淺析三相五線制電路

白振榮

(甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅嘉峪關(guān) 735100)

淺析三相五線制電路

白振榮

(甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅嘉峪關(guān) 735100)

目前,我國(guó)在企事業(yè)、商業(yè)、居民住宅、智能建筑、基建施工現(xiàn)場(chǎng)及臨時(shí)線路,一律實(shí)行三相五線制供電方式,對(duì)現(xiàn)有企業(yè)應(yīng)逐步將三相四線制改為三相五線制供電,安全正確使用電力非常重要。

三相五線制 相位角 漏電保護(hù) 知識(shí)

1 三相電的基本概念

1.1 什么是三相電

眾所周知，線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)線切割磁場(chǎng)線會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，它的變化規(guī)律可用正弦曲線表示。如果我們?nèi)∪齻€(gè)線圈，將它們?cè)诳臻g位置上相差點(diǎn)120度角，三個(gè)線圈仍舊在磁場(chǎng)中以相同速度旋轉(zhuǎn)，一定會(huì)感應(yīng)出三個(gè)頻率相同的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由于三個(gè)線圈在空間位置相差點(diǎn)120度角，故產(chǎn)生的電流亦是三相正弦變化，稱為三相正弦交流電。我們國(guó)家工業(yè)用電采用三相電，如三相交流電動(dòng)機(jī)等。相與相之間的電壓是線電壓，電壓為380V。相與中心線之間稱為相電壓，電壓是220V。我們國(guó)家家庭用電采用380V或220V。電燈、電視、冰箱等家用電器都是220V。

1.2 三相五線制的概念

如圖1所示，在三相四線制制供電系統(tǒng)中，把零線的兩個(gè)作用分開，即一根線做工作零線(N)，另外用一根線專做保護(hù)零線(PE)，這樣的供電結(jié)線方式稱為三相五線制供電方式。三相五線制包括三根相線、一根工作零線、一根保護(hù)零線。

圖1

1.3 為什么不是“五相”“六相”

“相”是指相位角，比如常說的三相電，是指相位角在空間互成120°交流電。如果使用移相技術(shù)，我們一樣可以得到四相、五相、N相都可以！但那在電力拖動(dòng)中沒有實(shí)際的應(yīng)用意義，只在電子技術(shù)中有時(shí)用到。為什么在電力拖動(dòng)中大都使用三相(當(dāng)然有時(shí)會(huì)用到單相)，而不是四相、五相呢？因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的三相繞組在空間120°分布時(shí)，交變磁力線均可最大限度的切割它們，成而最以限度的發(fā)出電能。而三相用電器呢，除了相反的原理外，三相互成120°的回路又能最大限度的使用電能！

2 三相五線制供電的原理

2.1 為什么是三相五線制

在三相四線制供電中由于三相負(fù)載不平衡時(shí)和低壓電網(wǎng)的零線過長(zhǎng)且阻抗過大時(shí)，零線將有零序電流通過，過長(zhǎng)的低壓電網(wǎng)，由于環(huán)境惡化，導(dǎo)線老化、受潮等因素，導(dǎo)線的漏電電流通過零線形成閉合回路，致使零線也帶一定的電位，這對(duì)安全運(yùn)行十分不利。在零干線斷線的特殊情況下，斷線以后的單相設(shè)備和所有保護(hù)接零的設(shè)備產(chǎn)生危險(xiǎn)的電壓，這是不允許的。

如采用三相五線制供電方式，用電設(shè)備上所連接的工作零線N和保護(hù)零線PE是分別敷設(shè)的，工作零線上的電位不能傳遞到用電設(shè)備的外殼上，這樣就能有效隔離了三相四線制供電方式所造成的危險(xiǎn)電壓，使用電設(shè)備外殼上電位始終處在“地”電位，從而消除了設(shè)備產(chǎn)生危險(xiǎn)電壓的隱患。

2.2 三相五線制輸送電力原理

從線路的性質(zhì)上來說，火線(相線)是提供能源的線路，零線是單相電路中，給提供能源的線路一條電流回路(和相線形成電流通道)的線路，地線是作為保護(hù)電器設(shè)備、防止漏電而發(fā)生事故的一條“非正常”電流通道。這三條線，正常工作時(shí)，由相線(某一個(gè)單位時(shí)間內(nèi))提供電流，經(jīng)過用電設(shè)備(負(fù)載)后由零線回到電源端；正常情況下，地線是沒有任何電流通過的。所以從性質(zhì)上來看，這三條線路中的零線和地線，是不允許“并用”或合用的。

2.3 電器設(shè)備保護(hù)接地

按照規(guī)定，380伏(三相)的民用電源的中性點(diǎn)是不應(yīng)該在進(jìn)戶端接地的(在變壓器端接地，這個(gè)接地是考慮到不能因懸浮點(diǎn)位造成高于電源電壓的點(diǎn)位，用戶端的接地與變壓器端的接地在大地中是存在一定的電阻的)，如果把電源的中性點(diǎn)直接接地(這在民用電施工中是不允許的)，漏電保護(hù)器就失去了作用，不能保護(hù)人身和電器設(shè)備的短路了。

因此，三相五線制地線在供電變壓器側(cè)和中性線接到一起，但進(jìn)入用戶側(cè)后不能當(dāng)作零線使用，否則發(fā)生混亂后就與三相四線制無異了。

2.4 漏電保護(hù)器的工作原理

如果有人體觸摸到電源的線端即火線，或電器設(shè)備內(nèi)部漏電，這時(shí)電流從火線通過人體或電器設(shè)備外殼流入大地，而不流經(jīng)零線，火線和零線的電流就會(huì)不相等，漏電保護(hù)器檢測(cè)到這部分電流差別后立刻跳閘保護(hù)人身和電器的安全，一般這個(gè)差流選擇在幾十毫安。

判定是否漏電的的原理依據(jù)是：流進(jìn)和流出開關(guān)的電流必須相等，否則就判定為漏電。當(dāng)漏電電流達(dá)到和超過一定的程度時(shí)，產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作——跳閘。判定的閾值是可以設(shè)定的，因?yàn)殡娐肪褪俏覀冊(cè)O(shè)計(jì)的。只是應(yīng)用時(shí)要根據(jù)不同的場(chǎng)合，選用不同靈敏度的保護(hù)器就可以達(dá)到保護(hù)人身和用電設(shè)備安全的目的。

3 安全用電,防止人身觸電

漏電保護(hù)設(shè)備主要有漏電保護(hù)器或保護(hù)開關(guān)。在實(shí)際應(yīng)用中，以人身安全保護(hù)為目的，則漏電電流小于30mA，視為安全，如大于30mA，則視為不安全，將產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作。漏電保護(hù)的額定電流必須小于30mA，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間還應(yīng)在0.1秒以內(nèi)。

3.1 漏電保護(hù)參數(shù)選擇

這兩個(gè)參數(shù)的選擇主要依據(jù)是：

(1)30mA：人體的感知電流——成年男性為1.1mA，女性為0.7mA；擺脫電流男為16mA，女為10.5mA；兒童要較成人為小。在較短時(shí)間內(nèi)危及生命的電流是致死電流，從兩個(gè)方面理解：一是電流達(dá)到50mA就會(huì)引起心室顫動(dòng)，有生命危險(xiǎn)，而100mA以上的電流則足以將人致死，30mA以下暫時(shí)不會(huì)有生命危險(xiǎn)。

(2)0.1秒：人的心臟每收縮擴(kuò)張一次有0.1秒的間歇，而在這0.1秒內(nèi)，心臟對(duì)電流最敏感，若電流在這一瞬間通過心臟，即使電流較小，也會(huì)引起心臟顫動(dòng)，造成危險(xiǎn)。

3.2 漏電保護(hù)設(shè)備選擇

(1)空氣開關(guān)：空氣開關(guān)是控制電氣回路的分合開關(guān)，若以空氣為滅弧介質(zhì)的稱空氣開關(guān)。一般以額定電流(負(fù)荷)選擇，做為電氣回路的總開關(guān)使用。

(2)漏電保護(hù)器：當(dāng)一個(gè)空氣開關(guān)帶有漏電保護(hù)功能時(shí)，稱之為漏電保護(hù)開關(guān)。如果是一個(gè)單單用于漏電保護(hù)的電氣裝置，則稱之為漏電保護(hù)器。

(3)導(dǎo)線面積：應(yīng)通過計(jì)算確定(一般銅導(dǎo)線的安全載流量為5～8A/mm2，鋁導(dǎo)線的安全載流量為3～5A/mm2)

但必須注意，通常的漏電保護(hù)開關(guān)或漏電保護(hù)器只適用于工頻電源，對(duì)其它電源，如直流電源、高頻電源是不適用的，千萬不能亂用。

4 結(jié)語

在電力應(yīng)用無處不在的今天，我們的生活無時(shí)無刻都離不開電力供應(yīng)。三相五線制用電的普及，只有真正了解了相關(guān)知識(shí)，才能做到正確、安全使用電力。這對(duì)于我們的人身及設(shè)備安全運(yùn)行是至關(guān)重要的。

[1]常曉玲.電工技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]張巍山.電工基礎(chǔ).中國(guó)電力出版社,2010-2-1.