變配電基礎(chǔ)知識(shí)

1、變配電基礎(chǔ)知識(shí) 三相四線制式供電 工業(yè)上用的三相交流電，有的直接來(lái)自三相交流發(fā)電機(jī)，但大多數(shù)還是來(lái)自三相變壓器，對(duì)于負(fù)載來(lái)說(shuō)，它們都是三相交流電源，在低電壓供電時(shí)，多采用三相四線制。 在三相四線制供電時(shí)，三相交流電源的三個(gè)線圈采用星形（Y形）接法，即把三個(gè)線圈的末端X、Y、Z連接在一起，成為三個(gè)線圈的公用點(diǎn)，通常稱它為中點(diǎn)或零點(diǎn)，并用字母O表示。供電時(shí)，引出四根線：從中點(diǎn)O引出的導(dǎo)線稱為中線或零線；從三個(gè)線圈的首端引出的三根導(dǎo)線稱為A線、B線、C線，統(tǒng)稱為相線或火線。在星形接線中，如果中點(diǎn)與大地相連，中線也稱為地線。我們常見(jiàn)的三相四線制供電設(shè)備中引出的四根線，就是三根火線一根地線。 三相四線制

2、中的電壓 每根火線與地線間的電壓叫相電壓，其有效值用UA、UB、UC表示；火線間的電壓叫線電壓，其有效值用UAB、UBC，UCA表示，如圖72。因?yàn)槿嘟涣麟娫吹娜齻€(gè)線圈產(chǎn)生的交流電壓位相相差120°，三個(gè)線圈作星形連接時(shí)，線電壓等于相電壓的根號(hào)3倍。我們通常講的電壓是220伏，380伏，就是三相四線制供電時(shí)的相電壓和線電壓。但三相四級(jí)制供電時(shí)，也有下表所示的幾種電壓，用電時(shí)應(yīng)予注意。 在日常生活中，我們接觸的負(fù)載，如電燈、電視機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇等家用電器及單相電動(dòng)機(jī)，它們工作時(shí)都是用兩根導(dǎo)線接到電路中，都屬于單相負(fù)載。在三相四線制供電時(shí)，多個(gè)單相負(fù)載應(yīng)盡量均衡地分別接到三相電路中去

3、，而不應(yīng)把它們集中在三根電路中的一相電路里。如果三相電路中的每一根所接的負(fù)載的阻抗和性質(zhì)都相同，就說(shuō)三根電路中負(fù)載是對(duì)稱的。在負(fù)載對(duì)稱的條件下，因?yàn)楦飨嚯娏鏖g的位相彼此相差120°，所以，在每一時(shí)刻流過(guò)中線的電流之和為零，把中線去掉，用三相三線制供電是可以的。但實(shí)際上多個(gè)單相負(fù)載接到三相電路中構(gòu)成的三相負(fù)載不可能完全對(duì)稱。在這種情況下中線顯得特別重要，而不是可有可無(wú)。有了中線每一相負(fù)載兩端的電壓總等于電源的相電壓，不會(huì)因負(fù)載的不對(duì)稱和負(fù)載的變化而變化，就如同電源的每一相單獨(dú)對(duì)每一相的負(fù)載供電一樣，各負(fù)載都能正常工作。若是在負(fù)載不對(duì)稱的情況下又沒(méi)有中線，就形成不對(duì)稱負(fù)載的三相三線制供電

4、。由于負(fù)載阻抗的不對(duì)稱，相電流也不對(duì)稱，負(fù)載相電壓也自然不能對(duì)稱。有的相電壓可能超過(guò)負(fù)載的額定電壓，負(fù)載可能被損壞（燈泡過(guò)亮燒毀）；有的相電壓可能低些，負(fù)載不能正常工作（燈泡暗淡無(wú)光）。像圖中那樣的情況隨著開(kāi)燈、關(guān)燈等原因引起各相負(fù)載阻抗的變化。相電流和相 電壓都隨之而變化，燈光忽暗忽亮，其他用電器也不能正常工作，甚至被損壞。可見(jiàn)，在三相四線制供電的線路中，中線起到保證負(fù)載相電壓時(shí)稱不變的作用，對(duì)于不對(duì)稱的三相負(fù)載，中線不能去掉，不能在中線上安裝保險(xiǎn)絲或開(kāi)關(guān)，而且要用機(jī)械強(qiáng)度較好的鋼線作中線。 三相交流電出現(xiàn)正幅值的順序稱為相序，工程上通用的相序是正序。 補(bǔ)1：相交流電依次達(dá)到正最大值（或相應(yīng)

5、零值）的順序稱為相序（phase sequence）. 通常把u>V>W的相序稱為順相序（positive sequence）.工程上通用的相序是順序，也叫正序。在三廂繞組中，把哪個(gè)繞組當(dāng)作U相繞組是無(wú)關(guān)緊要的，但U相繞組確定后，電動(dòng)勢(shì)比Eu滯后120度的繞組就是V相，電動(dòng)勢(shì)比Eu滯后240度（或者說(shuō)超前120度）的那個(gè)繞組則為W相。 三相五線制 三相五線制 三相五線制包括三相電的三個(gè)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(fù)載對(duì)稱時(shí)，三相線路流入中性線的電流矢量和為零，但對(duì)于單獨(dú)的一相來(lái)講，電流不為零。三相負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，中性線的電流矢

6、量和不為零，會(huì)產(chǎn)生對(duì)地電壓。 接地方式： 三相五線制 三相五線制分為T(mén)T接地方式和TN接地方式，其中TN又具體分為T(mén)N-S，TN-C，TN-C-S三種方式。 TT接地方式： 第一個(gè)字母T表示電源中性點(diǎn)接地，第二個(gè)T是設(shè)備金屬外殼接地，這種方法高壓系統(tǒng)普遍采用，低壓系統(tǒng)中有大容量用電器時(shí)不宜采用。 TN-S接地方式： 字母S代表N與PE分開(kāi)，設(shè)備金屬外殼與PE相連，設(shè)備中性點(diǎn)與N相連。 其優(yōu)點(diǎn)是PE中沒(méi)有電流，故設(shè)備金屬外殼對(duì)地電位為零。主要用于數(shù)據(jù)處理，精密檢測(cè)，高層建筑的供電系統(tǒng)。 TN-C接地方式： 字母C表示N與PE合并成為PEN，實(shí)際上是四線制供電方式。設(shè)備中性點(diǎn)和金屬外殼都和N相連。

7、由于N正常時(shí)流通三相不平衡電流和諧波電流，故設(shè)備金屬外殼正常對(duì)地有一定電壓，通常用于一般供電場(chǎng)所。 TN-C-S接地方式： 一部分N與PE分開(kāi)，是四線半制供電方式。應(yīng)用于環(huán)境較差的場(chǎng)所。 當(dāng)N和PE分開(kāi)后不允許再合并。 中國(guó)規(guī)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(jìn)戶線一般采用單相二線制，即三個(gè)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(shè)置接地線。 三相五線制標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線顏色為：A線黃色，B線綠色，C線紅色，N線淡藍(lán)色，PE線黃綠色。 在電力系統(tǒng)中，由于電氣裝置 絕緣老化、磨損或被過(guò)電壓擊穿等原因，都會(huì)使原來(lái)不

8、帶電的部分 (如金屬底座、金屬外殼、金屬框架等 帶電，或者使原來(lái)帶低壓電的部分帶上高壓電，這些意外的不正常帶電將會(huì)引起電氣設(shè)備損壞和人身觸電傷亡事故。為了避免這類事故的發(fā)生，通常采取保護(hù)接地和保護(hù)接零的防護(hù)措施。下面就談?wù)動(dòng)嘘P(guān)保護(hù)接地和保護(hù)接零的問(wèn)題。 1 保護(hù)接地： 保護(hù)接地是指將電氣裝置正常情況下不帶電的金屬部分與接地裝置連接起來(lái)，以防止該部分在故障情況下突然帶電而造成對(duì)人體的傷害。1.1保護(hù)接地的作用及其局限性 在電源中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)中，如果電氣設(shè)備金屬外殼不接地，當(dāng)設(shè)備帶電部分某處絕緣損壞碰殼時(shí)，外殼就帶電，其電位與設(shè)備帶電部分的電位相同。由于線路與大地之間存在電容，或者線路某處絕緣

9、不好，當(dāng)人體觸及帶電的設(shè)備外殼時(shí)，接地電流將全部流經(jīng)人體，顯然這是十分危險(xiǎn)的。 采取保護(hù)接地后，接地電流將同時(shí)沿著接地體與人體兩條途徑流過(guò)。因?yàn)槿梭w電阻比保護(hù)接地電阻大得多，所以流過(guò)人體的電流就很小，絕大部分電流從接地體流過(guò) (分流作用 ，從而可以避免或減輕觸電的傷害。 從電壓角度來(lái)說(shuō)，采取保護(hù)接地后，故障情況下帶電金屬外殼的對(duì)地電壓等于接地電流與接地電阻的乘積，其數(shù)值比相電壓要小得多。接地電阻越小，外殼對(duì)地電壓越低。當(dāng)人體觸及帶電外殼時(shí)，人體承受的電壓 (即接觸電壓 最大為外殼對(duì)地電壓 (人體離接地體 20m以外 ，一般均小于外殼對(duì)地電壓。 從以上分析得知，保護(hù)接地是通過(guò)限制帶電外殼對(duì)地電壓

10、 (控制接地電阻的大小 或減小通過(guò)人體的電流來(lái)達(dá)到保障人身安全的目的。 在電源中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中，保護(hù)接地有一定的局限性。這是因?yàn)樵谠撓到y(tǒng)中，當(dāng)設(shè)備發(fā)生碰殼故障時(shí)，便形成單相接地短路，短路電流流經(jīng)相線和保護(hù)接地、電源中性點(diǎn)接地裝置。如果接地短路電流不能使熔絲可靠熔斷或自動(dòng)開(kāi)關(guān)可靠跳閘時(shí)，漏電設(shè)備金屬外殼上就會(huì)長(zhǎng)期帶電，也是很危險(xiǎn)的。.2 保護(hù)接地應(yīng)用范圍 保護(hù)接地適用于電源中性點(diǎn)不接地或經(jīng)阻抗接地的系統(tǒng)。對(duì)于電源中性點(diǎn)直接接地的農(nóng)村低壓電網(wǎng)和由城市公用配電變壓器供電的低壓用戶由于不便于統(tǒng)一與嚴(yán)格管理，為避免保護(hù)接地與保護(hù)接零混用而引起事故，所以也應(yīng)采用保護(hù)接地方式。在采用保護(hù)接地的系統(tǒng)中，

11、凡是正常情況下不帶電，當(dāng)由于絕緣損壞或其它原因可能帶電的金屬部分，除另有規(guī)定外，均應(yīng)接地。如變壓器、電機(jī)、電器、照明器具的外殼與底座，配電裝置的金屬框架，電力設(shè)備傳動(dòng)裝置，電力配 線鋼管，交、直流電力電纜的金屬外皮等。 在干燥場(chǎng)所，交流額定電壓 127v以下，直流額定電壓 110v以下的電氣設(shè)備外殼；以及在木質(zhì)、瀝青等不良導(dǎo)電地面的場(chǎng)所，交流額定電壓 380v以下，直流額定電壓 440v以下的電氣設(shè)備外殼，除另有規(guī)定外，可不接地。1.3 保護(hù)接地電阻 保護(hù)接地電阻過(guò)大，漏電設(shè)備外殼對(duì)地電壓就較高，觸電危險(xiǎn)性相應(yīng)增加。保護(hù)接地電阻過(guò)小，又要增加鋼材的消耗和工程費(fèi)用，因此，其阻值必須全面考慮。 在

12、電源中性點(diǎn)不接地或經(jīng)阻抗接地的低壓系統(tǒng)中，保護(hù)接地電阻不宜超過(guò) 4。當(dāng)配電變壓器的容量不超過(guò) 100kva時(shí)，由于系統(tǒng)布線較短，保護(hù)接地電阻可放寬到 10。土壤電阻率高的地區(qū) (沙土、多石土壤 ，保護(hù)接地電阻可允許不大于 30。 電源中性點(diǎn)直接接地低壓系統(tǒng)中，保護(hù)接地電阻必須計(jì)算確定。 2 保護(hù)接零 2.1 保護(hù)接零的作用及應(yīng)用范圍 由于保護(hù)接地有一定的局限性，所以就采用保護(hù)接零。即將電氣設(shè)備正常情況下不帶電的金屬部分用金屬導(dǎo)體與系統(tǒng)中的零線連接起來(lái)，當(dāng)設(shè)備絕緣損壞碰殼時(shí)，就形成單相金屬性短路，短路電流流經(jīng)相線零線回路，而不經(jīng)過(guò)電源中性點(diǎn)接地裝置，從而產(chǎn)生足夠大的短路電流，使過(guò)流保護(hù)裝置迅速動(dòng)

13、作，切斷漏電設(shè)備的電源，以保障人身安全。其保安效果比保護(hù)接地好。 保護(hù)接零適用于電源中性點(diǎn)直接接地的三相四線制低壓系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，凡由于絕緣損壞或其它原因而可能呈現(xiàn)危險(xiǎn)電壓的金屬部分，除另有規(guī)定外都應(yīng)接零。應(yīng)接零和不必接零的設(shè)備或部位與保護(hù)接地相同。凡是由單獨(dú)配電變壓器供電的廠礦企業(yè)，應(yīng)采用保護(hù)接零方式。2.2 重復(fù)接地 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在接零系統(tǒng)中，零線僅在電源處接地是不夠安全的。為此，零線還需要在低壓架空線路的干線和分支線的終端進(jìn)行接地；在電纜或架空線路引入車(chē)間或大型建筑物處，也要進(jìn)行接地 (距接地點(diǎn)不超過(guò) 50m者除外 ；或在屋內(nèi)將零線與配電屏、控制屏的接地裝置相連接，這種接地叫做重復(fù)接

14、地。 如果短路點(diǎn)距離電源較遠(yuǎn)，相線零線回路阻抗較大，短路電流較小時(shí)，則過(guò)流保護(hù)裝置不能迅速動(dòng)作，故障段的電源不能即時(shí)切除，就會(huì)使設(shè)備外殼長(zhǎng)期帶電。此外，由于零線截面一般都比相線截面小，也就是說(shuō)零線阻抗要比相線阻抗大，所以零線上的電壓降要比相線上的電壓降大，一般都要大于 110v(當(dāng)相電壓為 220v時(shí) ，對(duì)人體來(lái)說(shuō)仍然是很危險(xiǎn)的。 采取重復(fù)接地后，重復(fù)接地和電源中性點(diǎn)工作接地構(gòu)成零線的并聯(lián)支路，從而使相線零線回路的阻抗減小，短路電流增大，使過(guò)流保護(hù)裝置迅速動(dòng)作 。由于短路電流的增大，變壓器低壓繞組相線上的電壓相應(yīng)增加，從而使零線上的壓降減小，設(shè)備外殼對(duì)地電壓進(jìn)一步減小，觸電危險(xiǎn)程度大為減小。

15、在無(wú)重復(fù)接地的情況下，當(dāng)零線斷線且在斷線處后面任一電氣設(shè)備發(fā)生碰殼短路時(shí)，會(huì)使斷線處后面所有接零設(shè)備外殼對(duì)地電壓均接近于相電壓 (斷線處前面接零設(shè)備外殼對(duì)地電壓近似于零 ，這是很危險(xiǎn)的。 在接零系統(tǒng)中，即使沒(méi)有設(shè)備漏電，而是當(dāng)三相負(fù)載不平衡時(shí)，零線上就有電流，從而零線上就有電壓降，它與零線電流和零線阻抗成正比。而零線上的電壓降就是接零設(shè)備外殼的對(duì)地電壓。在無(wú)重復(fù)接地時(shí)，當(dāng)?shù)蛪壕€路過(guò)長(zhǎng)，零線阻抗較大，三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡時(shí)，即使零線沒(méi)有斷線，設(shè)備也沒(méi)有漏電的情況下，人體觸及設(shè)備外殼時(shí)，常會(huì)有麻木的感覺(jué)。采取重復(fù)接地后，麻木現(xiàn)象將會(huì)減輕或消除。 從以上分析可知，在接零系統(tǒng)中，必須采取重復(fù)接地。重復(fù)接

16、地電阻不應(yīng)大于 10，當(dāng)配電變壓器容量不大于 100kva，重復(fù)接地不少于 3處時(shí)，其接地電阻可不大于 30。零線的重復(fù)接地應(yīng)充分利用自然接地體 (直流系統(tǒng)除外 。 保護(hù)接地：所謂保護(hù)接地就是將正常情況下不帶電，而在絕緣材料損壞后或其他情況下可能帶電的電器金屬部分（即與帶電部分相絕緣的金屬結(jié)構(gòu)部分）用導(dǎo)線與接地體可靠連接起來(lái)的一種保護(hù)接線方式。接地保護(hù)一般用于配電變壓器中性點(diǎn)不直接接地（三相三線制）的供電系統(tǒng)中，用以保證當(dāng)電氣設(shè)備因絕緣損壞而漏電時(shí)產(chǎn)生的對(duì)地電壓不超過(guò)安全范圍。如果家用電器未采用接地保護(hù)，當(dāng)某一部分的絕緣損壞或某一相線碰及外殼時(shí)，家用電器的外殼將帶電，人體萬(wàn)一觸及到該絕緣損壞的

17、電器設(shè)備外殼（構(gòu)架）時(shí)，就會(huì)有觸電的危險(xiǎn)。相反，若將電器設(shè)備做了接地保護(hù)，單相接地短路電流就會(huì)沿接地裝置和人體這兩條并聯(lián)支路分別流過(guò)。一般地說(shuō)，人體的電阻大于1000歐，接地體的電阻按規(guī)定不能大于4歐，所以流經(jīng)人體的電流就很小，而流經(jīng)接地裝置的電流很大。這樣就減小了電器設(shè)備漏電后人體觸電的危險(xiǎn)。 保護(hù)接零：保護(hù)接零（protective connect toneutral） 把電工設(shè)備的金屬外殼和電網(wǎng)的零線可靠連接，以保護(hù)人身安全的一種用電安全措施。 保護(hù)接地與保護(hù)接零的主要區(qū)別是： （1）保護(hù)原理不同 保護(hù)接地是限制設(shè)備漏電后的對(duì)地電壓，使之不超過(guò)安全范圍。在高壓系統(tǒng)中，保護(hù)接地除限制對(duì)地電壓外，在某些情況下，還有促使電網(wǎng)保護(hù)裝置動(dòng)作的作用；保護(hù)接零是借助接零線路使設(shè)備漏電形成單