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什么是三相四线供电?三相四线供电常见故障分析

文章来源:亚洲城人气:发表时间:2018-09-11 19:01

  三相四线、三相四线制:既从变压器Y形的中性点“O”拉出一根中性线,也叫零线, Y形的三个端拉出三根相线、如果变压器的Y形的中性点不接地,用电设备的金属外壳要接地保护,要用一根接地保护线、如果变压器的Y形的中性点接地,用电设备的金属外壳要接零保护,这时零线既是保护线PE,有是工作零线N,此时零线、如果从变压器的Y形中性点接地,并拉出两根零线,一根做工作零线N ,一根作保护零线PE ,这时是三相五线、三相四线制中性点接地供电,用电时,在总配电箱处将零线重复接地后在拉出两根零线,一根做保护零线PE,一根做工作零线的供电方式叫做TN-C系统,把4的供电方式叫做TN-S系统,把5的供电方式叫做TN-C-S 系统;

  下图为三相四线制示意图,从图中可以看出此种供电方式可以提供两种不同的电压——线V),可以适应用户不同的需要。

  三相四线制供电较为理想的状态是三相负载平衡,此时中线电流为零,从理论分析此时中线可有可无,不影响设备的正常运行。

  但现实情况三相平衡只是相对的,不平衡则是绝对的,所以现实应用中的中线是必须有的,这样才能保证各相电压的稳定输出。

  随着经济的发展,用电器大幅度增加,单相短路几率必然升高,单相短路和瞬间短路引起零飘过电压问题及为普遍。

  现在很多场合为了取电方便,直接采用三相电的相电压供电。包括目前很多农村电网设计都是将三相电中的三相平均分给三组用户使用,从而省掉了三相变压器。这种供电方式虽然节省了一些设备的投入,但是对用户的用电设备带来很大隐患。在实际应用中,单相短路接地故障发生的概率最高可达65%,两相短路约占10%,两相短路接地约占20%,三相短路约占5%。下面简单分析一下单相短路的威胁。

  在实际用电环境环境中,往往会由于线路安装不当,或熔断器及开关安装位置不当,导致中线断开。如果中线断了,三相负荷中性点电位就要发生位移。中性点电位位移直接导致各相的输出电压不平衡,而相电压太高会使设备过电压而直接烧毁,而相电压偏低的相,可能会由于电压降低,电流增大而损坏设备。由于三相电电压计算非常复杂,由于负载矢量的引入,最终详细计算公式也异常难懂。下面以一种简单的方式解释一下中线短路对线电压的影响。

  如上图所示,三相四线制全波整流,此电路好处在在三相电任意两相出现问题时,此供电电路任然可以继续工作。但是一旦整流电路中的中线中断或则未连接,此电路就变为三相三线制整流电路,此时电压有原来310VDC升高到538VDC,若后级设备无法承受538VDC高压,将后损坏后级设备。

  从故障分析我们可以看出,中线开路主要是影响到相电压的电流回路,使电流未能回到中性点。只能通过两根相线形成回路,从而增加了设备过电压的风险。为了给相电压提供可靠的电流回路,在布线中可采取三相三零六线供电方式,三相三零独立工作。此布线缺点是增加零线投资和线损,但这样能有效抑制零飘,减小了每相电压的相互影响。

  一般设备采取三相四线全波整流电路,主要是考虑其供电的冗余设计,只要三相电任意一相电设备就能正常工作。但是一旦在中线未连接上设备,整流电路电压就会急剧升高。解决此问题,需要在电压升高时切断后级电路,从而保护后级电路不受损坏。但在设计时需保证检测控制电路稳定供电。

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