為什麼高壓輸電線只有火線沒有零線?

馮忠澤


無論是直流還是交流高壓輸電,都可以只架設一條線。這個原因是高壓輸電系統可以利用大地或者海水來作為迴路。



以我們在初高中物理學習的關於電路的知識,無論是直流還是交流電路,都需要構成一個迴路。迴路需要連接到電源的高低電壓兩端。利用電源的電勢差來為用電器供電。但正是在學校裡的這麼一個教學的印象,才造成了我們本能性的刻板理解,認為電路必須都是電線——尤其是看了課堂上老師生動的演示以及在實驗課動手操作形成了身體力行的深刻印象之後。


而實際上在工程實用場景中,科技工程師們比教材裡面講解的那些課本的原理和公式要聰明和現實得多。因為它們知道大地和海水實際上是非常好的導體,利用大地和海水作為迴路的導體,就可以減少製造和鋪設另一條迴路的成本。於是這麼一種實踐便被應用到實際的工程場景中。

這麼做的一個好處就是在任何地點,大地都跟電源(發電廠)的(邏輯)低電位端等電位,而且所有發電廠的低電位都是相同的。這樣就給全國乃至全球的發電系統,提供了一個方便的隨處可獲取的相同的基礎參考電位標準。這種設計也為各種用電場所實施電路安全保護提供了便利——只需要把漏電線接到大地就行了,因此漏電保護線才被叫做“地線”。


如果有一個採用兩條線來獨立供電的電廠,它供電的用電器就不能通過接地的方式來獲得漏電保護,而必須另外鋪設漏電保護線路(至電廠零線端或負端),這增加了電路的複雜性和成本。


小宇堂


高壓輸電屬於遠距離輸電,這裡的高壓電也不是工業電也不是市電,因此這個高壓電是不能民用及工業用,只是為了解決遠距離傳輸電的損耗。


為什麼電要遠距離傳輸?

這與發電來源有關,水電站在西多東少,火電站北多南少。因此在東部及南部這些大城市用電量大,本地供電遠遠不夠,因此只能西電東輸,北電南輸。因此東西跨度大、南北跨度大,距離實在太遠,所用標準的電壓220V/380V的電送到這些城市,到達目的地後用戶及工業是無法應用的,在這遠距離傳輸過程中就會大大的損耗,因此只有提高電壓來解決遠距離輸電。既然高壓輸電是將電壓升高再送到目的地,說明在到達目的地的這段距離是不需要用電的。

為什麼高壓輸電線只有火線沒有零線?

不管火電站還是水電站,發出的電就是三相三線制電,進行遠距離傳輸還要通過升壓站升壓,目的就是將電輸送到目的地。這個過程中電不要考慮民用用電及工業用電,因此無需用零線。表面上看是節約材料,實際上是儘可能的降低成本。

在高壓電到達目的地後需要降壓變壓器降壓,此時考慮的不僅是民用電及工業用電,還要考慮到用電安全。因為在380v/220v的低壓配電網用才考慮用零線及地線,所以在低壓配電網中的一般供電方式就有三相四線制、三相五線制供電方式。因此在低壓配電網中的降壓變壓器的二次側星型接法的中性點引出一根線,即零線。此時零線與三相電的其中一相為相電壓220v,三相電的兩根線的線電壓為380V,不僅能民用也能工業用。



三線四線制供電方式只有零線沒地線,它可以防止三相不平衡引起零線帶電。三相五線制供電方式有零線及地線,此時的地線可以保證用戶的用電可靠性。但是零線與地線需要重複接線,可防止零線開路使零線帶電而誤傷人。


工業自動化小白


這個問題很專業,我儘量說清楚。

我們都知道家庭用電中一般會存在零線和火線,但是為什麼高壓輸電線不存在零線呢?這是因為在高壓輸電線中零線的作用已經有代替物了。



零線和火線的作用:我們知道不管什麼線,終極目的是為了讓我們用電,也就是電要對電器做功!結合高中物理知識W=Uq,也就是說要做功必須存在電勢差!這點非常重要。

而在我們家庭的的一般用電標準電壓是220V,所以就需要一條導線將火線經過電器與“地”(零電位點)連接在一起,形成一個220V的電勢差這跟線就是零線!


而高壓輸電線採用的是三項輸電,我們也稱為對稱三相電ABC相:任意兩相之間存在著電勢差(即存在矢量差),大小為每一相電壓的√3倍。所以也就是說這三相的矢量和是等於0的,所以高壓輸電線不需要接零線。

不說高壓輸電系統不需要零線,其實低壓三相供電系統也不需要零線,因為三相的低壓供電系統中,因為“火線”與“火線”之間就已經存在著一個電勢差(380V=220V×√3 )。


科學認識論


答:其他答友從技術的角度,專業地回答了這個問題;我在從理論的角度,闡述其中的原理。


首先,在高壓輸電中,不設零線,比如10kv的三相三線制,就是三根相線10kv;需要提醒的是,我們看到架空線最頂上的是避雷線。

而低壓輸電中,比如二次側的380v和220v,就存在一根零線。



要麼明白其中原理,我們先明確一個概念,電能之所以可以做功,其本質原因是存在電勢差!注意是電勢差,不是電勢!


電源提供穩定的電勢差,才使得電器做功;如果沒有電勢差,電器就無法工作!

高壓輸電線不需要零線,因為發電機出來的三相電源是相互獨立的,每一相都能提供獨立的電勢,當然每一相的電勢都是週期性變化的(交流電)。



巧妙的是,三相之間的變化電勢,剛好兩兩之間在時間上相差120°的相位,三相電矢量相加,就剛好完全抵消掉了。

所以在三相平衡的情況下,會得到一箇中性點電勢,該電勢不像三相那樣週期性變化,而是一個定值。




然後我們只需借用大地是一個等電位體,並把上面的中性點電勢,設置成和大地的電勢等電位(發電機中性點接地),那麼就可以省去這條線路(零線)。等需要使用零線時,直接從大地拉一條接線就行。

這就是高壓線不需要零線的原因。


再問,那為什麼低壓線需要零線呢?

這是為了安全著想,雖然理論上,低壓線只需要火線就行,然後從自家門前的地裡面,拉一根線就可以使用,但是你不覺得這很危險嗎?(以前偷電的人,就是這麼幹的)



為此,國家電網統一使用三相五線制供電(三根火線、零線和地線),零線由變電站二次側統一接入地下,並設安全範圍,所以我們看到的二次側輸電線拉到家門口,都是帶零線的,就是免去你從地底下拉零線!

當然,以上只是定性分析,零線的作用不止上面的說那一個呢!


總結地說:理論上,無論交流電還是直流電,本質上電源只是提供穩定電勢,電器的使用需要的是電勢差,只要我們巧妙利用大地是一個等電位體,然後把大地選取為零電勢,就能省去輸電過程中的零線,用戶直接把大地當作零線使用!



三相交流電特殊在三相相互獨立,所以無法繼續精簡;要是未來高壓直流輸電技術成熟,我們會看到更有趣的是,高壓直流輸電只需要一根線,就能把電能源源不斷地輸送到你家!


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艾伯史密斯


輸電線上只有火而沒有零線,這種問題很專業的,一句兩句也說不完,這裡我簡單說一下希望個位能夠理解。

在發電廠發出的上千伏交流高壓電中是沒有零線的,它需要經過各級變電站進行降壓(或者根據需要進行分壓和增壓),高壓電等級分的很多這裡不一一解說了。我們以10千伏為列,當10千伏電來到市區,就要進入一個叫“變壓器”的設備中。

這時變壓器將起住要做用,這時電壓會降低到用戶所需的三相電就是380伏,它們是相電壓,互為380伏,並且保持相平衡,而零線也在這裡產生,零線是三相電的“中性點”說白了就是變壓器裡面一根不和任何點連接的線,這個點自身是不帶電的,但與另外三相電中任意一相都有線電壓既220伏。




本文純屬個人理解,謝謝!!


金錢鼠w


為什麼高壓輸電線只有火線沒有零線?

我們要知道高壓輸電線為什麼只有火線沒有零線就需要首先知道為什麼要高壓輸送電能,

高壓輸電線的作用是什麼?那麼我們來一一分析:

高壓輸電線的作用是什麼?

我們知道電在發電廠被生產出來,而發電廠一般受地理、環保等因素影響,比如:水電站必須安裝在水資源豐富的地方,核電站不會建在城市裡。那麼發電廠將電發出,到達用戶這裡我們需要使用導線連接起來。

但是,這個導線與我們負載是串聯的,也就是說當負載電流越大,導線電阻越大,那麼這個導線所消耗的能量也越大。公式:Q=I^2*R*T

這個公式就是導線流過電能後的損耗量的計算公式。我們可以看見減少電能消耗的方法有3種。

1.減少電阻。

減少電阻方法:減少距離,更換電阻率小的金屬做導體,增大導線橫截面積。

但是實際上發電廠與用戶的距離甚至達到幾百上千公里,這個距離在建設發電廠是就已經確定,無法更改。

而更換電阻率小的金屬,看上去可行,但是一般電阻率越小的金屬就越貴,所以我們需要有個度。

增大導線橫截面積與更換電阻率一樣,也是必須有個度。

所以減少電阻,我們需要與經濟性相結合,不能一味的較少電阻。

2.減少供電時間

這一條明顯不靠譜,減少供電時間也就是停電咯。

3.減少電流

減少電流,在這裡算是一個好方法。因為電能的計算為S=I*U.也就是說傳輸電能時,電壓越大,電流就越小。而損耗與電壓無關。所以我們通行的方法就是升壓輸送電能。

而高壓輸電線的作用就是電的傳輸:發電廠——升壓變壓器——高壓輸電線——降壓變壓器——用戶,裡面的一環。


為什麼高壓輸電線只有火線沒有零線?

這個原因很簡單——省錢。

我們知道電器要運轉需要一個電壓,也叫電勢差。一般來說L與N之間有220V的電壓(電勢差),所以可以做功。而高壓部分,我們國家考慮經濟性以及可靠性等方面,所以發電機那一側是三角形接法,沒有引出零線(中性線)。這樣的好處也很明顯,就是可以省一根導線。

當我們由高壓變化成380V時,再利用變壓器將三角形變換為星型,將中性點引出一根線,形成三相四線制電源供用戶使用。


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電氣知識


為什麼高壓輸電線只有火線沒有零線?

答:我國標準供電方式是380V/220V、50Hz,一般在低壓配電網中供電方式是3相4線制或3相5線制,3相4線制包含三根火線和零線,3相5線制包含三根火線加零線、地線。

零線只有在380V/220V低壓配電網中才需要用到零線,我們需要從380V相間電壓中獲得220V線電壓而設置的零線N,在有些時候也用作零序電流測量來監測三相電流平衡。

根據民用建築電氣設計規範凡是新建、擴建、企事業、商業、居民住宅、智能建築、基建施工現場及臨時線路,一律實行三相五線制供電方式。(摘自JGJ/T-1992)

在低壓配電網中變壓器二次側星型接法的中性點可以引出零線,為了防止三相不平衡造成零線帶電的情況,一般還會保護接地。而且為了提高用戶側用電的可靠性,無論是地線還是零線都需要重複接線,以防止零線斷開出現零線帶電壓的情況下傷人。

這就是高壓輸送電線只有火線沒有零線的原因,零線可以在低壓變電站或用戶側自行接出,而不需要遠距離輸送。

值得強調的是城鄉配電網10KV、35KV、66KV電壓等級的電網,中性點需重複接地,以保證發生相間短路或單相接地等故障是影響的範圍不會過大。

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鳳棲夕陽


電是宇宙中普遍存在的物質,電能就是電這種物質產生的能量,能量大小用電壓和電量(電流)來表示,電能量本質就是電場引力,與水能非常相似,水能是重力能,只是電是一種特殊物質存在。

電能有很多神奇特性,比如磁效應,熱效應,電離效應(製造高壓靜電),電化學效應等,這就決定了電能的廣泛應用。比如可以非常方便的通過導體輸送到遠方。

為了減少遠距離輸電的電損耗,人們發現輸電壓超高,電損越小,所以發明了超高壓遠程輸電,而又發現直流電比交流電電損更小,進而發展了超高壓直流輸電,但是直流需要大型交流直流轉換器,而且是成組的。

我們知道,交流發電機的接線法分三角形接法和星形(Y型)接法。

如圖,圖中的N就是零線,一根,而U W V就是火線,三根。三根火線U,W,V任意二根之間電壓是380,是可以被工業直接使用的,所以如果是輸電只為工業需求,那麼可以只用三根就行。如果要得到220V,取一根與地連接便可以。如果是混合用電,那麼通常輸電是四根或五根線的,叫三相四線法,三根火線一根零線一根防雷線,防雷線可以不用。零線目的就是為了得到220V民用電。



力銘趣談經濟分析


因為高壓輸電線他不需要電勢差。所以他也就不需要零線。因為零線的存在,它都是屬於單項供電系統中火線與零線存在的電位差,那樣才能使電器做功。所以在高壓輸電線那種,他不需要電器做功,它只是起到一個電能傳輸的作用,也就不需要零線。如果你覺得我的回答對你有幫助就請點個贊,或者是在我的評論裡面發表點你的好的意見或者建議。


海中蛟龍出海


首先我們要明白三相電和單相電的區別

電流和水流差不多,電壓又名叫做電位差,通常都是由高處往低處流。

三相電和單相電的區別的區別在於。發電機發出的電源都是雙向的,上線電影的每一項與其中性點都可以構成一個單相迴路為用戶提供電力能源,說造成了交流,迴路線端就叫做火線, 中性線就是我們所稱的零線。



我們為了跟火線的電壓有一個零電勢的參考點,所以我們引入了零線了,讓在火線和零線之間形成電位差,所以離線只是在低壓單相供電系統中才存在,高壓系統中沒有零線,這個東西

需要形成電位差,才能供供給電器,而高壓輸電系統中沒有電位差,所以根本就不需要零線。


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