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產(chǎn)品分類

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科普知識
數(shù)據(jù)分類:
格蘭頭

正確選擇中性線截面確保安全供電

發(fā)布日期:2022-04-26 點擊率:171

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在城網(wǎng)農(nóng)網(wǎng)改造中,普遍采用接法為Y-Y0低壓三相四線制供電系統(tǒng),由于對動力、照明混合負載供電,三相負荷一般是不對稱的,中性線里必有電流通過。通常總是略去中性線阻抗不計,則中性線電壓降為零,認為雖然負載不對稱,而負載端電壓仍能維持對稱狀態(tài)。可是實際情況是中性線阻抗并非為零,中性線上有電壓降落,這就是同行們通常所說的要產(chǎn)生中性點位移。由于受中性點位移的影響,即使在正常運行情況下也會使負載端電壓不對稱。負荷較輕一相的負載端電壓會高于額定電壓,而負荷較重一相的負載端電壓低于額定電壓,對三相電源的電器將有燒毀的危險,將會影響負載的正常運行。負載端電壓不對稱的程序,不僅與負載的不對稱程度和供電距離有關(guān),而且還與中性線的截面有很大的關(guān)系。

  在實際工程中往往對中性線的處理很不慎重。普遍認為中性線電流比相線電流小,僅僅從中性線發(fā)熱條件出發(fā),把中性線截面取得比相線小,習(xí)慣上按教科書只取相線截面的二分之一左右,甚至更小。還有的認為中性線不帶電,比起相線來不那么重要,因而不僅截面選得小,中間接頭多,安裝質(zhì)量較差。總之,中性線質(zhì)量差一點,似乎對供電質(zhì)量影響不大,而且還能節(jié)省一些材料,降低工程造價。其實這是得不償失的,由于中性線質(zhì)量問題造成的技術(shù)上危及人身安全及經(jīng)濟上的嚴重后果,決非靠節(jié)省一點中性線材料所能補償?shù)摹?/p>

  本文想通過理論計算分析和實例來說明中性線質(zhì)量的重要性及其截面的選擇原則,以引起設(shè)計同行們的普遍注意。

  1 負載端電壓的計算

  為使計算簡化,設(shè)負載為電阻性的。計算電路見圖1、圖2:

  根據(jù)電路原理中的節(jié)點電壓法,可以得到求解中性點電壓公式為:

  

  求得中性點電壓之后,根據(jù)圖2所示的電壓正方向,即可求得線路首端A、B、C,對負載中性點N′的電壓:

  UAN’=UA-UN’N

  UBN’=UB-UN’N

  UCN=UC-UN’N

  再從圖1可知,線路首端對負載中性點電壓經(jīng)過負載電阻與線路電阻分壓之后,可求得各相負載端電壓:

  可見,雖然電源電壓對稱,但由于中性點電壓UN′N的影響,使得負載端電壓UaN′、UbN′、UcN′實際并不對稱。見中性點位移電壓向量圖3:

  2 實例計算

  (1) 三相四線正常供電(計算條件):

  ①設(shè)各相均為電阻性負載,且在某一時刻的實際功率分別為Pa=10kW,Pb=5kW,Pc=2.5kW。相對應(yīng)的等效電阻為Ra=4.48Ω,Rb=9.68Ω,Rc=21.78Ω。

  ②相線采用截面為25mm2的鋁導(dǎo)線,每千米直流電阻r0=1.28Ω。

  ③取中性線材料與相線相同,其截面為35mm2、25mm2、16mm2,分3種情況來計算。

  鑒于篇幅,計算過程省略,將計算結(jié)果列表1:

  表1

  (2) 設(shè)中性線斷線:

  三相四線供電系統(tǒng),如果不能保障中性線的質(zhì)量,中性線的斷線機會比相線多,特別是戶外架空線路更為明顯,現(xiàn)設(shè)中性線斷線,而上述條件不變,將計算結(jié)果列表2:

  表2

  (3) 設(shè)中性線斷線的同時斷一根相線:

  相線由于機械強度原因而發(fā)生斷線的可能性不大,但因某相過載而熔絲熔斷,或某相熔絲在安裝過程受損傷而先行熔斷,或因變壓器計量箱接線端頭螺絲松動,接觸不良開路,使線頭燒斷等情況也時有發(fā)生,這與斷線本質(zhì)相同。因此,在中性線斷線的同時發(fā)生相線中斷的可能性還是有的,現(xiàn)設(shè)中性線斷線的同時B相斷線,上述條件不變,將計算結(jié)果列表3。

  3 比較計算結(jié)果總結(jié)

  (1) 供電距離一定,中性線截面越大,中性點電壓越低,負載端電壓不對稱的程度越小。理想情況是中性線截面無限大,其直流電阻為零,中性點電壓為零,負載端電壓完全對稱。但客觀上這是不現(xiàn)實的。

  (2) 中性線截面為(25mm2)與相線相等,當(dāng)供電距離較近時(本例為250m以內(nèi))負載端電壓為額定電壓(220V)的(0.94~1.07)倍,基本上是正常的。但供電距離較遠時(本例取500m),負載電壓為額定電壓的0.85~1.09倍,這顯然是不合格的。

  (3) 中性線截面(35mm2)比相線大,當(dāng)供電距離較近時,雖然負載端電壓不對稱情況有了進一步的改善,但效果已不顯著。如果供電距離較遠,中性線截面增大所產(chǎn)生的效果更加明顯。

  (4) 中性線截面(16mm2)比相線小,即使在供電距離較近的情況下,負載端電壓也不能令人滿意,特別是供電距離較遠時,負載端電壓的0.81~1.13倍,達到了不能允許的程度。

  (5) 提示:從表2、表3所列數(shù)據(jù)來看,如果一旦沒有中性線,無論相線中斷與否,負載端電壓低者達到無法工作的程度,高者達到300V以上,已危及用電設(shè)備的安全。

  總之,三相負載不對稱供電系統(tǒng),沒有中性線,或中性線中斷是很危險的,我縣縣醫(yī)院專變在一夜之間燒壞電燈數(shù)196只,燒壞大小彩電18臺,VCD影碟機9臺,保險公司賠償修理費3268元,經(jīng)查正是由于中性線截面過小所致(當(dāng)時線路相線35mm2,而中性線只有16mm2)。可見,保障中性線的安全是多么重要。同行們都知道斷一根相線,最多不過使該相負載供電中斷,但對負載的安全并不構(gòu)成危害。從這個意義來說,中性線的安全比起相線來更為重要。

  4 結(jié)論

  無論從供電電壓質(zhì)量還是從供電的安全可靠角度要求,中性線截面選擇比相線小的傳統(tǒng)做法是不合理的,中性線截面與相線應(yīng)按1∶0.75也只是最基本的要求。同時要求管供電的電工應(yīng)經(jīng)常地檢查線路的連接頭有無接觸不良的現(xiàn)象,還應(yīng)盡量減少線路途中的零線接頭,并在負載側(cè)總的計量箱前將中性線重復(fù)接地,接地電阻阻值小于4Ω,以保證正常供電。

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