首先要明白什么叫做线制,也即三相四线制的定义。这个定义可以参见IEC 60364和GB 16895系列标准,标准的统一名称是“建筑物电气装置”。注意这里所指的系列标准,是因为此标准号下有几十个标准,例如IEC 60364.1、IEC 60364.2、……、等等。 三相我们很容易理解,就是发电机的三个绕组,它们之间的电角度是120度。“线”,按GB 16895中规定,指的是三相配电系统中在正常运行中有电流流过的导线叫做“线”。三条相线,在正常运行时是有电流流过的,它们当然属于线的范畴。中性线,在正常运行状态下,由于三相不一定平衡,因此中性线也有电流流过,因而也被称为“线”。那么接地线PE呢?它在正常运行时是没有电流流过的,因此接地线不叫做“线”。 1)如果电力变压器的中性点直接接地,然后把中性线N和接地线PE合在一起以PEN的型式接入电路,这在IEC 60364和GB 16895中被定义为TN-C系统。注意PEN的称呼,叫做保护中性线,或者叫做保护接地线。见下图:
这种接线方法有两重意义: 第一说明PEN线的功能以保护为优先, 第二说明PEN线具有中性线的特性。 在讨论接地系统时,保障人身安全永远是第一位的。因为PEN线是以保护为主要目的,但我们看到,当PEN线引入负载时在某处断线,则断点后侧的PEN线上的电压会因为负载不平衡而上升,最高可能会升至相电压。因此,IEC 60364和GB 16895规定:TN-C系统可用于三相不平衡的系统,但不得用于具有火灾隐患的场所。例如油库、矿山、港口等等。同时,还强制性地要求TN-C系统的PEN必须多点接地。 2)如果电力变压器的中性点直接接地,然后把中性线N和接地线PE分别引出,这在IEC60364和GB16895中被定义为TN-接地系统。见下图:
第一,关于TN-C对于TN-C,我们从图中看到,它的PEN是合并的。这条PEN线的名称叫做保护中性线,也叫做零线。从零线的功能性来说,它的保护功能是第一位的,中性线功能是第二位的。因此当零线接入负载侧时,首先要接入保护端子,然后再引入到中性线端子。这一点,我们从IEC 60364的TN-C的负载侧图中可以明确地看到。TN-C因为少了一根线,在工程施工是具有很大的成本优势,因此为很多工程项目所采用。值得注意的是:若PEN线断线,则断点的前方其电位接近于零(要看线路长度),而断点后方的PEN线,其电位会迅速升高。其原因很简单,断点后方的PEN线电压等于负载侧三相电压的相量和。在极端情况下,断点后方的电压会上升到相电压。因此,TN-C接地系统的PEN线必须多点接地。同时,TN-C系统不允许用在有爆炸可能的环境中,例如煤矿、油库、危险品仓库等等。 第二,关于TN-C-S对于居家和办公用电当然可以使用TN-C接地系统。IEC 60364规定,当PEN线引到入户处时,必须接地,然后分开为PE线和N线。这就是TN-C-S接地系统。我们再次认真地看看TN-C-S接地系统,如下:
第三,关于中性线电流是三相电流的矢量和这种说法在讨论接地系统时,中性线的电流不是等于三相的矢量和,而是相量和。我们知道,力是典型的矢量,我们把力乘以力臂,再乘以它们夹角的正弦,得到的是力矩。力矩仍然是矢量;我们把电流相量乘以电压相量,再乘以它们夹角的正弦,得到是无功功率。无功功率是标量,既不是相量也不是矢量。所以在电学中,我们讨论的对象都是相量,不是矢量。 第四,关于三相X线的说法尽量不要用三相X线这个名词来描述低压配电网的接地系统,代之以TN-C、TN-S和TN-C-S。也尽量不要用零线这个称呼,代之以PEN线。这样做是与IEC标准靠拢,与国家标准靠拢。事实上,在国家强制性标准中,已经看不见零线这个称呼。三相X线的称呼来自于前苏联。我国早先的国家标注是按苏联的,后来全面转向了IEC标准。苏联标准在许多方面确实存在诸多缺陷。由于人们的习惯用语具有惯性,许多人也习惯于三相五线制这种说法,还有零线和火线,并且还代代相传。为了与IEC标准靠拢,也为了我们自身的理论水平和工作实践需要,请纠正这种说法。 |
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