相电压与线电压以及TN系统介绍

相电压与线电压以及TN系统介绍 线电压与相电压关系 在三相交流电中的三相:是指A、B、C三相，它们的相位角相差为120度，相间电压为380伏。 在我国城市、乡村的配电网中，从配电变压器的输出端引出的三相指A相、B相、C相三相，称为相线。同时还引出一根N线(中性线)，或称零线。 在三相交流电中A相、B相、C相，各相线之间的电压称为线电压，线电压为380伏。称为工业用电电压。 在三相交流电中A相、B相、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。居民用电(家庭用电)称为单相供电。即以上所说的(A、B、C相)线其中的一相和N线(中性线) 或称零线的供电。电压为220伏。 1.电源星形接法,输出可做4线制,为了安全,增加接地线,实行5线制,以实现漏电保护等多种形式的安全措施.这种方式供电,如三相线路按星形接负载,各自所接的负载平衡时,其中零线(或叫中线,N线),对地电压为0,如不平衡,对地将产生一定的电压,其数值与接地电阻有关.理论上讲:其线电压为380伏,相电压220伏,而通过负载的电流有两种,一.如接零线,不平衡接法的线电流不等于相电流,二.如不接零线,线电流等于相电流.如按三角形接法,线电压为380伏,相电压为220伏,各自线电流为相电流的根号3倍,其电流:当负载平衡时,线电流各负载相等,不平衡时不等. 2.电源三角形接法,输出为三线制,也可4线制.当负载星形接法时,其线电压为380伏,其相电压对于平衡接法,其相电压220伏,线电流与相电流相等,不平衡时,其负载中点电压存在偏移.线电流与相电流不等.当负载三角形接法时,其线电压为380伏,相电压为380伏,其电流:负载平衡时线电流为相电流的根号3倍. 要弄明白这个,窍门是:星形接法电压按开闭路思考.三角形接法电流按开闭路考虑 一般交流电接法有三角形和星形，星形接法线电压是相电压的根号3 倍，线电流与相电流相等，角形接法相电压等于线电压，线电流是相电流的根号3倍。 线电压----三相输电线各线(火线)间的电压叫线电压，线电压的 大小为相电压的1.73倍。 相电压----三相输电线(火线)与中性线间的电压叫相电压。 功率因数----在直流电路里，电压乘电流就是有功功率。但在交流电路里，电压乘电流是视在功率，而能起到作功的一部分功率(即有功功率)将小于视在功率。有功功率与视在功率之比叫做功率因数，以COSφ表示。 无功功率----在具有电感和电容的电路里，这些储能元件在半周期的时间里把电源能量变成磁场(或电场)的能量存起来，在另半周期的时间里对已存的磁场(或电场)能量送还给电源。它们只是与电源进行能量交换，并没有真正消耗能量。我们把与电源交换能量的速率的振幅值叫做无功功率。用字母Q表示，单位为芝。 有功功率----又叫平均功率。交流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，它是指在电路中电阻部分所消耗的功率，以字母P表示，单位瓦特。 视在功率----在具有电阻和电抗的电路内，电压与电流的乘积叫做视在功率，用字母Ps来表示，单位为瓦特。 平均值----交变电流的平均值是指在某段时间内流过电路的总电荷与该段时间的比值。正弦量的平均值通常指正半周内的平均值，它与振幅值的关系:平均值=0.637*振幅值。 有效值----在两个相同的电阻器件中，分别通过直流电和交流电，如果经过同一时间，它们发出的热量相等，那么就把此直流电的大小作为此交流电的有效值。正弦电流的有效值等于其最大值的0.707倍。 振幅----交变电流在一个周期内出现的最大值叫振幅。 脉动电流----大小随时间变化而方向不变的电流，叫做脉动电流。 相量----在电工学中，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----磁感应强度与垂直于磁场方向的面积的乘积叫做磁通，以字母φ表示，单位为麦克斯韦。 磁通密度----单位面积上所通过的磁通大小叫磁通密度，以字母B表示，磁通密度和磁场感应强度在数值上是相等的。 磁阻----与电阻的含义相仿，磁阻是表示磁路对磁通所起的阻碍作用，以符号Rm表示，单位为1/亨。 无功功率补偿的基本原理是把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量;而感性负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量，能量在两种负荷之间互相交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无功功率补偿的基本原理。 ,,—,系统、,,—,系统、,,—,—,系统 根据现行的国家标准《低压配电设计》(GB50054)的定义，将低压配电系统分为三种，即,,、,,、，,三种形式。其中，第一个大写字母,表示电源变压器中性点直接接地;，则表示电源变压器中性点不接地(或通过高阻抗接地)。第二个大写字母,表示电气设备的外壳直接接地，但和电网的接地系统没有联系;,表示电气设备的外壳与系统的接地中性线相连。 ,,系统:电源变压器中性点接地，设备外露部分与中性线相连。 ,,系统:电源变压器中性点接地，电气设备外壳采用保护接地。 ，,系统:电源变压器中性点不接地(或通过高阻抗接地)，而电气设备外壳电气设备外壳采用保护接地。 1、 ,,系统 电力系统的电源变压器的中性点接地，根据电气设备外露导电部分与系统连接的不同方式又可分三类:即,,—,系统、,,—,系统、,,—,—,系统。下面分别进行介绍。 1.1、TN—C系统 其特点是:电源变压器中性点接地，保护零线(,,)与工作零线(,)共用。 (,)它是利用中性点接地系统的中性线(零线)作为故障电流的回流导线，当电气设备相线碰壳，故障电流经零线回到中点，由于短路电流大，因此可采用过电流保护器切断电源。,,—,系统一般采用零序电流保护; (,),,—,系统适用于三相负荷基本平衡场合，如果三相负荷不平衡，则,,,线中有不平衡电流，再加一些负荷设备引起的谐波电流也会注入,,,，从而中性线,带电，且极有可能高于,,,，它不但使设备机壳带电，对人身造成不安全，而且还无法取得稳定的基准电位; (,),,—,系统应将,,,线重复接地，其作用是当接零的设备发生相与外壳接触时，可以有效地降低零线对地电压。 由上可知，TN-C系统存在以下缺陷: (,)当三相负载不平衡时，在零线上出现不平衡电流，零线对地呈现电压。当三相负载严重不平衡时，触及零线可能导致触电事故。 (,)通过漏电保护开关的零线，只能作为工作零线，不能作为电气设备的保护零线，这是由于漏电开关的工作原理所决定的。 (,)对接有二极漏电保护开关的单相用电设备，如用于TN-C系统中其金属外壳的保护零线，严禁与该电路的工作零线相连接，也不允许接在漏电保护开关前面的PEN线上，但在使用中极易发生误接。 (,)重复接地装置的连接线，严禁与通过漏电开关的工作零线相连接。 TN-S供电系统，将工作零线与保护零线完全分开，从而克服了TN-C供电系统的缺陷，所以现在施工现场已经不再使用TN-C系统。 1.2、 TN—S系统 整个系统的中性线(,)与保护线(,,)是分开的。 (,)当电气设备相线碰壳，直接短路，可采用过电流保护器切断电源; (,)当,线断开，如三相负荷不平衡，中性点电位升高，但外壳无电位，,,线也无电位; (,),,—,系统PE线首末端应做重复接地，以减少PE线断线造成的危险。 (,),,—,系统适用于工业企业、大型民用建筑。 目前单独使用独一变压器供电的或变配电所距施工现场较近的工地基本上都采用了,,—,系统，与逐级漏电保护相配合，确实起到了保障施工用电安全的作用，但,,—,系统必须注意几个问题: (,)保护零线绝对不允许断开。否则在接零设备发生带电部分碰壳或是漏电时，就构不成单相回路，电源就不会自动切断，就会产生两个后果:一是使接零设备失去安全保护;二是使后面的其他完好的接零设备外壳带电，引起大范围的电气设备外壳带电，造成可怕的触电威胁。因此在《JGJ46-88施工现场临时用电安全技术规范》规定专用保护线必须在首末端做重复接地。 (,)同一用电系统中的电器设备绝对不允许部分接地部分接零。否则当保护接地的设备发生漏电时，会使中性点接地线电位升高，造成所有采用保护接零的设备外壳带电。 (,)保护接零PE线的材料及连接要求:保护零线的截面应不小于工作零线的截面，并使用黄/绿双色线。与电气设备连接的保护零线应为截面不少于2.5mm2的绝缘多股铜线。保护零线与电气设备连接应采用铜鼻子等可靠连接，不得采用铰接;电气设备接线柱应镀锌或涂防腐油脂，保护零线在配电箱中应通过端子板连接，在其他地方不得有接头出现。 1.3、 TN—C—S系统 它由两个接地系统组成，第一部分是,,—,系统，第二部分是,,—,系统，其分界面在,线与,,线的连接点。 (,)当电气设备发生单相碰壳，同,,—,系统; (,)当,线断开，故障同,,—,系统; (,),,—,—,系统中,,,应重复接地，而,线不宜重复接地。 ,,线连接的设备外壳在正常运行时始终不会带电，所以,,—,—,系统提高了操作人员及设备的安全性。施工现场一般当变台距现场较远或没有施工专用变压器时采取,,—,—,系统。 2、 ,,供电系统 电源中性点直接接地，电气设备的外露导电部分用,,线接到接地极(此接地极与中性点接地没有电气联系) 在采用此系统保护时，当一个设备发生漏电故障，设备金属外壳所带的故障电压较大，而电流较小，不利于保护开关的动作，对人和设备有危害。为消除T系统的缺陷，提高用电安全保障可靠性，根据并联电阻原理，特提出完善TT系统的技术革新。技术革新内容是:用不小于工作零线截面的绿/黄双色线(简称PT线)，并联总配电箱、分配电箱、主要机械设备下埋设的4-5组接地电阻的保护接地线为保护地线，用绿/黄双色线连接电气设备金属外壳。它有下列优点:1)单相接地的故障点对地电压较低，故障电流较大，使漏电保护器迅速动作切断电源，有利于防止触电事故发生。2)PT线不与中性线相联接，线路架设分明、直观，不会有接错线的事故隐患;几个施工单位同时施工的大工地可以分片、分单位设置PT线，有利于安全用电管理和节约导线用量。3)不用每台电气设备下埋设重复接地线，可以节约埋设接地线费用开支，也有利于提高接地线质量并保证接地电阻?10Ω，用电安全保护更可靠。 ,,系统在国外被广泛应用，在国内仅限于局部对接地要求高的电子设备场合，目前在施工现场一般不采用此系统。但如果是公用变压器，而有其它使用者使用的是TT系统，则施工现场也应采用此系统。 3、 IT系统 电力系统的带电部分与大地间无直接连接(或经电阻接地)，而受电设备的外露导电部分则通过保护线直接接地。 这种系统主要用于10KV及35KV的高压系统和矿山、井下的某些低压供电系统，不适合在施工现场应用，故在此不再。 建设部新颁发的《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)规定:施工现场专用的中性点直接接地的电力系统中必须采用TN-S接零保护系统。因此，TN-S接零保护系统在施工现场中得到了广泛的应用，但如果PE线发生断裂或与电气设备未做好电气连接，重复接地阻值达不到安全的要求，也同样会发生触电事故，为了提高TN-S接零保护系统的安全性，在此提出等电位联接概念。所谓等电位联结，是将电气设备外露可导电部分与系统外可导电部分(如混凝土中的主筋、各种金属管道等)通过保护零线(PE线)作实质上的电气连接，使二者的电位趋于相等。应注意差异，即等电位联结线正常时无电流通过，只传递电位，故障时才有电流通过。等电位联结的作用。(1)总等电位联结能降低预期接触电压;(2)总等电位联结能消除装置外沿PE线传导故障电压带来的电击危险。因此施工现场也应逐步推广该技术。当然，无论采取何种接地形式都绝不是万无一失绝对安全的。施工现场临时用电必须严格按JGJ46-88规范要求进行系统的设置和漏电保护器的使用，严格履行施工用电设计、验收，规范管理，才能杜绝事故的发生