三相四線制零線斷線的危害

       在低壓供電系統(tǒng)中,大多數(shù)采用三相四線制方式供電,因?yàn)檫@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(yīng)用戶不同的需要。在三相四線制系統(tǒng)中,如果三相負(fù)載是完全對(duì)稱的(阻抗的性質(zhì)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(wú),例如三相異步電動(dòng)機(jī),三相繞組完全對(duì)稱,連接成星形后,即使沒(méi)有零線,三相繞組也能得到三相對(duì)稱的電壓,電動(dòng)機(jī)能照常工作。但是對(duì)于宅樓、學(xué)校、機(jī)關(guān)和商場(chǎng)等以單相負(fù)荷為主的用戶來(lái)說(shuō),零線就起著舉足輕重的作用了。盡管這些地方在設(shè)計(jì)、安裝供電線路時(shí)都盡可能使二相負(fù)荷接近平衡,但是這種平衡只是相對(duì)的,不平衡則是絕對(duì)的,而且每時(shí)每刻都在變化。在這種情況下,如果零線中斷了,三相負(fù)荷中性點(diǎn)電位就要發(fā)生位移了。中性點(diǎn)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(guò)電器的額定電壓(在極端情況下會(huì)接近380V),輕則燒毀電器,重則引起火災(zāi)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(huì)接近 0V),輕則使電器無(wú)法工作,重則也會(huì)燒毀電器(因?yàn)殡妷哼^(guò)低,空調(diào)、冰箱和洗衣機(jī)等設(shè)備中的電動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng),時(shí)間長(zhǎng)了也會(huì)燒毀)。由于三相負(fù)荷是隨機(jī)變化的,所以電壓不平衡的情況也是隨機(jī)變化的。

       對(duì)于沒(méi)有零線時(shí)中性點(diǎn)電位發(fā)生位移這個(gè)問(wèn)題,很多同學(xué)甚至一些電工無(wú)法理解,而理論計(jì)算又涉及到較深的電工基礎(chǔ)知識(shí)(如電動(dòng)勢(shì)和阻抗的復(fù)數(shù)表示法以及復(fù)數(shù)的四則運(yùn)算等),特別是當(dāng)負(fù)載不是純電阻時(shí),計(jì)算相當(dāng)繁瑣,學(xué)生也難以弄懂,在大多數(shù)情況下也沒(méi)有必要去計(jì)算。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。

  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?yàn)?三相交流電源的三個(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 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,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。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。


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