一次居民供電故障原因的分析

前不久，某區域的供電線路突然發生故障。故障的現象十分奇怪，就是有不少人家的照明燈具和某些家用電器莫名其妙的燒燬，立即打電話到供電局報修。供電局很快來到現場。不到一小時就排除了故障，毀壞的電器由供電局全責賠償。

經過初步分析，認為這可能是總的地線（這是居民對中性線的習慣叫法）斷了。這片居民區共有12個住宅單元，共用一臺供電變壓器。經事後瞭解，在這次故障中有4個住宅單元竟然沒有一家燒燬電器，另有4個住宅單元少量燒燬，還有4個住宅單元燒燬最多。為了分析故障原因，畫了一張用電示意圖，見圖1。

由圖1可見，其 A、B、C 三相電源分別供給三組使用者。大家知道，用電器可以等效畫成電阻器。在這裡，各相使用者的用電器都是並聯連線的，於是更可以簡化成圖2的電路圖。

從圖2分析，如果供電變壓器損壞，不可能有三分之一左右的使用者沒有損壞用電器，而且決不能在不到一個小時的短時間內就能修復故障。肯定故障的原因只有一個，就是某處中性線斷了。而且斷開的部位在圖3的X處。

從圖3可以很清晰地看出，A相供電使用者的供電仍是正常的，因而就沒有毀壞用電器。但B相和C相使用者的用電器則不然，它們呈串聯狀態，處於由B相和C 相電源供電的線路中。當然，如果B相使用者和C相使用者當時用電的總功率二者相等或相接近，即可視作圖3中Rb和Rc相等或相接近，則該二組的使用者各分得約380/2=190V左右電壓，不至於毀壞照明燈具和用電器。但如果二者相差懸殊的話，那就會根據各組用電功率的大小按反比例關係分配電壓。假設C相功率比B相功率小得較多，即Rc垌Rb，則C相使用者獲得的電壓就較高，其中最脆弱的用電器必然最先損壞。損壞了一部份電器之後，總功率更小，獲得電壓 就更高，造成惡性迴圈。於是就有更多電器繼續燒燬。但這只是靜態的分析，實際情況還要複雜一些。

當時是傍晚時分，有些人家在用晚飯，開了照明燈，有些人家在看電視，而在故障之時，各組都會有不同家庭隨時開啟或關閉某些家用電器的情況，另外還有電冰箱、空調器、電磁爐等不規則的啟動停止。這種無規則、無規律的負載變化，必然導致B相、C相電源對應的負載電阻Rb和Rc會隨機變化，各相負載上獲得的電壓也相應變化 ，當負載上的電壓明顯超過額定值時，正在工作的家用電器被燒燬就勢在必然啦。