三相四线制中性线中断对通信电源的影响

三相四线制中性线中断对通信电源的影响

张俊华,刘金深

（广东电网有限责任公司韶关供电局  广东 韶关  512000）

摘要：韶关地区通信电源交流均采用三相四线制供电模式，中性线的存在尤为重要。运维人员对中性线的关注度较少，对由此引发的通信电源故障排查经验不足，反应速度较慢。本文将结合运维中发生的案例及处置过程进行详细的剖析，阐述相关原理，为相关运维人员解决类似问题提供参考。

关键词：中性线；通信电源；负载均衡

1引言

通信电源作为通信设备的支撑系统，利用整流技术将交流380V/220V整流成直流-48V，为通信传输设备提供稳定可靠的直流电源。当前，电力公司在变电站、独立通信站等通信点配置的交流转直流通信电源，交流部分多数采用三相四线制供电方式，该模式能够为众多的整流模块提供灵活的取电方式且同时均衡负载。但在运维过程中，运维人员对交流部分的关注主要集中在空开配置和线径大小，忽略了供电方式的原理及其作用。中性线作为三相四线制中的重要部分，往往得不到运维人员的足够重视，在电源运维及改造过程中对中性线中断引发的故障判断经验不足，处置速度降低，从而导致电源长时间异常影响通信设备的正常运行。

2中性线作用及断线原因

2.1  中性线（N线）的作用

中性线作为三相四线系统的重要组成部分，其主要作用包括三点。一是用来接额定电压为相电压的单相用电设备。在单相用电设备中，中性线与对应相线形成回路，给用电设备提供220V的交流电压。通信电源整流模块就是典型的单相用电设备，都是采用交流220V相电压供电。二是中性线用来传导三相系统中不平衡电流和单相电流。通信电源整流模块会进行分组，均匀接入A、B、C三相，以便使三相负载均衡。但是通信电源整流模块在设备自身均流调节机制出现问题后会出现各模块所带负载不均衡情况，从而引起中性线出现不平衡电流。三是减少负荷中性点的电位偏移。在三相四线制供电模式中，中性线中断会引起三相电位偏移，出现不同相线电压偏高偏低情况，导致设备不能正常运行，严重情况下，可能会烧毁用电设备甚至是引发火灾。所以在通信电源中，中性线起到了重要的作用，可以有效解决三相负载不对称引发的问题。

2.2  中性线断线主要原因

根据查询过往中性线中断的事故事件中，可总结中性线中断原因主要如下：

(1)施工人员技能水平不足，误操作导致中性点中断。施工人员及相关运维人员对通信电源的交流供电方式理解不够深入，对各相线特别是中性线的重要性认识不清，运维中容易忽视，形成运维和施工中的管控盲区。

(2)老旧机房交流供电体系较为混乱，存在交流取电不规范，线缆头制作粗糙等情况，运行年限一长容易导致中性线松动脱落。线缆初期建设没有按照技术规范操作，线缆头或线径使用不合理，随着老旧机房设备增多和运行年限增加，存在线缆接头氧化松动脱落或是三相不平衡导致中性线电流过大而烧毁中性线的风险。

(3)交流中性线间接连接。由于机房交流供电条件有限，需从其他用电设备中跳接取用交流电。但相关基础运维资料更新滞后，日后在跳接地点进行设备更换或是设备退出等工作时，容易忽略下级交流负载而直接退出，导致下级设备交流中性线中断。

3  中性线断线对通信电源的危害

通信电源是通信设备稳定运行的基础系统，尤为重要，而中性线的中断，会造成通信电源运行异常，严重时会使得设备掉电，导致运行中的重要业务中断。为了更直观的呈现中性线中断时对设备造成的影响，可用以下例子简单分析。假设在三相四线制供电系统中，设备A1（200W，阻性负载）和设备B1（20W，阻性负载）均为单相用电设备，分别挂接在A相和B相上。当中性线中断时，因三相负载极度不平衡，从而造成中性点出现偏移，此时，A1设备和B1设备相当于串联接在AB线电压上，其阻值R与功率P成反比。因此，如果200W A1的电阻为R，则20W的B1设备电阻就是10R，这样380V电压就按1：10的比例分配这两个设备上。200W的A1上的电压仅为35V，而20W的B1上电压则高达345V，如果不及时处理，设备就可能被烧坏[1]。而且上述情况会随着三相负载不平衡度越大越严重。在韶关地区现有的主流通信电源品牌中，都对交流不平衡度及相电压波动范围做了要求，如泰坦电源输入要求交流220V20%，三相四线供电（A、B、C、N；中线N不能省略）；金电电源要求交流单相220V±25%。由上可知，如果在交流系统中中性线中断情况下，随着负载的不均衡，势必会造成通信电源整流模块电压部分高部分低，严重可造成供电设备异常停机，影响在运业务。

4  典型案例及故障处理措施

4.1 案例概述

2022年8月，计划对某独立通信站点通信电源进行改造。该通信站通信电源安装在老旧机房，环境设施较差，对设备散热不利，故准备搬迁至新机房，利于后期供电方式优化及设备运维。在电源机柜搬迁完毕后，重新接入交流电上电运行，通电1分钟左右，通信电源柜内交流切换装置频繁启动，不停的从交流1路和交流2路之前来回切换，整流模块部分启动部分关闭，且随着交流的切换，整流模块也来回启动，无法正常的向通信设备供电。

4.2现场检查

出现问题后，运维人员第一时间使用万用表对通信电源的交流输入进行测量，交流输入线电压均正常，但测量单相电压时发现相电压不稳定，出现部分相电压高部分相电压低的情况，由此初步判断交流供电接线出现问题。

4.3 处置措施

经初步分析后，运维人员立即通知退出当前交流供电，并恢复原有交流供电方式。在故障排查过程中，发现施工人员将交流柜内部中性线误以为是本次改造需退运线缆，剪断准备退出，中性线中断后将不能为不平衡电流提供通路，此时系统中性点将向负荷较大的相发生位移，导致 A、B、C 三相电压不平衡，负载较小相电压将增大，负载较大相电压将降低。且随着A、B、C 三相负荷不平衡程度越大，系统中性点位移程度也越大，三相电压不对称程度也越大，产生的过电压的幅值越大，对设备造成的损害越严重。找到问题后，运维人员立即对该线缆进行更换和重新接续，接续完成后重启通信电源，交流切换装置恢复正常，整流模块设备正常运行，测试三相相电压均能稳定在220V左右。

5  防范措施

通过以上典型案例我们加深了对三相四线制中中性线的认识，对交流供电原理也更进一步了解，为更好的防范上述事件的发生，总结防范措施主要如下：

(1)对涉及电源运维的运维人员进行技能培训。重点加强运维过程中薄弱环节提升，如通信交流电源的供给方式及原理，经典案例的学习交流，夯实业务能力和提升技能水平。

(2)对老旧站点及通信站的交流供电方式和线缆线径加强检查。重点加强对中性线线缆的连接情况，是否存在串接断路器或是熔断丝等情况，排查线径是否满足要求。检查中发现线路老化、机械损伤、破损、断裂或是中性线存在串接开关等问题时应立即进行上报处理。

(3)重点关注通信电源整流模块的均流情况，特别是对站内负载较大和通信电源电池组容量较大的站点，要加强巡视。电源出现不平衡现象要及时按照技术说明书进行均流调节，使得三相负载尽可能均衡。同时，关注通信电源定检和蓄电池核容后通信电源的限流能力，防止电池充电大电流冲击下产生不平衡电流对设备造成损坏，对无法限流设备采取必要措施管控。

(4)对不符合相关规定的线路进行彻底改造，避免因线路问题导致中性线断线故障的发生，关注电缆连接线头制作的质量及连接情况，存在问题及时处理。中性线的截面积选择、安装工艺应符合技术要求。

(5)定期检查三相负荷情况，确保三相负荷不平衡程度满足相关要求，对中性线流过的不平衡电流进行测量，确保不平衡电流在合理范围内，避免中性线流过过大的电流导致烧断[2]。

6  结束语

通信电源是通信领域的重要支撑系统，从上述案例可知，交流供电系统中的中性线对通信电源至关重要。运维人员要加强对中性线的重视程度，在日后的运维工作中多关注、多检查，避免中性线问题影响通信电源正常运行。同时，对站内通信电源负载不均衡情况加以重视，及时调整、平衡三相负载，为电力通信设备的稳定运行提供可靠的电源供应。

参考文献

[1]许进华,吴玉红.站用变中性线断线的危害及防范措施[J].大众用电,2009(12):36-37.

[2]彭绍发.380V低压配电系统中性线断线故障处理分析[J].通讯界,2018(03):297-298.