；TN－C—S系統(tǒng)適用于工業(yè)企業(yè)；當(dāng)負(fù)荷端裝有漏電開頭干線末端裝有斷零保護(hù)時，也可用于新建住宅小區(qū)。②TN－C、TN—Ｓ、TN－C－S系統(tǒng)在正常運(yùn)行時，零線電位有時可達(dá)50V以上；TN－C系統(tǒng)外殼電位等于工作零線電位，TN－S系統(tǒng)外殼電位為零，TN－C－S系統(tǒng)外殼電位不為零，等于工作零干線電位。③當(dāng)電氣設(shè)備一相碰殼時，TN系統(tǒng)的短路電流較大。碰殼處外殼電位≥110V，只要設(shè)計合理，時間是較短的；如果人體偶然觸及帶電部分時的危險性大；TN－C系統(tǒng)，當(dāng)相間短路保護(hù)裝置靈敏度不夠時，由于設(shè)備外殼接工作零線N，而設(shè)備對地不絕緣，正常工作時，漏電開關(guān)通過剩余電流無法工作，所以不能裝漏電開關(guān)，只能采用零序過流保護(hù)；TN－S系統(tǒng)，由于設(shè)備外殼接保護(hù)零線PE，正常工作時，漏電開關(guān)無剩余電流，所以在相間短路保護(hù)裝置靈敏度不夠時，可裝設(shè)漏電開關(guān)來保護(hù)單相碰殼短路；TN－C－S系統(tǒng)，PE、N共用干線段不能采用漏電保護(hù)，PE、N分開的線段可用漏電保護(hù)，用電設(shè)備可用漏電保護(hù)。④當(dāng)線路一相接地時，TN－C系統(tǒng)接地短路電流較小，通常不足以使線路相間短路保護(hù)及零序保護(hù)裝置動作，從而使變壓器零位及全部接零設(shè)備外殼長期帶電，接地點(diǎn)電阻愈小愈危險；變電所接地裝置應(yīng)采用環(huán)形均壓圈；干線首端不能裝設(shè)漏電保護(hù)，無法切除線路一相接地故障是TN－C系統(tǒng)的一大缺點(diǎn)；TN－S系統(tǒng)，除具有與TN－C系統(tǒng)相同的特點(diǎn)外，可在各級線路首端裝設(shè)漏電保護(hù)開關(guān)來切除故障線路；TN－C－S系統(tǒng)，除與TN－C系統(tǒng)有相同的特點(diǎn)外，部分線路可裝設(shè)漏電保護(hù)。⑤當(dāng)工作零線斷開時，TN－C系統(tǒng)斷零點(diǎn)后由于三相負(fù)荷不對稱，零位偏移，220V單相設(shè)備可能燒毀，且用電設(shè)備外殼接零，使外殼帶電，危及人身安全。單相回路中零線斷裂，全部220V電壓將加到設(shè)備外殼上；由于斷零而引起設(shè)備外殼電位升高，漏電保護(hù)均不起作用；TN－S系統(tǒng)三相回路零干線斷開會燒毀設(shè)備，但外殼不帶電，人身無危險；單相回路中零線斷開，對人身和設(shè)備安全均無危害；TN－C－S系統(tǒng)PEN線斷開，人身有危險，N線斷開時人身無危險，但工作零干線斷開均能造成設(shè)備的燒毀。⑥關(guān)于重復(fù)接地問題，TN－C系統(tǒng)應(yīng)將零線重復(fù)接地，無論在線路一相接地、零線斷開或一相碰殼等故障情況下，還是各相負(fù)荷嚴(yán)重不對稱的正常運(yùn)行條件下，均能降低零線和電氣設(shè)備外殼電位，但并不能消除觸電的危險；TN－C系統(tǒng)的工作零碎線不宜重復(fù)接地，但必要時保護(hù)零線可以重復(fù)接地。因為工作零線重復(fù)接地對保護(hù)人身安全作用不大，對斷零后保護(hù)安全作用也不明顯；工作零線接地后，干線首端便不能采用漏電保護(hù)；保護(hù)零線重復(fù)接地，可降低碰殼短路時外殼的電位；TN－C－S系統(tǒng)中的PEN線應(yīng)重復(fù)接地，N線不宜重復(fù)接地。⑦在TN系統(tǒng)中，裝設(shè)斷零保護(hù)裝置，其作用是：TN－C與TN－C－S系統(tǒng)中可起多重保護(hù)作用，能防止因零線斷開而使用電設(shè)備外殼帶電，并燒毀單相220V用電設(shè)備；能防止因線路一相接地而引起用電設(shè)備外殼長期帶電；能防止正常運(yùn)行時，由于負(fù)荷不對稱和三次諧波的存在以及零線選擇不合理，引起零線壓降過大和變壓器零位偏移，而使零線和接零設(shè)備外殼產(chǎn)生高電位；當(dāng)用電設(shè)備一相碰殼，而短路保護(hù)靈敏度不夠時，能起后備保護(hù)作用，防止大片用電設(shè)備外殼長期帶電；對于TN－S系統(tǒng)，能防止因工作零線斷開而燒毀單相220V用電設(shè)備；當(dāng)線路一相接地，而引起用電設(shè)備帶電時，能起后備保護(hù)作用；能防止正常運(yùn)行時工作零線電位過高。⑧在上述IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)中，應(yīng)推薦使用TN－S系統(tǒng)，繼續(xù)使用TN－C－S系統(tǒng)，停止推廣使用TN－C系統(tǒng)。目前，為我國最常用的低壓配電系統(tǒng)是TN－C－S系統(tǒng)。

低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行過程中，變壓器不可避免的會出現(xiàn)中性線斷線、虛接等故障，若不能及時查找分析中性線虛接故障，會給配電網(wǎng)帶來很多危害。配電網(wǎng)變壓器中性線虛接過程中，如果在L1相接地的過程中，就會產(chǎn)生電流流經(jīng)配電變壓器接地線，容易導(dǎo)致觸電現(xiàn)象的發(fā)生；配電變壓器中性線虛接運(yùn)行中，就會使三相負(fù)載能力出現(xiàn)不平衡，從而出現(xiàn)配電電壓器中性點(diǎn)產(chǎn)生一定的偏移，在接地點(diǎn)電位的指數(shù)上超過了零，從而會提升有些相的電壓，容易損設(shè)備的運(yùn)行。

文獻(xiàn)《設(shè)備電源中性線虛接引發(fā)的故障處理》中公開了中性線虛接故障的檢測方法，利用高低溫濕熱試驗箱超溫報警故障，檢查、測量設(shè)備電氣線路，最終確認(rèn)故障原因是設(shè)備電源中性線虛接，分析電源中性線虛接給設(shè)備造成的影響。雖然能夠較準(zhǔn)確的確定中性線虛接故障，但是需要較為復(fù)雜的高低溫濕熱試驗箱，提高了成本。

專利文獻(xiàn)CN 102801131B中公開了一種中性線斷線檢測保護(hù)方法和裝置，屬于低壓系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。該裝置主要由電流檢測單元、檢測信號轉(zhuǎn)換單元、信號處理單元、保護(hù)執(zhí)行單元與聲光報警單元組成。該方法通過采集三相線和中性線電流信號，再由單片機(jī)對信號進(jìn)行處理分析，由此來判斷中性線是否斷線，在中性線發(fā)生斷線時單片機(jī)發(fā)出動作信號斷開電路并發(fā)出警報。本發(fā)明所用元件簡單易行、自動化程度較高，能夠有效的檢測中性線斷線情況并對其實施保護(hù)，工程應(yīng)用性較好。但是檢測裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且不能檢測中性線虛接。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明提出了一種變壓器中性線虛接故障檢測方法，包括如下步驟：1）電壓器發(fā)生故障后，采用中性線虛接檢測裝置測量待測配電網(wǎng)三相L1、L2和L3的各相相電壓，所述檢測裝置包括數(shù)字萬用表、圖像識別單元、控制單元、報警單元和顯示單元；2）檢測裝置分析對比檢測得到L1、L2和L3的相電壓，若L1、L2和L3的相電壓不相同，通過顯示單元顯示變壓器出現(xiàn)了故障；3）拉開斷路器后，檢測三相L1、L2和L3的電壓，若各相電壓正常，且配電箱外殼正常接地，中性線未接地，箱內(nèi)絕緣導(dǎo)線外觀無異常，各接點(diǎn)連接緊固，繼續(xù)檢查；4）在配電箱處將中性線接地，用導(dǎo)線將中性線與箱殼、接地扁鋼做良好連接，合閘送電后通過檢測裝置檢測各相電壓，若各相電壓正常，試運(yùn)行4-8個小時后，通過檢測裝置檢測各相電壓，若各相電壓不相同，則該變壓器發(fā)生了中性線虛接故障，通過報警單元發(fā)出故障警報，同時顯示單元顯示變壓器出現(xiàn)了中性線虛接故障；5）通過修理中性線或更換中性線，消除中性線虛接故障。

進(jìn)一步的，數(shù)字萬用表卡接在檢測裝置中。

進(jìn)一步的，數(shù)字萬用表包含安培計、電壓表、歐姆計功能。

進(jìn)一步的，數(shù)字萬用表的精度在讀數(shù)的±（0.7%+1）和±（0.1%+1）之間。

進(jìn)一步的，圖像識別單元位于數(shù)字萬用表上方，用于讀取萬用表的電壓數(shù)字。

進(jìn)一步的，檢測裝置還包括切換開關(guān)，控制單元控制切換開關(guān)動作，使數(shù)字萬用表分別檢測L1、L2和L3各相的電壓。

進(jìn)一步的，報警單元包括LED燈和揚(yáng)聲器。

進(jìn)一步的，顯示單元包括液晶顯示器或LED顯示器。

進(jìn)一步的，步驟4）中，運(yùn)行5小時后，通過檢測裝置檢測各相電壓。

本發(fā)明的有益效果為：

1、采用檢測裝置檢測低壓配電網(wǎng)變壓器的中性線虛接故障，操作簡單方便。

2、通過報警單元和顯示單元顯示發(fā)生了中性線虛接故障，能夠起到警醒的效果；

3、檢測裝置采用現(xiàn)有的數(shù)字萬用表來檢測L1、L2和L3各相的電壓，方便簡潔，萬用表卡接在檢測裝置中，易于維修和更換。

4、檢測裝置通過控制單元控制切換開關(guān)的自動切換，分別檢測三個相的相電壓值，并通過數(shù)字圖像識別單元識別數(shù)字萬用的讀數(shù)，自動對比，給出結(jié)果，實現(xiàn)了自動化對比。

5、各相電壓的檢測值和對比結(jié)果及故障檢測結(jié)果均可以顯示單元顯示，可以直觀的查看。

附圖說明：

圖1為檢測裝置原理圖。

圖2為本發(fā)明變壓器中性線虛接故障查找分析方法的流程圖。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

如圖1所示，為本發(fā)明中性線虛接檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，檢測裝置包括數(shù)字萬用表、圖像識別單元、控制單元、報警單元和顯示單元。數(shù)字萬用表為常用的數(shù)字萬用表，包含安培計、電壓表、歐姆計功能，表的精度在讀數(shù)的±（0.7%+1）和±（0.1%+1）之間。數(shù)字萬用表卡接在檢測裝置中，用來檢測L1、L2和L3各相的電壓，方便簡潔，萬用表卡接在檢測裝置中，易于維修和更換。

本發(fā)明提出的變壓器中性線虛接故障檢測方法，如圖2所示為具體的流程圖，包括如下步驟：

1）電壓器發(fā)生故障后，采用中性線虛接檢測裝置測量待測配電網(wǎng)三相L1、L2和L3的各相相電壓，所述檢測裝置包括數(shù)字萬用表、圖像識別單元、控制單元、報警單元和顯示單元，圖像識別單元位于數(shù)字萬用表上方，用于讀取萬用表的電壓數(shù)字，并將讀取的數(shù)據(jù)傳送給控制中心。

2）檢測裝置分析對比檢測得到L1、L2和L3的相電壓。檢測裝置的控制中心包括單片機(jī)和存儲模塊，控制中心控制切換開關(guān)切換，使萬用表分別檢測L1、L2和L3的相電壓?？刂浦行慕邮盏綀D像識別單元傳送過來的數(shù)據(jù)后，首先將L1、L2和L3的相電壓送到存儲模塊存儲，并將L1、L2和L3的相電壓數(shù)據(jù)傳送給顯示單元顯示。之后分析對比L1、L2和L3的相電壓數(shù)據(jù)，若L1、L2和L3的相電壓不相同，通過顯示單元顯示變壓器出現(xiàn)了故障。

3）拉開斷路器后，再檢測三相L1、L2和L3的電壓，若各相電壓正常，即L1、L2和L3的相電壓相等，此時檢查配電箱外殼是否與接地扁鋼通過螺栓連接，中性線是否接地，箱內(nèi)絕緣導(dǎo)線外觀檢查是否異常，若各接點(diǎn)連接緊固配電箱外殼正常接地，中性線未接地，箱內(nèi)絕緣導(dǎo)線外觀無異常，各接點(diǎn)連接緊固，繼續(xù)下一步的檢查。

4）在配電箱處將中性線接地，用導(dǎo)線將中性線與箱殼、接地扁鋼做良好連接，合閘送電后通過檢測裝置檢測各相電壓，若各相電壓正常，試運(yùn)行4-8個小時后，優(yōu)選的運(yùn)行5小時，合閘送電后，試運(yùn)行一段時間，使系統(tǒng)的變壓器和電器運(yùn)行趨于穩(wěn)定狀態(tài)；試運(yùn)行時間過短，系統(tǒng)的故障不能完全表現(xiàn)出來，運(yùn)行時間過長，若系統(tǒng)已發(fā)生了故障，會給變壓器及配電網(wǎng)帶來危害。之后再次通過檢測裝置檢測各相電壓，若各相電壓不相同，則可以確定該變壓器發(fā)生了中性線虛接故障，通過報警單元發(fā)出故障警報，同時顯示單元顯示變壓器出現(xiàn)了中性線虛接故障。報警單元包括LED燈和揚(yáng)聲器，能夠起到更好的警醒效果。顯示單元包括液晶顯示器或LED顯示器，各相電壓的檢測值和對比結(jié)果及故障檢測結(jié)果均可以顯示單元顯示，可以直觀的查看。

5）之后檢查修理中性線，消除中性線虛接故障。若中性線埋入地下或封在墻壁等部位中，應(yīng)該考慮鋪設(shè)新的線路作為中性線，從而消除中性線虛接故障，保障低壓配電網(wǎng)系統(tǒng)和變壓器的正常運(yùn)行。

故障查找分析

在三相四線低壓系統(tǒng)中，各相接有大量的單相設(shè)備，因為設(shè)備使用的不同時性和設(shè)備開啟的隨意性，三相負(fù)荷不平衡是不可避免的。由于施工工藝、過流發(fā)熱、維護(hù)不力、外力破壞等原因，均可能發(fā)生斷線故障，一旦中性線斷線，斷點(diǎn)之后中性點(diǎn)電位會產(chǎn)生位移，致使三相電壓失去平衡，負(fù)荷越大相電壓越低，負(fù)荷越小相電壓越高。這是因為原接于不同相別的單相設(shè)備變成了串聯(lián)之后接干線電壓之間，按照串聯(lián)電路分壓的原則，阻抗大（負(fù)荷小）的一組設(shè)備分壓高，嚴(yán)重時將燒毀設(shè)備甚至引發(fā)火災(zāi)，阻抗?。ㄘ?fù)荷大）的一組設(shè)備分壓低，設(shè)備則不能正常工作。

隨著電壓高的相電氣設(shè)備被燒毀、負(fù)荷退出，阻抗變大，該相電壓越來越高，而電壓低的相投入設(shè)備越多則阻抗越小，電壓越低，如此惡性循環(huán)，致使相電壓最低可到幾十伏，最高可達(dá)300多伏。在監(jiān)測站最初用萬用表測得的數(shù)據(jù)是一個極端例子。加之當(dāng)時該站并未發(fā)生明顯的設(shè)備燒毀現(xiàn)象，這也容易導(dǎo)致測試人員做出錯誤判斷。

中性線在用戶端實施接地之后，三相負(fù)荷不平衡時，不平衡電流經(jīng)接地點(diǎn)通過大地流回配電變壓器二次側(cè)中性點(diǎn)，從而減小了斷點(diǎn)之后中性點(diǎn)位移，使單相設(shè)備的端電壓不致偏差過大。待設(shè)備正常使用后，三相負(fù)荷不平衡度增加，由于大地的阻抗比較大，盡管中性線接地良好，還是無法保證各相電壓對稱，而中性線斷開后只會影響到負(fù)荷側(cè)的相電壓，不會影響線電壓。

將中性線重復(fù)接地．用大地作為電流通路，因為中性線的阻抗是以毫歐姆計，而大地回路的阻抗則是以歐姆計，兩者相差懸殊，所以斷中性線后的三相電壓依然會嚴(yán)重不平衡，只是程度稍微輕一些而已。結(jié)合以往類似的案例分析得出：用重復(fù)接地限制中性線斷線引起的負(fù)荷相電壓不對稱，不是一個根本性的措施，所產(chǎn)生的技術(shù)效果十分有限。

經(jīng)分析認(rèn)為，測量電壓時，由于萬用表電壓擋內(nèi)阻很大，流過表計本身的電流很小，所消耗的功率也很小，這樣電流在通過中性線虛接處時，產(chǎn)生的壓降很小，虛接處電阻并未明顯影響到萬用表讀數(shù)，所以造成電壓足夠的錯覺。接通負(fù)荷后，虛接處電阻使電路產(chǎn)生很大的壓降，甚至處于斷路狀態(tài)；空載時若用燈泡測試，就會發(fā)現(xiàn)根本不亮，如果經(jīng)驗欠缺或不加思考，這個虛假電壓很容易引起維修人員的錯誤判斷。