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三相四線制零線斷線的危害
日期:2019-10-29 08:16    



在低壓供電系統中,大多數采用三相四線制方式供電,因為這種方式能夠提供兩種不同的電壓--線電壓(380V)和相電壓(220V),可以適應用戶不同的需要。在三相四線制系統中,如果三相負載是完全對稱的(阻抗的性質和大小完全相同,即阻抗三角形是全等三角形),則零線可有可無,例如三相異步電動機,三相繞組完全對稱,連接成星形后,即使沒有零線,三相繞組也能得到三相對稱的電壓,電動機能照常工作。但是對于宅樓、學校、機關和商場等以單相負荷為主的用戶來說,零線就起著舉足輕重的作用了。盡管這些地方在設計、安裝供電線路時都盡可能使二相負荷接近平衡,但是這種平衡只是相對的,不平衡則是絕對的,而且每時每刻都在變化。在這種情況下,如果零線中斷了,三相負荷中性點電位就要發生位移了。中性點電位位移的直接后果就是三相電壓不平衡了,有的相電壓可能大大超過電器的額定電壓(在極端情況下會接近380V),輕則燒毀電器,重則引起火災等重大事故;而有的相電壓大大低于電器的額定電壓(在極端情況下會接近 0V),輕則使電器無法工作,重則也會燒毀電器(因為電壓過低,空調、冰箱和洗衣機等設備中的電動機無法起動,時間長了也會燒毀)。由于三相負荷是隨機變化的,所以電壓不平衡的情況也是隨機變化的。

      對于沒有零線時中性點電位發生位移這個問題,很多同學甚至一些電工無法理解,而理論計算又涉及到較深的電工基礎知識(如電動勢和阻抗的復數表示法以及復數的四則運算等),特別是當負載不是純電阻時,計算相當繁瑣,學生也難以弄懂,在大多數情況下也沒有必要去計算。在三相四線制供電時,三相交流電源的三個線圈采用星形(Y形)接法,即把三個線圈的末端X、Y、Z連接在一起,成為三個線圈的公用點,通常稱它為中點或零 點,并用字母O表示。供電時,引出四根線:從中點O引出的導線稱為中線或零線;從三個線圈的首端引出的三根導線稱為A線、B線、C線,統稱為相線或火線。 在星形接線中,如果中點與大地相連,中線也稱為地線。我們常見的三相四線制供電設備中引出的四根線,就是三根火線一根地線。


  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。因為 三相交流電源的三個線圈產生的交流電壓位相相差120°,三個線圈作星形連接時,線電壓等于相電壓的 倍。我們通常講的電壓是220伏,380伏,就是三相四線制供電時的相電壓和線電壓。但三相四級制供電時,也有下表所示的幾種電壓,用電時應予注意。


  在日常生活中,我們接觸的負載,如電燈、電視機、電冰箱、電風扇等家用電器及單相電動機,它們工作時都是用兩根導線接到電路中,都屬于單相負載。在三 相四線制供電時,多個單相負載應盡量均衡地分別接到三相電路中去,而不應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載的阻抗和 性質都相同,就說三根電路中負載是對稱的。在負載對稱的條件下,因為各相電流間的位相彼此相差120°,所以,在每一時刻流過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。但實際上多個單相負載接到三相電路中構成的三相負載不可能完全對稱。在這種情況下中線顯得特別重要,而不是可有可無。有 了中線每一相負載兩端的電壓總等于電源的相電壓,不會因負載的不對稱和負載的變化而變化,就如同電源的每一相單獨對每一相的負載供電一樣,各負載都能正常工作。若是在負載不對稱的情況下又沒有中線,就形成不對稱負載的三相三線制供電。由于負載阻抗的不對稱,相電流也不對稱,負載相電壓也自 然不能對稱。有的相電壓可能超過負載的額定電壓,負載可能被損壞(燈泡過亮燒毀);有的相電壓可能低些,負載不能正常工作(燈泡暗淡無光)。像圖中那樣的 情況隨著開燈、關燈等原因引起各相負載阻抗的變化。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,在三相四線 制供電的線路中,中線起到保證負載相電壓時稱不變的作用,對于不對稱的三相負載,中線不能去掉,不能在中線上安裝保險絲或開關,而且要用機械強度較好的鋼 線作中線。


 
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