三相三線至三相五線概述

2020-12-05 郴心如意

三相三線制概述:

三相三線制(three-phase three-wire system)不引出中性線的星型接法和三角形接法。電力系統高壓架空線路一般採用三相三線制,三條線路分別代表a,b,c(U,V,W)三相。

三相制

目前世界上的電力系統普遍採用三相制。所謂三相制是講三個頻率相同,大小相等相位互差120o的電壓源作為供電電源的體系。

11.1.2 三相電源

一、波形

由三相交流發電機供電時,由於其工藝結構使得產生的三相電源具有頻率相同,大小相等相位互差120°的特點。

三相電壓的相序為三相電壓依次出現波峰(零值或波谷)的順序,工程上規定:ABC為順序(正序)而ACB這樣的相序成為逆序(反序)。

電力系統高壓架空線路一般採用三相三線制,三條線路分別代表a,b,c三相,我們在野外看到的輸電線路,一回即有三根線(即三相),三根線可能水平排列,也可能是三角形排列的;

對每一相可能是單獨的一根線(一般為鋼芯鋁絞線),也有可能是分裂線(電壓等級很高的架空線路中,為了減小電暈損耗和線路電抗,採用分裂導線,多根線組成一相線,一般2—4分裂),沒有中性線,故稱三相三線制。

採用三線制是為了消除連接導線電阻引起的測量誤差。這是因為測量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。

熱電阻作為電橋的一個橋臂電阻,其連接導線也成為橋臂電阻的一部分,這一部分電阻是未知的且隨環境溫度變化,造成測量誤差。

三相四線制一般包括提供三個相電壓的三個相線(A、B、C線,U、V、W線或L1、L2、L3)和中性線(零線)(N線),不單獨設地線(PE線),而是中性線(零線)和地線共用一條線路。

三相四線制(T三相四線制N-C系統)

該接法包含:三根相線L1---(A)相、L2---(B)相、L3---(C)相和一根零線PEN,是工作零線與保護零線合一設置的接零保護系統。PEN線是為了從380V相間電壓中獲得220V線間電壓而設的,有的場合也可以用來進行零序電流檢測,以便進行三相供電平衡的監控。

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註:用工作零線兼作接零保護線,可以稱作保護中性線,可用 NPE 表示。

1 )由於三相負載不平衡,工作零線上有不平衡電流,在線路上產生一定的電位差,所以與保護線所聯接的電氣設備金屬外殼對大地有一定的電壓。

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2 )如果工作零線斷線,則保護接零的漏電設備外殼帶電(對地220V!)。

3 )如果電源的相線碰地,則設備的外殼電位升高,使中性線上的危險電位蔓延。

4 )TN-C 系統幹線上使用漏電保護器時,漏電保護器後面的所有重複接地必須拆除,否則漏電開關合不上;而且,工作零線在任何情況下都不得斷開。所以,實用中工作零線只能讓漏電保護器的上側有重複接地。

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5 )TN-C 方式供電系統只適用於三相負載基本平衡(無220V負載)情況。

三相四線制,在低壓配電網中,輸電線路一般採用三相四線制,其中三條線路分別代表A,B,C三相,另一條是中性線N(如果該迴路電源側的中性點接地,則中性線也稱為零線,如果不接地,則從嚴格意義上來說,中性線不能稱為零線)。

在進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成單相線路中電流的迴路。

在三相四線制供電中由於三相負載不平衡時和低壓電網的零線過長且阻抗過大時,零線將有零序電流通過,過長的低壓電網,由於環境惡化,導線老化、受潮等因素,導線的漏電電流通過零線形成閉合迴路,致使零線也帶一定的電位,這對安全運行十分不利。在零幹線斷線的特殊情況下,斷線以後的單相設備和所有保護接零的設備產生危險的電壓,這是不允許的。

如採用三相五線制供電方式,用電設備上所連接的工作零線N和保護零線PE是分別敷設的,工作零線上的電位不能傳遞到用電設備的外殼上,這樣就能有效隔離了三相四線制供電方式所造成的危險電壓,使用電設備外殼上電位始終處在「地」電位,從而消除了設備產生危險電壓的隱患。

從線路的性質上來說,火線(相線)是提供能源的線路,零線是單相電路中,給提供能源的線路一條電流迴路(和相線形成電流通道)的線路,地線是作為保護電器設備、防止漏電而發生事故的一條「非正常」電流通道。這三條線,正常工作時,由相線(某一個單位時間內)提供電流,經過用電設備(負載)後由零線回到電源端;正常情況下,地線是沒有任何電流通過的。所以從性質上來看,這三條線路中的零線和地線,是不允許「並用」或合用的。

三相五線制包括三相電的三個相線(A、B、C線)、中性線(N線);以及地線(PE線)。

中性線(N線)就是零線。三相負載對稱時,三相線路流入中性線的電流矢量和為零,但對於單獨的一相來講,電流不為零。三相負載不對稱時,中性線的電流矢量和不為零,會產生對地電壓。

包括三相電的三個相線(A、B、C線)、中性線(N線);以及地線(PE線)。電設備外殼上電位始終處在"地"電位,從而消除了設備產生危險電壓的隱患。三相五線制標準導線顏色為A線黃色,B線綠色,C線紅色,N線淡藍色,PE線黃綠色。

其實三相五線制本身是一個錯誤的叫法,其中的「幾"線制按IEC標準是」正常運行時帶電的導體「,這個「三相五線制」的錯誤在於PE線正常運行時是不帶電的。左圖從接地方面來說一般稱為TN-S系統,為三相四線制。

三相五線制分為TT接地方式和TN接地方式,其中TN又具體分為TN-S,TN-C,TN-C-S三種方式。

TT:

第一個字母T表示電源中性點接地,第二個T是設備金屬外殼接地,這種方法高壓系統普遍採用,低壓系統中有大容量用電器時不宜採用。

TN-S:

字母S代表N與PE分開,設備金屬外殼與PE相連,設備中性點與N相連。

其優點是PE中沒有電流,故設備金屬外殼對地電位為零。主要用於數據處理,精密檢測,高層建築的供電系統。

TN-C:

字母C表示N與PE合併成為PEN,實際上是四線制供電方式。設備中性點和金屬外殼都和N相連。由於N正常時流通三相不平衡電流和諧波電流,故設備金屬外殼正常對地有一定電壓,通常用於一般供電場所。

TN-C-S:

一部分N與PE分開,是四線半制供電方式。應用於環境較差的場所。

當N和PE分開後不允許再合併。

中國規定,民用供電線路相線之間的電壓(即線電壓)為380V,相線和地線或中性線之間的電壓(即相電壓)均為220V。進戶線一般採用單相二線制,即三個相線中的任意一相和中性線(作零線)。如遇大功率用電器,需自行設置接地線。

三相五線制標準導線顏色為:A線黃色,B線綠色,C線紅色,N線淡藍色,PE線黃綠色。

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