03.02 为什么高压输电线只有火线没有零线?

冯忠泽


输电线上只有火而没有零线,这种问题很专业的,一句两句也说不完,这里我简单说一下希望个位能够理解。


在发电厂发出的上千伏交流高压电中是没有零线的,它需要经过各级变电站进行降压(或者根据需要进行分压和增压),高压电等级分的很多这里不一一解说了。我们以10千伏为列,当10千伏电来到市区,就要进入一个叫“变压器”的设备中。


这时变压器将起住要做用,这时电压会降低到用户所需的三相电就是380伏,它们是相电压,互为380伏,并且保持相平衡,而零线也在这里产生,零线是三相电的“中性点”说白了就是变压器里面一根不和任何点连接的线,这个点自身是不带电的,但与另外三相电中任意一相都有线电压既220伏。




本文纯属个人理解,谢谢!!


金钱鼠w


答:其他答友从技术的角度,专业地回答了这个问题;我在从理论的角度,阐述其中的原理。


首先,在高压输电中,不设零线,比如10kv的三相三线制,就是三根相线10kv;需要提醒的是,我们看到架空线最顶上的是避雷线。

而低压输电中,比如二次侧的380v和220v,就存在一根零线。



要么明白其中原理,我们先明确一个概念,电能之所以可以做功,其本质原因是存在电势差!注意是电势差,不是电势!


电源提供稳定的电势差,才使得电器做功;如果没有电势差,电器就无法工作!

高压输电线不需要零线,因为发电机出来的三相电源是相互独立的,每一相都能提供独立的电势,当然每一相的电势都是周期性变化的(交流电)。



巧妙的是,三相之间的变化电势,刚好两两之间在时间上相差120°的相位,三相电矢量相加,就刚好完全抵消掉了。

所以在三相平衡的情况下,会得到一个中性点电势,该电势不像三相那样周期性变化,而是一个定值。




然后我们只需借用大地是一个等电位体,并把上面的中性点电势,设置成和大地的电势等电位(发电机中性点接地),那么就可以省去这条线路(零线)。等需要使用零线时,直接从大地拉一条接线就行。

这就是高压线不需要零线的原因。


再问,那为什么低压线需要零线呢?

这是为了安全着想,虽然理论上,低压线只需要火线就行,然后从自家门前的地里面,拉一根线就可以使用,但是你不觉得这很危险吗?(以前偷电的人,就是这么干的)



为此,国家电网统一使用三相五线制供电(三根火线、零线和地线),零线由变电站二次侧统一接入地下,并设安全范围,所以我们看到的二次侧输电线拉到家门口,都是带零线的,就是免去你从地底下拉零线!

当然,以上只是定性分析,零线的作用不止上面的说那一个呢!


总结地说:理论上,无论交流电还是直流电,本质上电源只是提供稳定电势,电器的使用需要的是电势差,只要我们巧妙利用大地是一个等电位体,然后把大地选取为零电势,就能省去输电过程中的零线,用户直接把大地当作零线使用!



三相交流电特殊在三相相互独立,所以无法继续精简;要是未来高压直流输电技术成熟,我们会看到更有趣的是,高压直流输电只需要一根线,就能把电能源源不断地输送到你家!


好啦!我的答案就到这里,喜欢我们答案的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!


艾伯史密斯


这个问题很专业,我尽量说清楚。

我们都知道家庭用电中一般会存在零线和火线,但是为什么高压输电线不存在零线呢?这是因为在高压输电线中零线的作用已经有代替物了。


零线和火线的作用:我们知道不管什么线,终极目的是为了让我们用电,也就是电要对电器做功!结合高中物理知识W=Uq,也就是说要做功必须存在电势差!这点非常重要。

而在我们家庭的的一般用电标准电压是220V,所以就需要一条导线将火线经过电器与“地”(零电位点)连接在一起,形成一个220V的电势差这跟线就是零线!

而高压输电线采用的是三项输电,我们也称为对称三相电ABC相:任意两相之间存在着电势差(即存在矢量差),大小为每一相电压的√3倍。所以也就是说这三相的矢量和是等于0的,所以高压输电线不需要接零线。



不说高压输电系统不需要零线,其实低压三相供电系统也不需要零线,因为三相的低压供电系统中,因为“火线”与“火线”之间就已经存在着一个电势差(380V=220V×√3 )。


科学认识论


高压输电属于远距离输电,这里的高压电也不是工业电也不是市电,因此这个高压电是不能民用及工业用,只是为了解决远距离传输电的损耗。


为什么电要远距离传输?

这与发电来源有关,水电站在西多东少,火电站北多南少。因此在东部及南部这些大城市用电量大,本地供电远远不够,因此只能西电东输,北电南输。因此东西跨度大、南北跨度大,距离实在太远,所用标准的电压220V/380V的电送到这些城市,到达目的地后用户及工业是无法应用的,在这远距离传输过程中就会大大的损耗,因此只有提高电压来解决远距离输电。既然高压输电是将电压升高再送到目的地,说明在到达目的地的这段距离是不需要用电的。

为什么高压输电线只有火线没有零线?

不管火电站还是水电站,发出的电就是三相三线制电,进行远距离传输还要通过升压站升压,目的就是将电输送到目的地。这个过程中电不要考虑民用用电及工业用电,因此无需用零线。表面上看是节约材料,实际上是尽可能的降低成本。

在高压电到达目的地后需要降压变压器降压,此时考虑的不仅是民用电及工业用电,还要考虑到用电安全。因为在380v/220v的低压配电网用才考虑用零线及地线,所以在低压配电网中的一般供电方式就有三相四线制、三相五线制供电方式。因此在低压配电网中的降压变压器的二次侧星型接法的中性点引出一根线,即零线。此时零线与三相电的其中一相为相电压220v,三相电的两根线的线电压为380V,不仅能民用也能工业用。


三线四线制供电方式只有零线没地线,它可以防止三相不平衡引起零线带电。三相五线制供电方式有零线及地线,此时的地线可以保证用户的用电可靠性。但是零线与地线需要重复接线,可防止零线开路使零线带电而误伤人。


Talk工控小白


高压输电线路看上面两根线属于我国的特高压800KV直流输电线路。它不是提问者所说的火线与零线的关系,它们是特高压输电线路中的正极与负极。

这种两根线的输电线路主要用于超远距离,中间无落点、无电压支撑的大功率输电过程。例如内蒙古上海庙至山东临沂的正负极800KV特高压直流输电线路工程就是提问者所说的这种情况。

它虽然可以输送大功率电力,但是它的技术含量要求太高,并且需要换流站将其高压直流进行高压逆变,变为三相交流还原成三相高压,再次分配给各个等级的变电站所。事实上,现在我国特高压电网建设中,将以1000KV的交流特高压输电为主,形成交流特高压电网为骨干群的特高压输电网。因为它的技术含量及成本相对比特高压直流输电经济实惠一些。

●目前中国的电网的发展现状与特点为世界领先,其大容量、长距离、高电压、强耦合、强影响。随着社会的稳步增长,面对能源赋存和需求的逆向分布格局,当前和今后国家电网发展必须满足国民经济的需要。

●交流输电与直流输电相比较有下面几条不同:

(1)交流架空输电线路存在电容效应、趋肤效应、传输线效应,其输电容量和输送距离受到限制。而直流输电则在输送相同功率时,直流高压输电线路造价低,直流架空线路走廊宽度约为交流架空线路的一半,这样可以充分利用走廊资源;等价距离概念。交流输电架空线路通常采用3根导线,而直流只需1根(单极)或2根(双极)导线。因此,直流输电可节省输电导线,由于距离远,这样可以节约大量输电材料,同时它也可减少大量的运输、安装费用。

(2) 直流输电线路具有功损耗小:由于直流架空线路仅使用1根或2根导线,所以有功损耗较小,并且具有"空间电荷"效应,其电晕损耗和无线电干扰均比交流架空线路要小。

(3) 适宜于海底输电:在有色金属和绝缘材料相同的条件下,直流时的允许工作电压比在交流下约高3倍。2根芯线的直流电缆线路输送的功率比3根心线的交流电缆线路输送的功率大许多。并且运行中,没有磁感应现象存在,故它的损耗下,用于直流输电时,则仅仅只有芯线导体的电阻损耗,而且绝缘的老化也相对交流输电慢得多,这样使电缆的使用寿命相应也增加了许多。

(4)整个电力系统的稳定性好:在交流输电系统中,所有连接在电力系统网的同步发电机必须保持同步运行。如果采用直流线路连接两个交流系统,由于直流线路没有电抗,所以不存在上述的稳定问题,即使是频率不同步也可以并网,也就是说直流输电不受输电距离的限制。

(5)直流输电系统的投切不会增加原有电力系统的短路电流容量。能限制系统的短路电流:用交流输电线路连接两个交流系统时,由于系统容量增加,将使短路电流增大,有可能超过原有断路器的遮断容量,这就要求更换大量设备,增加大量的投资。直流输电时,就不存在上述问题。

(6) 调节速度快,运行可靠:直流输电通过晶闸管换流器能够方便、快速地调节有功功率。如果采用双极线路,当一极故障,另一极仍可以大地或水作为回路,继续输送一半的功率,这也提高了运行的可靠性。

二、直流输电适用于以下场合:远距离大功率输电;海底电缆送电;不同频率或同频率非同期运行的交流系统之间的联络;用地下电缆向大城市供电;交流系统互联或配电网增容时,作为限制短路电流的措施之一,配合新能源的输电。

以上为个人观点,仅供大家参考。

知足常乐2019.11.25日于上海


知足常乐0724


高压输电,

分为交流三线,交流四线,三角形△接,Y型接,

高压直流。几种。

交流四线有零线,交流三线零线可以省略。

直流高压输电,只有火线,不用零线,由交流电网改戏改造的直流输电有三线有四线,

借用原来交流电网旧线路,零线火线都改成火线,

互相无线间电压,到了用电地,直接拉地线就可形成电回路。

高压直流电用到逆变器,可逆变交流电。

这些情况比较复杂,会者不难知情者只有当地电力部门,外行不知根知底最好安全第一,不要瞎弄。


星辉650


无论是直流还是交流高压输电,都可以只架设一条线。这个原因是高压输电系统可以利用大地或者海水来作为回路。

以我们在初高中物理学习的关于电路的知识,无论是直流还是交流电路,都需要构成一个回路。回路需要连接到电源的高低电压两端。利用电源的电势差来为用电器供电。但正是在学校里的这么一个教学的印象,才造成了我们本能性的刻板理解,认为电路必须都是电线——尤其是看了课堂上老师生动的演示以及在实验课动手操作形成了身体力行的深刻印象之后。



而实际上在工程实用场景中,科技工程师们比教材里面讲解的那些课本的原理和公式要聪明和现实得多。因为它们知道大地和海水实际上是非常好的导体,利用大地和海水作为回路的导体,就可以减少制造和铺设另一条回路的成本。于是这么一种实践便被应用到实际的工程场景中。

这么做的一个好处就是在任何地点,大地都跟电源(发电厂)的(逻辑)低电位端等电位,而且所有发电厂的低电位都是相同的。这样就给全国乃至全球的发电系统,提供了一个方便的随处可获取的相同的基础参考电位标准。这种设计也为各种用电场所实施电路安全保护提供了便利——只需要把漏电线接到大地就行了,因此漏电保护线才被叫做“地线”。



如果有一个采用两条线来独立供电的电厂,它供电的用电器就不能通过接地的方式来获得漏电保护,而必须另外铺设漏电保护线路(至电厂零线端或负端),这增加了电路的复杂性和成本。


小宇堂


一句话就完整的回答你的问题!

三相电源平衡运行时,中点(零线)电流为零。所以输电时完全可以不用零钱!

但用电时要把电压降低时才能使用。使用中也容易造成电流分配不平衡,所以必须要零钱来导流。以平衡各相电压。

更重要的是需要取得相电压与线电压的实际应用。所以用电时必须要零线!

总结高压输电是平衡运行,有无零线都可以。无地线意味着与地无电位差,输电时更安全与节约用线!但由于分布电容的存在,对地还是有相对的高电位差。所以高压线与地之间还是存在着极危险的高电压的!


干杯安德烈


你不是理科生很难理解,单相220V交流电传输电压是波浪形如图1,它传输电压+220、-220之间不断变化,三相输电就如图2,同一时间任意一相电压是,另外两相电压是之和。




油腻大叔8069


哎…!低压输电需要零线,高压不需要,为什么?

零线的使用跟电压有关系,由于家庭用电,有各种功率的电器,因此对于电压有各种需求,因此零线收集了多余的电压,最后被输入地球。

所以我想问你为什么高压输电时需要零线?


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