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为什么要实行三相五线制
在三相四线制电源系统中,零线兼有工作零线和保护零线的双重功用,我们把它称作PEN线(图二)。采用PEN线来做保护存在着一定的弊端。
其一,中性点漂移带来的影响。负荷不平衡时,中性点发生漂移,电源中性点和负荷中性点之间产生电压。
电压的大小为:UOO′=(UAYA UBYB UCYC)/(YA YB YC YN)
UA、UB、UC -三相的相电压(向量)
Y—导纳;Y=1/Z
要使UOO′等于零,必须使式中的分子等于零,或者分母无穷大。满足分子等于零的条件是负荷必须对称,即YA YB YC=Y
则UAYA UBYB UCYC=(UA UB UC)Y=0;满足分母无穷大的条件是YN ,ZN 0,即PEN线上的阻抗趋于零。
有人曾做过Pspice实验,将3000盏40W日光灯均匀分布在三相上,按三种情况进行研究。**种情况,某一相负荷不变,另外两相,其中一相负荷增加,另一相负荷减少(即A相为1000盏,B相为1000 K盏,C相为1000-K盏,K=100,200,…,1000);*二种情况,某两相负荷增加,另一相负荷减少(即A相为1000-K盏,B相为1000 K/2盏,C相为1000 K/2盏,K=100,200,…,1000);*三种情况,某两相负荷减少,另一相负荷增加(即A相为1000 2K盏,B相为1000-K盏,C相为1000-K盏,K=100,200,…,1000)。实验数据见下表:
三相星形不平衡负荷下的中性点电压
可见,三相负荷不平衡度越大,中性点电位漂移也越大,极限值可以达到相电压的水平。
理论上,当PEN线的阻抗由于种种原因不趋于零,并且向无穷大的方向增加时,PEN线以及接在PEN线上的设备外壳上所产生的电压亦会趋于相电压,这个电压就必须使三相负荷尽量保持平衡,或PEN线的阻抗趋向于零。
其二,零线断线带来的影响。这是PEN线阻抗变化的较端个例,即阻抗无穷大。如图三,工作零线兼做保护零线时,一旦零线断线,相线电压就会送到断线处,这样,断线处后面所接设备的外壳上就会带上相线电压,此电压对人的危害不言而喻,也是TN-C接零保护系统难以克服的。
为了克服TN-C接零保护系统存在的上诉缺陷,按照《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005)的规定采用TN-S 接零保护系统。由图四可知,此时不论负荷是否平衡,不论工作零线的阻抗如何变化,其都对PE线没有任何影响,大大地提高了安全性。
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