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电气知识——三相四线制和三相五线制


三相指 L1---(A)相、L2---(B)相、L3---(C)相三相, 四线指通过正常工作电流的三根相线和一根 N 线(中性线),或称零线。不包括不通过 正常工作电流的 PE 线(接地线)。 由于在三相四线制中有中线,而中线的作用在于保证负载上的各相电压接近对称,在 负载不平衡时不致发生电压升高或降低,若一相断线,其他两相的电压不变。所以在低压供 电线路上采用三相四线制。 L1---(A)相、L2---(B)相、L3---(C)相,各相线之间的电压称为线电压,线电压为 380 伏。 L1---(A)相、L2---(B)相、L3---(C)相中的任一相与 N 线(中性线) 或称零线间的电压, 称为相电压。相电压为 220 伏。 三相五线制中五线指的是:三根相线加一根地线一根零线。三相五线制比三相四线制 多一根地线,用于安全要求较高,设备要求统一接地的场所。三相五线制的学问就在于这两 根"零线"上,在比较精密电子仪器的电网中使用时,如果零线和接地线共用一根线的话,对于 电路中的工作零点会有影响的,虽然理论上它们都是零电位点,如果偶尔有一个电涌脉冲冲击 到工作零线,而零线和地线却没有分开,比如这种脉冲却是因为相线漏电引起的,再如有些电 子电路中如果零点飘移现象严重的话那么电器外壳就可能会带电,可能会损坏电气元件的,甚 至损坏电器,造成人身安全的危险. 零线和地线的根本差别在于一个构成工作回路,一个起保护作用叫做保护接地,一个回 电网,一个回大地,在电子电路中这两个概念是要区别开来的. 结构的区别: 零线(N): 从变压器中性点接地后引出主干线。 地线(PE):从变压器中性点接地后引出主干线,根据标准,每间隔 20-30 米重复接 地。 原理的区别: 零线(N): 主要应用于工作回路,零线所产生的电压等于线阻乘以工作回路的电流。 由于长距离的传输,零线产生的电压就不可忽视,作为保护人身安全的措施就变得不可靠。 地线(PE): 不用于工作回路,只作为保护线。利用大地的绝对“0”电压,当设备外 壳发生漏电,电流会迅速流入大地,即使发生 PE 线有开路的情况,也会从附近的接地体流 入大地。 居民用电(家庭用电)称为单相供电。即以上所说的(A、B、C 相)线其中的任一相 和 N 线(中性线) 或称零线的供电。电压为 220 伏。也就是单相两线的供电。 三相四线制的漏电保护器严格地讲,在输入端必须是按照规定四根线都接入,而输出 端可以是只接一相线一零线(单相)或两相(比如电焊机的 380V 两相)或三相(比如电动 机) 或三相四线都接 (比如电机加照明) 。 如果零线不经漏电保护器而直接和用电设备连接, 那从相线出来的电流(指单相)在“回路”到电源时就不经过漏电保护器了,此时漏电保护器 就检测到这个电流(相当于漏电流),所以就引起漏电保护器跳闸。还有当三相电路中由于 负载不平衡而引起中性点不是零电位, 导致零线有电流, 所以零线不经过保护器的话也会引 起跳闸。但是不管接什么设备,输出端的零线都不得接地,否则将无法正常供电,如需对设 备接保护接地线必须从设备外壳直接接线至大地。 三相四线制用漏电保护器一定用四极的. 如果用三极的,在三相负载不平衡时由于没有零线电流的返回,漏电保护器就判断线路是在 漏电,所以一合闸就会跳闸.

三相四线制系统中,让三相导线与零线一起穿过一个零序 C.T,接地短路或人身触电时, 利用 KCL 原理,iA+ iB+ iC+ iN= id≠0 而构成剩余电流保护。 三相式剩余电流保护的具体做法是在被测的三相导线路上与中性 N 上各装一个 C.T, 或让三相导线与 N 线一起穿过一个零序 C.T, IA+IB+IC+IN=Id 正常时为零,单相接地 或触电时不为零。 不管是单相还是三相,电力线都是“进出线”同方向穿过漏电保护器中的零序电流互感 器的,也就是说,现在普遍用的漏电保护器,都用一只零序电流互感器,只不过有的(比如 工业用的)零序电流互感器是装在外面,而有的是“封装”在漏电保护器内部的。 TN-C 方式供电系统 用工作零线兼作接零保护线,可以称作保护中性线,可用 NPE 表示 1 )由于三相负载不平衡,工作零线上有不平衡电流,在线路上产生一定的电位差, 所以与保护线所联接的电气设备金属外壳对大地有一定的电压。 2 )如果工作零线断线,则保护接零的漏电设备外壳带电(对地 220V!)。 3 )如果电源的相线碰地,则设备的外壳电位升高,使中性线上的危险电位蔓延。 4 ) TN-C 系统干线上使用漏电保护器时,漏电保护器后面的所有重复接地必须拆 除,否则漏电开关合不上;而且,工作零线在任何情况下都不得断开。所以,实用中工作零 线只能让漏电保护器的上侧有重复接地。 5 ) TN-C 方式供电系统只适用于三相负载基本平衡(无 220V 负载)情况。 TN-S 方式供电系统 工作零线 N 和专用保护线 PE 严格分开的供电系统 1 ) 系统正常运行时, 专用保护线上没有电流, 只是工作零线上有不平衡电流。 PE 线 对地没有电压,所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线 PE 上,安全可靠。 2 )工作零线只用作单相照明负载回路。 3 )专用保护线 PE 不许断线,也不许进入漏电开关作工作零线。 4 ) 干线上使用漏电保护器, 漏电保护器下不得有重复接地, 而 PE 线有重复接地, 但是不经过漏电保护器,所以 TN-S 系统供电干线上也可以安装漏电保护器。

5 ) TN-S 方式供电系统安全可靠,适用于工业与民用建筑等低压供电系统。在工 程施工前的“三通一平”(电通、水通、路通和地平——必须采用 TN-S 方式供电系统。 TN-C-S 方式供电系统 在施工临时用电中,如果前部分是(没有 220V 负载的) TN-C 方式供电,而施工规 范规定施工现场必须采用 TN-S 方式供电系统, 则可以在系统后部分现场总配电箱分出 PE 线 1 )工作零线 N 与专用保护线 PE 相联通,总开关箱后线路不平衡电流比较大时, 电气设备的接零保护受到零线电位的影响。总开关箱后面 PE 线上没有电流,即该段导线 上没有电压降,因此, TN-C-S 系统可以降低电气设备外壳对地的电压,然而又不能完全 消除这个电压,这个电压的大小取决于 N 线的负载不平衡电流的大小及 N 线在总开关箱 前线路的长度。负载不平衡电流越大, N 线又很长时,设备外壳对地电压偏移就越大。所 以要求负载不平衡电流不能太大,而且在 PE 线上应作重复接地。 2 ) PE 线在任何情况下都不能进入漏电保护器,因为线路末端的漏电保护器动作 会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电, 规范规定: 有接零保护的零线不得串接任何开关 和熔断器。 3 )对 PE 线除了在总箱处必须和 N 线相接以外,其他各分箱处均不得把 N 线 和 PE 线相联, PE 线上不许安装开关和熔断器,且联接必须牢靠。 通过上述分析, TN-C-S 供电系统是在 TN-C 系统上临时变通的作法。当三相电 力变压器工作接地情况良好、三相负载比较平衡时, TN-C-S 系统在施工用电实践中效果 还是可行的。但是,在三相负载不平衡、施工工地有专用的电力变压器时,必须采用 TN-S 方式供电系统。


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