相電壓與線電壓以及TN系統(tǒng)介紹

1、 相電壓與線電壓以及 TN 系統(tǒng)介紹線電壓與相電壓關(guān)系在三相交流電中的三相:是指 A、B、C 三相，它們的相位角相差為 120 度，相間電壓為 380 伏。在我國(guó)城市、鄉(xiāng)村的配電網(wǎng)中，從配電變壓器的輸出端引出的三相指 A 相、B相、C 相三相，稱為相線。同時(shí)還引出一根 N 線(中性線)，或稱零線。在三相交流電中 A 相、B 相、C 相，各相線之間的電壓稱為線電壓，線電壓為380 伏。稱為工業(yè)用電電壓。在三相交流電中 A 相、B 相、C 相中的任一相與 N 線(中性線) 或稱零線間的電壓，稱為相電壓。相電壓為 220 伏。居民用電(家庭用電)稱為單相供電。即以上所說的(A、B、C 相)線其中的一

2、相和 N 線(中性線) 或稱零線的供電。電壓為 220伏。1.電源星形接法,輸出可做 4 線制,為了安全,增加接地線,實(shí)行 5 線制,以實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)等多種形式的安全措施.這種方式供電,如三相線路按星形接負(fù)載,各自所接的負(fù)載平衡時(shí),其中零線(或叫中線,N 線),對(duì)地電壓為 0,如不平衡,對(duì)地將產(chǎn)生一定的電壓,其數(shù)值與接地電阻有關(guān).理論上講:其線電壓為 380 伏,相電壓 220 伏,而通過負(fù)載的電流有兩種,一.如接零線,不平衡接法的線電流不等于相電流,二.如不接零線,線電流等于相電流.如按三角形接法,線電壓為 380 伏,相電壓為 220 伏,各自線電流為相電流的根號(hào) 3 倍,其電流:當(dāng)負(fù)載平衡

3、時(shí),線電流各負(fù)載相等,不平衡時(shí)不等.2.電源三角形接法,輸出為三線制,也可 4 線制.當(dāng)負(fù)載星形接法時(shí),其線電壓為380 伏,其相電壓對(duì)于平衡接法,其相電壓 220 伏,線電流與相電流相等,不平衡時(shí), 其負(fù)載中點(diǎn)電壓存在偏移.線電流與相電流不等.當(dāng)負(fù)載三角形接法時(shí),其線電壓為380 伏,相電壓為 380 伏,其電流:負(fù)載平衡時(shí)線電流為相電流的根號(hào) 3 倍.要弄明白這個(gè),竅門是:星形接法電壓按開閉路思考.三角形接法電流按開閉路考慮一般交流電接法有三角形和星形，星形接法線電壓是相電壓的根號(hào) 3 倍，線電流與相電流相等，角形接法相電壓等于線電壓，線電流是相電流的根號(hào) 3 倍。線電壓-三相輸電線各線(

4、火線)間的電壓叫線電壓，線電壓的大小為相電壓的 1.73 倍。相電壓-三相輸電線(火線)與中性線間的電壓叫相電壓。 功率因數(shù)-在直流電路里，電壓乘電流就是有功功率。但在交流電路里，電壓乘電流是視在功率，而能起到作功的一部分功率(即有功功率)將小于視在功率。有功功率與視在功率之比叫做功率因數(shù)，以 COS 表示。無功功率-在具有電感和電容的電路里，這些儲(chǔ)能元件在半周期的時(shí)間里把電源能量變成磁場(chǎng)(或電場(chǎng))的能量存起來，在另半周期的時(shí)間里對(duì)已存的磁場(chǎng)(或電場(chǎng))能量送還給電源。它們只是與電源進(jìn)行能量交換，并沒有真正消耗能量。我們把與電源交換能量的速率的振幅值叫做無功功率。用字母 Q 表示，單位為芝。有功

5、功率-又叫平均功率。交流電的瞬時(shí)功率不是一個(gè)恒定值，功率在一個(gè)周期內(nèi)的平均值叫做有功功率，它是指在電路中電阻部分所消耗的功率，以字母 P 表示，單位瓦特。視在功率-在具有電阻和電抗的電路內(nèi)，電壓與電流的乘積叫做視在功率，用字母 Ps 來表示，單位為瓦特。平均值-交變電流的平均值是指在某段時(shí)間內(nèi)流過電路的總電荷與該段時(shí)間的比值。正弦量的平均值通常指正半周內(nèi)的平均值，它與振幅值的關(guān)系:平均值=0.637*振幅值。 有效值-在兩個(gè)相同的電阻器件中，分別通過直流電和交流電，如果經(jīng)過同一時(shí)間，它們發(fā)出的熱量相等，那么就把此直流電的大小作為此交流電的有效值。正弦電流的有效值等于其最大值的 0.707 倍。

6、 振幅-交變電流在一個(gè)周期內(nèi)出現(xiàn)的最大值叫振幅。脈動(dòng)電流-大小隨時(shí)間變化而方向不變的電流，叫做脈動(dòng)電流。相量-在電工學(xué)中，用以表示正弦量大小和相位的矢量叫相量，也叫做向量磁通-磁感應(yīng)強(qiáng)度與垂直于磁場(chǎng)方向的面積的乘積叫做磁通，以字母 表示，單位為麥克斯韋。 磁通密度-單位面積上所通過的磁通大小叫磁通密度，以字母 B 表示，磁通密度和磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度在數(shù)值上是相等的。磁阻-與電阻的含義相仿，磁阻是表示磁路對(duì)磁通所起的阻礙作用，以符號(hào)Rm 表示，單位為 1/亨。 無功功率補(bǔ)償?shù)幕驹硎前丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，當(dāng)容性負(fù)荷釋放能量時(shí)，感性負(fù)荷吸收能量;而感性負(fù)荷釋放能量時(shí)，

7、容性負(fù)荷卻在吸收能量，能量在兩種負(fù)荷之間互相交換。這樣，感性負(fù)荷所吸收的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率中得到補(bǔ)償，這就是無功功率補(bǔ)償?shù)幕驹怼?系統(tǒng)、,系統(tǒng)、,系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50054)的定義，將低壓配電系統(tǒng)分為三種，即,、,、，,三種形式。其中，第一個(gè)大寫字母,表示電源變壓器中性點(diǎn)直接接地;，則表示電源變壓器中性點(diǎn)不接地(或通過高阻抗接地)。第二個(gè)大寫字母,表示電氣設(shè)備的外殼直接接地，但和電網(wǎng)的接地系統(tǒng)沒有聯(lián)系;,表示電氣設(shè)備的外殼與系統(tǒng)的接地中性線相連。,系統(tǒng):電源變壓器中性點(diǎn)接地，設(shè)備外露部分與中性線相連。 ,系統(tǒng):電源變壓器中性點(diǎn)接地，電氣設(shè)備外殼采

8、用保護(hù)接地。 ，,系統(tǒng):電源變壓器中性點(diǎn)不接地(或通過高阻抗接地)，而電氣設(shè)備外殼電氣設(shè)備外殼采用保護(hù)接地。 1、,系統(tǒng)電力系統(tǒng)的電源變壓器的中性點(diǎn)接地，根據(jù)電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分與系統(tǒng)連接的不同方式又可分三類:即,系統(tǒng)、,系統(tǒng)、,系統(tǒng)。下面分別進(jìn)行介紹。1.1、TNC 系統(tǒng)其特點(diǎn)是:電源變壓器中性點(diǎn)接地，保護(hù)零線(,)與工作零線(,)共用。(,)它是利用中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的中性線(零線)作為故障電流的回流導(dǎo)線，當(dāng)電氣設(shè)備相線碰殼，故障電流經(jīng)零線回到中點(diǎn)，由于短路電流大，因此可采用過電流保護(hù)器切斷電源。,系統(tǒng)一般采用零序電流保護(hù);(,),系統(tǒng)適用于三相負(fù)荷基本平衡場(chǎng)合，如果三相負(fù)荷不平衡，則,線中有

9、不平衡電流，再加一些負(fù)荷設(shè)備引起的諧波電流也會(huì)注入,，從而中性線,帶電，且極有可能高于,，它不但使設(shè)備機(jī)殼帶電，對(duì)人身造成不安全，而且還無法取得穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位;(,),系統(tǒng)應(yīng)將,線重復(fù)接地，其作用是當(dāng)接零的設(shè)備發(fā)生相與外殼接觸時(shí)，可以有效地降低零線對(duì)地電壓。由上可知，TN-C 系統(tǒng)存在以下缺陷:(,)當(dāng)三相負(fù)載不平衡時(shí)，在零線上出現(xiàn)不平衡電流，零線對(duì)地呈現(xiàn)電壓。當(dāng)三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡時(shí)，觸及零線可能導(dǎo)致觸電事故。(,)通過漏電保護(hù)開關(guān)的零線，只能作為工作零線，不能作為電氣設(shè)備的保護(hù)零線，這是由于漏電開關(guān)的工作原理所決定的。(,)對(duì)接有二極漏電保護(hù)開關(guān)的單相用電設(shè)備，如用于 TN-C 系統(tǒng)中其金屬

10、外殼的保護(hù)零線，嚴(yán)禁與該電路的工作零線相連接，也不允許接在漏電保護(hù)開關(guān)前面的 PEN 線上，但在使用中極易發(fā)生誤接。 (,)重復(fù)接地裝置的連接線，嚴(yán)禁與通過漏電開關(guān)的工作零線相連接。TN-S 供電系統(tǒng)，將工作零線與保護(hù)零線完全分開，從而克服了 TN-C 供電系統(tǒng)的缺陷，所以現(xiàn)在施工現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)不再使用 TN-C 系統(tǒng)。1.2、 TNS 系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的中性線(,)與保護(hù)線(,)是分開的。 (,)當(dāng)電氣設(shè)備相線碰殼，直接短路，可采用過電流保護(hù)器切斷電源; (,)當(dāng),線斷開，如三相負(fù)荷不平衡，中性點(diǎn)電位升高，但外殼無電位，,線也無電位;(,),系統(tǒng) PE 線首末端應(yīng)做重復(fù)接地，以減少 PE 線斷線造成的

11、危險(xiǎn)。(,),系統(tǒng)適用于工業(yè)企業(yè)、大型民用建筑。目前單獨(dú)使用獨(dú)一變壓器供電的或變配電所距施工現(xiàn)場(chǎng)較近的工地基本上都采用了,系統(tǒng)，與逐級(jí)漏電保護(hù)相配合，確實(shí)起到了保障施工用電安全的作用，但,系統(tǒng)必須注意幾個(gè)問題: (,)保護(hù)零線絕對(duì)不允許斷開。否則在接零設(shè)備發(fā)生帶電部分碰殼或是漏電時(shí)，就構(gòu)不成單相回路，電源就不會(huì)自動(dòng)切斷，就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)后果:一是使接零設(shè)備失去安全保護(hù);二是使后面的其他完好的接零設(shè)備外殼帶電，引起大范圍的電氣設(shè)備外殼帶電，造成可怕的觸電威脅。因此在JGJ46-88施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范規(guī)定專用保護(hù)線必須在首末端做重復(fù)接地。 (,)同一用電系統(tǒng)中的電器設(shè)備絕對(duì)不允許部分接地部分

12、接零。否則當(dāng)保護(hù)接地的設(shè)備發(fā)生漏電時(shí)，會(huì)使中性點(diǎn)接地線電位升高，造成所有采用保護(hù)接零的設(shè)備外殼帶電。 (,)保護(hù)接零 PE 線的材料及連接要求:保護(hù)零線的截面應(yīng)不小于工作零線的截面，并使用黃/綠雙色線。與電氣設(shè)備連接的保護(hù)零線應(yīng)為截面不少于 2.5mm2 的絕緣多股銅線。保護(hù)零線與電氣設(shè)備連接應(yīng)采用銅鼻子等可靠連接，不得采用鉸接;電氣設(shè)備接線柱應(yīng)鍍鋅或涂防腐油脂，保護(hù)零線在配電箱中應(yīng)通過端子板連接，在其他地方不得有接頭出現(xiàn)。 1.3、 TNCS 系統(tǒng)它由兩個(gè)接地系統(tǒng)組成，第一部分是,系統(tǒng)，第二部分是,系統(tǒng)，其分界面在,線與,線的連接點(diǎn)。(,)當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生單相碰殼，同,系統(tǒng);(,)當(dāng),線斷開，

13、故障同,系統(tǒng);(,),系統(tǒng)中,應(yīng)重復(fù)接地，而,線不宜重復(fù)接地。,線連接的設(shè)備外殼在正常運(yùn)行時(shí)始終不會(huì)帶電，所以,系統(tǒng)提高了操作人員及設(shè)備的安全性。施工現(xiàn)場(chǎng)一般當(dāng)變臺(tái)距現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn)或沒有施工專用變壓器時(shí)采取,系統(tǒng)。2、,供電系統(tǒng)電源中性點(diǎn)直接接地，電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分用,線接到接地極(此接地極與中性點(diǎn)接地沒有電氣聯(lián)系)在采用此系統(tǒng)保護(hù)時(shí)，當(dāng)一個(gè)設(shè)備發(fā)生漏電故障，設(shè)備金屬外殼所帶的故障電壓較大，而電流較小，不利于保護(hù)開關(guān)的動(dòng)作，對(duì)人和設(shè)備有危害。為消除 T 系統(tǒng)的缺陷，提高用電安全保障可靠性，根據(jù)并聯(lián)電阻原理，特提出完善 TT 系統(tǒng)的技術(shù)革新。技術(shù)革新內(nèi)容是:用不小于工作零線截面的綠/黃雙色線(簡(jiǎn)稱

14、 PT 線)，并聯(lián)總配電箱、分配電箱、主要機(jī)械設(shè)備下埋設(shè)的 4-5 組接地電阻的保護(hù)接地線為保護(hù)地線，用綠/黃雙色線連接電氣設(shè)備金屬外殼。它有下列優(yōu)點(diǎn):1)單相接地的故障點(diǎn)對(duì)地電壓較低，故障電流較大，使漏電保護(hù)器迅速動(dòng)作切斷電源，有利于防止觸電事故發(fā)生。2)PT 線不與中性線相聯(lián)接，線路架設(shè)分明、直觀，不會(huì)有接錯(cuò)線的事故隱患;幾個(gè)施工單位同時(shí)施工的大工地可以分片、分單位設(shè)置 PT 線，有利于安全用電管理和節(jié)約導(dǎo)線用量。3)不用每臺(tái)電氣設(shè)備下埋設(shè)重復(fù)接地線，可以節(jié)約埋設(shè)接地線費(fèi)用開支，也有利于提高接地線質(zhì)量并保證接地電阻?10，用電安全保 護(hù)更可靠。 ,系統(tǒng)在國(guó)外被廣泛應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)僅限于局部對(duì)接

15、地要求高的電子設(shè)備場(chǎng)合，目前在施工現(xiàn)場(chǎng)一般不采用此系統(tǒng)。但如果是公用變壓器，而有其它使用者使用的是 TT 系統(tǒng)，則施工現(xiàn)場(chǎng)也應(yīng)采用此系統(tǒng)。3、 IT 系統(tǒng)電力系統(tǒng)的帶電部分與大地間無直接連接(或經(jīng)電阻接地)，而受電設(shè)備的外露導(dǎo)電部分則通過保護(hù)線直接接地。這種系統(tǒng)主要用于 10KV 及 35KV 的高壓系統(tǒng)和礦山、井下的某些低壓供電系統(tǒng)，不適合在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，故在此不再分析。建設(shè)部新頒發(fā)的建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)(JGJ59-99)規(guī)定:施工現(xiàn)場(chǎng)專用的中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中必須采用 TN-S 接零保護(hù)系統(tǒng)。因此，TN-S 接零保護(hù)系統(tǒng)在施工現(xiàn)場(chǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用，但如果 PE 線發(fā)生斷裂或與電氣設(shè)備未做好電氣連接，重復(fù)接地阻值達(dá)不到安全的要求，也同樣會(huì)發(fā)生觸電事故，為了提高TN-S 接零保護(hù)系統(tǒng)的安全性，在此提出等電位聯(lián)接概念。所謂等電位聯(lián)結(jié)，是將電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與系統(tǒng)外可導(dǎo)電部分(如混凝土中的主筋、各種金屬管道等)通過保護(hù)零線(P