高壓電到居民用電的轉換

10kV高壓供電系統與低壓380V/220V供電系統的不同點:

首先是中性點接地方式,10kV高壓供電系統屬中性點不接地系統,而低壓380V/220V供電系統中性點必須直接接地;

其次是供電方式,10kV高壓供電系統採用三相三線制供電,低壓380V/220V供電系統則採用三相四線制供電;

另外,10kV高壓配電櫃中的主進線櫃通常採用下進線,俗稱倒進火,即“刀帶電”。

高壓電到居民用電的轉換

我國目前大多采用三相四線制低壓供電系統,即380V/220V中性點直接接地低壓供電系統。該供電系統具有3條火線,即L1、L2、L3(或A、B、C),一條零線。這條零線之所以稱為零線,就是因為它是由變壓器二次側中性點引出的,而二次側中性點又直接接地,與大地零電位連接。在三相四線制低壓供電系統中它既是工作地線,又是保護零線,現在稱為PEN線,其中PE是保護零線,N是工作零線,合起來就是PEN線,PEN線表示工作零線兼做保護零線,俗稱“零地合一”。下圖是三相四線制低壓380V/220V供電系統圖。

高壓電到居民用電的轉換

從圖中可以看出單相負載(燈泡)一端接火線,另一端接在零線上;三相電動機的三相繞組分別接在三條火線上,而電動機的金屬外殼則接在零線(地線)上。從而不難看出,這條零線(地線)既是單相負載(燈泡)的電源迴路,又是三相電動機保護接零的保護迴路。

這裡順便說說中性點直接接地的問題,變壓器二次側中性點直接接地叫工作接地,按照規程要求其接地電阻不得大於4歐。我們知道10kV高壓系統是採用中性點不接地的供電系統,那麼為什麼380V/220V低壓供電系統非要中性點直接接地呢?

在中性點直接接地的380V/220V低壓供電系統中,由於中性點直接接地,因此,任何一條火線對地電壓都是220V。如果任何一條火線接地的話,都會造成短路,此時會造成開關跳閘或熔絲熔斷。如果中性點不直接接地,若有一條火線接地,由於中性點不直接接地,就形成不了迴路,也就不會引起開關跳閘或熔絲熔斷,從而使大地帶電,此時未接地的兩相對地電壓不是220V,而是380V(相當於火線與火線之間的線電壓)。這時人站在地上就等於踩在一條火線上,如果不慎碰到另外兩相中的任一條火線,就將承受380V電壓,這是非常危險的。這個時候就需要有斷零保護器,及時切斷供電才能避免居民的電器不被高壓燒壞。

高壓電到居民用電的轉換

斷零保護器

二次側中性點直接接地的另一意義在於,可以降低低壓電氣設備的絕緣水平。我們知道,配電變壓器一次側(高壓)額定電壓一般多為10kV,而二次側額定電壓為400V。可見配電變壓器一、二次額定電壓之比,即U1/U2=10000V/400V=25,也就是說一、二次電壓相差25倍。如果中性點不直接接地的話,一旦變壓器絕緣損壞,一次高壓串入二次低壓,低壓電氣設備難以承受這麼高的高壓,勢必造成絕緣擊穿,從而燒燬低壓電氣設備;如果提高低壓電氣設備的絕緣水平,又必然造成電氣設備造價提高。如果中性點直接接地的話,即使變壓器絕緣損壞,一次高壓串入二次低壓側,電流也可以通過中性點接地(工作接地)流向大地,從而起到降低低壓電氣設備絕緣水平的作用。

10kV高壓供電系統採用中性點不接地系統,即使中性點通過消弧線圈接地,仍屬於不接地系統,也就是說,只要不是直接接地,就稱為不接地系統。採用不接地系統供電,可以避免由於系統中一相接地造成故障掉閘,以致影響供電系統正常運行。然而有利必有弊,即在中性點不接地系統中,發生一相接地故障時,如接地相金屬性接地,接地相的相電壓為0,另外未接地的兩相的相電壓將升高根號3倍,即由5.8kV升到10kV,這不僅威脅設備的絕緣,還可能由於絕緣擊穿造成另一相接地,從而引發相間短路故障。


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