关于电源火零线反接报警电路的分析

关于电源火零线反接报警电路的分析

彭志

广东美的制冷设备有限公司广东佛山528311

摘要：目前，部分老建筑、私家建筑存在供电电源地线带电、无地线、火零线反接等现象，这些情况再加上一些其他的客观因素或突发因素，就有可能给带来安全隐患。其中，火零线反接是最为常见的错误接线方式，也是最容易被忽略的。电源中性点直接接地的三相四线制低压电力系统，必须符合采用接零保护系统。

关键词：电源火零线反接；报警电路；

前言：在大多数人甚至电工（包括售后安装维修人员）的观念中，火零线反接不影响空调的正常使用，故可以不必纠正。其实，这存在一个认识的误区。的确，从使用角度说，火零线反接不影响空调的正常使用；但从安全角度说，火零线接法正确与否，意义重大。

1概述

1.1作用。由于保护接地有一定的局限性，所以就采用保护接零。即将电气设备或施工机械设备正常情况下不带电的金属外壳、构架与系统中的保护零线连接起来，称保护接零或接零保护。其作用是：当电气设备绝缘损坏碰壳或接地短路故障时，短路电流流经零线而形成闭合回路，就形成单相短路故障，较大的单相短路电流使保护装置准确而迅速动作，切断漏电设备的电源，以保障人身安全。其保安效果比保护接地好。

1.2保护接零的应用范围。保护接零适用于电源中性点直接接地的三相四线制低压系统。在该系统中，保护零线应由工作接地线、配电室（总配电箱）电源侧零线或总漏电保护器电源侧零线引出，PE线上严禁装设开关或熔断器，严禁通过工作电流，且严禁断线。凡由于绝缘损坏或其他原因而可能呈现危险电压的金属部分，除另有规定外都应接零。应接零和不必接零的设备或部位与保护接地相同。凡是由单独配电变压器供电的施工现场，应采用保护接零方式。在保护接零系统中，工作零线（N线）必须通过总漏电保护器。在系统中，用电设备的外露可导电部分接到PE线上，由于PE线和N线分别设置，在正常工作时，即使出现三相不平衡的情况或仅有单相用电设备，PE线也不呈现电流，因此用电设备的外露可导电部分也不呈现对地电压。

2关于电源火零线反接报警电路的分析

2.1本方案提供了电源火线与零线是否接反的检测方法，本方案实现的前提条件是须要给火线Ｌ和零线Ｎ提供一个参考点，根据火线、零线和地线的关系可知电源的地线即是最佳参考点。故在检测电源火线与零线是否接反前，须先检测接地是否良好。在很多情况下，电源不带地线或电源地线接地不良，为避免出现这种情况而导致本方案功能失效，根据使用中的特点另外给出了一个参考地点，即：无论供电电源有无地线均利用空调器外机的外壳与大地相连的特性，再通过室内外电源连接线、连接管与室内机相连作为一个检测途径。本方案的实现方法为：由空调的控制器提供，输出端连接到控制器，输入端子连接电源，信号端连接到控制器。控制器检测在不同状态下反馈元器件光耦的输出端的电平，以判断检测电路的各元器件是否正常、空调接地是否良好、火线零线连接是否正常。本方案的特点是利用室内机与室外机通过电源连接线和连接管相连，室外机的外壳通过固定螺钉和固定支架与大地相连的特性，将此通道作为一条自然的地线使用，调整阻值可保证此参考地线的对地电阻值，从而使得即使在供电电源没有地线的情况下也能保证空调使用的安全性。

2.2设计方案二是在方案一的基础上改进而来的，由于方案一中的光耦导通电流为毫安级，故要求供电电源的地线或自然接地线须接地良好才能检测火零线是否接反。如供电电源无地线，则须将自然接地线通过其他方式保证其接地良好，从而增加了空调安装、维护的工作量。为在不用地线的情况下就能检测火零线是否接反。将方案一中的由氖管－光敏电阻组合替代，电路简化当不检测有无地线和火零线是否接反时，控制器给发高电平，即继电器关闭、光耦导通，形成正常的火零线回路，导通为高电平；控制器给发低电平、发高电平，即继电器关闭、光耦关闭，火零线和地线都不能形成回路，不导通的为低电平。检测火零线是否接反时，控制器给发高电平、发低电平，通过检测的电平来检测火零线有无接反。表示火零线接反；如果火零线没接反，火线、零线和地线形成回路，导通为高电平，表示火零线没接反。对比方案一和方案二，２个方案的区别是反馈元器件不同，由于方案二采用氖管－光敏电阻组合，氖管的导通电流为微安级，故氖管的限流电阻采用２ＭΩ，且氖管的导通对空调的自然接地线的阻值无特殊要求；实现方法上也不须测试是否接地良好。在接零保护系统中，当保护零线断开后时，接零设备外壳就会呈现危险的对地电压。采取重复接地后，设备外壳对地电压虽然有所降低，但仍然是危险的。所以一定要保护零线的施工及检修质量，保护零线的连接必须牢靠，保护零线的截面应符合规程要求。为了严防保护零线断开，保护零线上不允许单独装设开关或熔断器。在同一台配电变压器供电的低压电网中，不允许保护接零与保护接地混合使用。

2.3重复接地。运行经验表明，在接零系统中，零线仅在电源处接地是不够安全的。为此，保护零线除必须在配电室或总配电箱处做重复接地外，还必须在配电系统的中间处和末端处做接地，即重复接地。如果短路点距离电源较远，相线——保护零线回路阻抗较大，短路电流较小时，则过流保护装置不能迅速动作，故障段的电源不能即时切除，就会使设备外壳长期带电。此外，由于保护零线截面一般都比相线截面小，也就是说保护零线阻抗要比相线阻抗大，所以保护零线上的电压降要比相线上的电压降大，一般都要大于110V(当相电压为220V时)，对人体来说仍然是很危险的。采取重复接地后，重复接地和电源中性点工作接地构成零线的并联支路，从而使相线——保护零线回路的阻抗减小，短路电流增大，使过流保护装置迅速动作。由于短路电流的增大，变压器低压绕组相线上的电压相应增加，从而使保护零线上的压降减小，设备外壳对地电压进一步减小，触电危险程度大为减小。在无重复接地的情况下，当保护零线断线且在断线处后面任一电气设备发生碰壳短路时，会使断线处后面所有接零设备外壳对地电压均接近于相电压(断线处前面接零设备外壳对地电压近似于零。输入线路采用单相三线制，火线、零线和地线在配电板印制电路上的布线规则是，火线－零线－地线，相互间保持电气安全距离，三线引线通过插座与电源输出线一一对接。如果插座的火零线接反，那么配电板上的零线就变成了“火线”，使得“火线”与地线之间的电气安全距离缩短，分布电容变大。“火线”与地线之间常吸附着灰尘，灰尘中有大量的带电微粒，在电压作用下极化，缩短了“火线”与地线之间的爬电安全距离，加大了分布电容。灰尘带电微粒无规则地分布在“火线”与地线之间，每一次开关机产生的波动电压，又将使它们发生瞬间漂动，进而改变分布电容量。综合以上分析，得出如下结论:火零线接反，使电气距离缩短，灰尘带电微粒的极化，使爬电距离缩短，这两个因素都导致了分布电容增大，一旦条件具备，例如在潮湿、油污大、灰尘多和波动电压等环境中，就会增大到足以发生漏电现象。

3结束语

为贯彻国家安全生产的法律法规，保障现场用电安全，防止触电和电气火灾事故发生。我们认识到，插座或插头的火线、零线的接法应遵循“左零右火”的原则，设备的除尘应定期和不定期开展。

参考文献：

[1]王厚余.低压电气装置的设计安装和检验[M].第二版.北京：中国电力出版社.2017