摘 要： 重點(diǎn)介紹了當(dāng)前基站供電中應(yīng)該注意的一些問題,，并對(duì)其原因進(jìn)行了一定的分析,。
關(guān)鍵詞：零序電流保護(hù),；零地電壓,；接地
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近日某省基站設(shè)備上機(jī)加電時(shí)配電系統(tǒng)發(fā)生跳閘現(xiàn)象,，具體情況是：開關(guān)電源整流模塊在插入槽位后,，供電局交流電配電箱的零序電流保護(hù)空開就跳閘,，把單個(gè)模塊分別插入,，也會(huì)出現(xiàn)跳閘,。
經(jīng)檢查，地阻為1.4,，供電局采用N線加裝的零序電流保護(hù)空開動(dòng)作整定值為15 A,，用萬用表檢查交流，發(fā)現(xiàn)三相電壓不平衡（242～252V/231～208V/198～207V）,，短時(shí)間內(nèi)單相電壓波動(dòng)比較大并且零地電壓偏高,，約10～12V。經(jīng)開關(guān)電源廠家工程師檢查開關(guān)電源,，未發(fā)現(xiàn)有故障,。后將交流繞開零序電流保護(hù)器直接接入，電源柜工作正常,。
對(duì)于跳閘原因初步分析如下,，開關(guān)電源整流模塊交流輸入電路第一部分即為EMI電路，該電路一般結(jié)構(gòu)形式如圖1所示,。
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該電路有兩方面作用：（1)避免電網(wǎng)中含有的共模和差模噪聲對(duì)開關(guān)電源產(chǎn)生干擾,；（2)減少開關(guān)電源整流電路對(duì)外界電網(wǎng)的電磁干擾，其中共模干擾的抑制是通過相線,、零線與地（機(jī)殼)之間的并聯(lián)電容實(shí)現(xiàn)的,。由此可見，過高的零線對(duì)地電壓,、零線高次諧波以及三相電壓不平衡會(huì)產(chǎn)生較大的零序電流,，再加上開關(guān)電源三相負(fù)載不平衡也會(huì)產(chǎn)生零序電流，從而導(dǎo)致供電局交流電配電箱的零序電流保護(hù)空開跳閘,。同時(shí)過高的相線,、零線對(duì)地電壓和零線高次諧波對(duì)電容影響較大,，當(dāng)達(dá)到一定程度后即可造成電容被擊穿、燒毀的嚴(yán)重后果,。
開關(guān)電源廠家建議整改交流輸入電路,。經(jīng)協(xié)商，現(xiàn)場(chǎng)各方將此情況分別告知了監(jiān)理,、分公司和供電局,，供電局答復(fù)因平衡相電壓要對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，會(huì)影響一個(gè)片區(qū)供電,，需要申請(qǐng)和安排停電,，不能馬上解決問題，未解決交流問題前,，開關(guān)電源存在可能損壞的隱患,。 經(jīng)過20多天后，供電局完成對(duì)交流供電系統(tǒng)整改,，到站上后測(cè)試電壓為230 V/247 V/210 V,，電壓有所改善，零地電壓為7.7V,，不能滿足開關(guān)電源廠家對(duì)零地電壓<5V的要求,。
但開關(guān)電源加電時(shí)供電局配電箱零序電流保護(hù)器仍然跳閘，還是未能解決問題,。
由此我們總結(jié)上述現(xiàn)象,，可得出兩個(gè)問題：一是基站交流輸入配電箱內(nèi)是否有必要加裝零序電流保護(hù)裝置；二是零地電壓過高的危害及處理,。
1 基站交流輸入配電箱內(nèi)是否有必要加裝零序電流保護(hù)裝置
1.1 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054－95第4.4.1條：接地故障保護(hù)的設(shè)置應(yīng)能防止人身間接電擊以及電氣火災(zāi),、線路損壞等事故。接地故障保護(hù)電器的選擇應(yīng)根據(jù)配電系統(tǒng)的接地型式,，移動(dòng)式,、手握式或固定式電氣設(shè)備的區(qū)別，以及導(dǎo)體截面等因素經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定,。同時(shí)在第4.4.10條中明確指出接地故障可采用零序電流保護(hù),，此時(shí)保護(hù)整定值應(yīng)大于配電線路最大不平衡電流。
1.2 零序電流保護(hù)裝置工作原理
??? 在三相線路上各裝1個(gè)電流互感器（C.T）,，或讓三相導(dǎo)線一起穿過一零序C.T,，也可在中性線N上安裝1個(gè)零序C.T，如圖2,、圖3所示,，本基站選用圖3模式。利用這些C.T來檢測(cè)三相的電流矢量和,，即零序電流I0,，IA+IB+IC=IO,，當(dāng)線路上所接的三相負(fù)荷完全平衡時(shí)（無接地故障，且不考慮線路,、電器設(shè)備的泄漏電流）,，IO=0；當(dāng)線路上所接的三相負(fù)荷不平衡,，則I0=IN,，此時(shí)的零序電流為不平衡電流IN；當(dāng)某一相發(fā)生接地故障時(shí),，必然產(chǎn)生一個(gè)單相接地故障電流Id,，此時(shí)檢測(cè)到的零序電流IO=IN+Id，是三相不平衡電流與單相接地電流的矢量和,。
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1.3 零序電流保護(hù)裝置適用場(chǎng)所
零序電流保護(hù)一般適合使用于TN接地系統(tǒng),。因?yàn)楫?dāng)發(fā)生一相接地時(shí)，對(duì)TN-S系統(tǒng)Id回路阻抗包括相線阻抗Zl,、PE線阻抗ZPE和接觸阻抗Zf，即Zs＝Z1+ZPE+Zf,；對(duì)于TN-C系統(tǒng),，Id回路阻抗包括相線阻抗Z1，PEN線阻抗ZPEN和接觸電阻Zf,，即ZS＝Z1+ZPEN+Zf,；對(duì)于TN-C-S系統(tǒng)，Id回路阻抗包括相線阻抗Z1,，PEN線阻抗ZPEN,，PE線阻抗ZPE和接觸電阻Zf，即ZS＝Z1+ZPEN+ZPE+Zf,，產(chǎn)生的單相接地故障電流Id＝220V/ZS,，明顯大于無故障時(shí)的三相不平衡電流，只要整定合適,，就可檢測(cè)出發(fā)生接地故障時(shí)的零序電流,，以切斷故障回路，見圖4,。
而對(duì)TT接地系統(tǒng),，常應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、民用建筑的照明,、動(dòng)力混合供電的三相四線配電系統(tǒng)中,，常發(fā)現(xiàn)三相不平衡電流較大，當(dāng)發(fā)生一相接地時(shí),，Id回路阻抗包括相線阻抗Z1,，PE線阻抗ZPE,，負(fù)載側(cè)接地電阻RA和電源側(cè)接地電阻RB，接觸阻抗Zf,，即ZS=Z1+ZPE+RA+RB+Zf,，接地故障電流Id=220/ZS，由于RA+RB >> Z1+ZPE+Zf,，且RA+RB數(shù)值一般均較大,，很明顯TT系統(tǒng)的故障環(huán)路阻抗大，產(chǎn)生的單接故障電流Id,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于不平衡電流,，很難檢測(cè)出故障電流，故不適用于TT接地系統(tǒng),，見圖5,。
《農(nóng)村低壓電力技術(shù)規(guī)程》DL/T 499－2001第 3.4.1 條規(guī)定農(nóng)村低壓電力網(wǎng)宜采用TT系統(tǒng)，城鎮(zhèn),、電力用戶宜采用TN-C系統(tǒng),；對(duì)安全有特殊要求的可采用IT系統(tǒng)。同一低壓電力網(wǎng)中不應(yīng)采用兩種保護(hù)接地方式,。
由上可知,，在進(jìn)行配電箱配置時(shí)就需要考慮零序電流保護(hù)裝置是否有必要設(shè)置。雖然零序電流保護(hù)裝置可以有效防止三相不平衡時(shí)零序電流過高,，保證電網(wǎng)安全,，但零序電流保護(hù)裝置不適用于TT接地系統(tǒng)及諧波電流較大的TN系統(tǒng)。由于通信基站內(nèi)三相負(fù)載不平衡現(xiàn)象嚴(yán)重,，并且開關(guān)電源或UPS設(shè)備會(huì)產(chǎn)生較大諧波電流,，同時(shí)郊區(qū)或農(nóng)村基站電源系統(tǒng)接地一般采用TT型式較多，因此不建議在通信基站外接電源線路上配置零序電流保護(hù)裝置,，可考慮改用剩余電流保護(hù),。
對(duì)上述問題考慮以下解決方案：①通信基站外接電源最好采用專線引入；②在通信基站中盡量不要設(shè)置零序電流保護(hù)裝置,，同時(shí)在配電時(shí)盡量做到三相電流平衡,，如果仍不能解決，就需要在電源側(cè)加裝帶有分相調(diào)壓的穩(wěn)壓器,；③如果必須設(shè)置零序電流保護(hù)裝置時(shí)（當(dāng)?shù)毓╇娋謴?qiáng)制要求）,，應(yīng)該把零序電流保護(hù)裝置動(dòng)作電流整定調(diào)大至空開電流整定25 ％左右，同時(shí)在電源側(cè)加裝帶有分相調(diào)壓的穩(wěn)壓器,。
2 零地電壓過高的危害及處理
2.1 零地電壓的形成
造成零地電壓過高的情況很多,，目前主要有以下幾種情況：
（1）三相電源配電時(shí)負(fù)載不平衡,；
?。?）接地電阻不符合規(guī)范要求,；
（3）N線,、PE線線徑不夠或斷路,；
（4）高頻諧波引起電位升高,；
?。?）電磁場(chǎng)干擾；
?。?）使用UPS,、電子穩(wěn)壓器等電子供電設(shè)備；
?。?）使用的插線板不符合電器標(biāo)準(zhǔn)等,。
造成該基站零地電壓過高主要是外部配電線路本身由于負(fù)載不平衡產(chǎn)生零地電壓再疊加本基站由（1)和（6)產(chǎn)生的零地電壓所致。
2.2 零地電壓的危害
零地電壓對(duì)負(fù)載的影響,，主要表現(xiàn)在3個(gè)方面：
?。?）引起硬件故障、燒毀設(shè)備,；
?。?）引發(fā)控制信號(hào)的誤動(dòng)作；
?。?）影響通信質(zhì)量,，延誤或阻止通信的正常進(jìn)行,。
另外,，在三相四線制配電系統(tǒng)中，零線斷線或虛接將導(dǎo)致中性點(diǎn)電位偏移,，從而導(dǎo)致單相用電設(shè)備工作電壓異常,，甚至設(shè)備燒毀。因此即使由于負(fù)載不平衡導(dǎo)致的零地電壓正常升高,，設(shè)備廠家及維護(hù)人員仍然會(huì)擔(dān)心零線接地是否異常,，所以在實(shí)際應(yīng)用中零地電壓經(jīng)常作為判斷零線斷線或虛接的參考，很多設(shè)備廠家也會(huì)對(duì)零地電壓提出限制,，如本基站使用的開關(guān)電壓廠家要求零地電壓不大于5V,。
2.3 零地電壓的控制
因?yàn)榱愕仉妷菏怯绊憴C(jī)器運(yùn)行可靠性的重要因素，零地電壓高會(huì)造成機(jī)器故障或損害,，所以必須對(duì)它加以控制,。因?yàn)榱愕仉妷旱男纬稍蚝軓?fù)雜，所以控制要有針對(duì)性,。具體到零地電壓對(duì)負(fù)載的影響,，則應(yīng)當(dāng)具體問題具體討論,。主要考慮的問題和解決的途徑有：
（1）負(fù)載平衡問題,，三相用電不平衡,，零線上的電流就會(huì)加大，零線兩端的電壓差就會(huì)直接造成零地電壓,。對(duì)由上述原因產(chǎn)生的中性點(diǎn)偏移而引起零地電壓過高的防治措施,，除了從設(shè)備維護(hù)管理著手，在可能的條件下要盡量配平三相負(fù)載,，并定期根據(jù)負(fù)載的使用變化進(jìn)行必要的調(diào)整,；還可以通過增加零線截面積，減少零線的線路電壓損失,，從而在一定程度上降低零地線電壓,，減小中性點(diǎn)偏移。GB50054-95《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》“第2.2.6條：在三相四線制配電系統(tǒng)中,，中性線的允許截流量不應(yīng)小于線路中最大不平衡負(fù)荷電流,，且應(yīng)計(jì)入諧波電流影響?！钡南嚓P(guān)規(guī)定都應(yīng)得到嚴(yán)格執(zhí)行,。
（2）建立良好的接地系統(tǒng),，盡量降低接地電阻,。接地電阻一高，很小的電流就會(huì)產(chǎn)生零地電壓,，所以一定要降低,。接地系統(tǒng)中，特別要注意的是地線截面積問題,，因?yàn)殡娮璧拇笮∨c長(zhǎng)度成正比,，與截面積成反比。
?。?）N線進(jìn)行重復(fù)接地,，可減少零點(diǎn)飄移，使各相電壓穩(wěn)定,。如果采用TT方式供電系統(tǒng),，必須征得供電局同意并且保證前側(cè)沒有漏電保護(hù)器的情況下N線重復(fù)接地，如果采用TN-C方式供電系統(tǒng),，可以在進(jìn)戶前做好PEN線重復(fù)接地工作,。
（4）加裝隔離變壓器也是降低零地電壓的有效措施。在零地電壓過高,，一般手段無法控制零地電壓的情況下,，為保證負(fù)載正常上電開機(jī)，通常的做法是采用加裝隔離變壓器的辦法,，來隔離輸入和輸出之間的連接,，在變壓器副邊零地短接，從而達(dá)到降低零地電壓的目的,。但應(yīng)注意采用這種方法后,，加裝隔離變壓器后嚴(yán)禁把負(fù)載零線N連接到電網(wǎng)零線N，由于接地的不可靠可能會(huì)造成設(shè)備損壞甚至人身傷害,，所以一定要保證接地系統(tǒng)滿足機(jī)房的接地規(guī)范要求并保證使用中的可靠性,。
由于開關(guān)電源廠家要求基站零地電壓不大于5 V，而本站經(jīng)過改造后仍然為7.7V,，顯然不能滿足要求,。因此需要采取上述幾項(xiàng)措施降低零地電壓。
由于目前大多數(shù)基站都設(shè)置在郊區(qū)或農(nóng)村,，電力質(zhì)量不是很好,，電壓波動(dòng)大，三相嚴(yán)重不平衡,，零地電壓過高,。因此在郊區(qū)或農(nóng)村選擇站址時(shí)一定要考慮電源質(zhì)量，如果條件允許,，盡量采用專用變壓器供電的方式,；如果條件不允許，應(yīng)采取措施盡量降低零地電壓以滿足設(shè)備供電要求,。
參考文獻(xiàn)
[1]?王力堅(jiān)．關(guān)于供電線路中零地電壓的形成,、危害與控制 ．金融電子化，2006（10）.