PDF《电力系统讨论 ﹝二﹞》

电力系统讨论 z二{ Q2: 接地线,什麽是接地?为什麽不接地?A2: 接地线,顾名思义即为:经由接地铜棒与大地连接的电线.

此电线上的电位与大地相等.接地,分成设备接地与系统接地两种.A. 设备接地:将用电设备,如马达、灯具、电脑的非带电外壳金属部份加以接地,其目的是保护电器.如图1为接地端子.图1. 电器的设备接地螺丝B. 系统接地:将发电机或配电变压器的绕组,其中性线或低压导线予以接地,则能避免电源线路对地的电位升高,目的是保护人员和电器设备.电工法规第24 条第3项规定,低压电源的系统接地,配电变压器之二次侧低压线或中性线接地.另外,接地线之绝缘皮应使用绿色,以资识别.在电路图中,以为符号.室内住宅常见的电源系统如图

2、 3, 这是从配电变压器二次侧端输出的电路示意图.红色线称为火线,绿色为接地线.图2. 单相2线式图3. 单相3线式室内住宅的插座电源常为图2所示,输出110V,提供给大部份的电器使用.图3为供应给冷气、扬水泵或稍大型设备,红色火线线间有220V, 火线与接线间有110V. 工厂的用电需求会比住宅社区为高,台电公司对契约容量在500kw 以下的工厂电力用户,会以三相4线220 / 380Y V 或220 Δ V 供电.工厂用电住户可以直接使用,或者在电力配电室责任分界点内,安装图

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5 的变压器,满足110 / 220V 电力需求.图5. 三相变压器Δ-Y 图4. 三相变压器Y-Δ 三相变压器的二次侧连同外壳,建议使用单一接地线连接至接地铜棒,完成安全的系统接地.图

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5 是以一颗三相变压器完成转换,有些场合是以3颗单相变压器组合而成,较为弹性.不论三相变压器内部的接法是Y-Δ、 Δ-Δ、 Δ-Y、 Y-Y, 还是由单相变压器搭配组合而成,在二次侧只会有下列几种样式:图6. 三相

4 线式Δ接图7. 三相

3 线式Δ接图8. 三相

4 线式 Y 接图

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8 都是有效的系统接地方式.与此相异的是非接地系统,如图

9、 10. 图9. 三相3线式非接地图10. 三相3线式非接地非接地系统无论是Y接和Δ接 方式,将造成浮动的中性点.浮动中性点可能因为多种原因,使全系统的电位升高,产生甚高的暂态过电压,对於所有设备及操作人员造成无预警危害.同时,非接地系统的变压器必须采用全级绝缘zfull insulation{ 及均等绝缘zuniform insulation{ , 成本亦较高.如何判断使用的电源是接地或非接地系统?除了观察责任分界点内电力配电室的变压器外,利用三用电表也能从插座上或配电箱上轻易得知.就220V 系统而言,不论是三相或单相220V, 火线与火线之间两两之间的电压,想当然尔,必然是有效值220V. 然而火线跟地线之间的电压关系呢?图

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14 分别载列常见的接地系统中,火线与地线的关系.图11. 三相4线式Y接图12. 单相3线式图13. 三相3线式Δ接 图14. 三相4线式Δ接 图11~14 的数值可以直接从三用电表获得,若使用向量数学式或数值模拟软体计算也能得到相同结果,请参考注1. 实际的电压值不可能会如图11~14 中表示的那麽准确无误:图11 Y 接中的三个电压会有几伏特的大小差异;

图14 Δ接的中间抽头线(地 线), 它和同一相两端的电压也得被刻意安排成120 / 100, 而不是均等110 / 110. 不过这一切都无损其系统接地本质.如果插座中的地线或配电箱盘上的绿色地线,它与火线之间没有上述诸图的对应,那麽这条「地线」应是无效的、空接的.亦或者,如果此地线确实有接到接地铜棒,是个地线没错,但是它和火线之间也没诸图中的对应,那便表示,此地线是另一阶层的地,而此一阶层(Level)并非接地系统.综合图11~14 及上述讨论,只要利用三用电表探测插座里或配电盘上,电源线之间的关系,便能轻易得知使用的电源是何种配接或接地情况.利用电源系统的地线(系 统接地), 接到用电设备的金属外壳(设 备接地), 这种方式称为「共同接地」.共同接地的优点是节省配电施工成本,而且综合接地电阻较低,发生故障时电流较大,有利於接地电驿快速保护,切断电路.当负载不平衡时,共同接地的中性线有回流通过,误触中性线或耗电设备的金属外壳,有可能造成人员的感电事故.有鉴於此,变压器二次侧的系统接地,请以单一接地铜棒接地.用电设备端,则可以并联数个电器后,再用另一接地铜棒接地.如果用电设备属於精密仪器,或者会产生高压静电的电机机械,又或者会有三相不平衡的大电器端,这些用电设备的设备接地线,请直接以一条专属的地线,连接至接地铜棒,不要再与其它较为次等或不重要的设备的地线并接,确保人员及电器安全.参考文献:1. 罗钦煌,「工业配电」,全华,2007 2. 于俊杰、李进忠,「基本电学」,三民,2001 注1: 以图15 为例110V 190V 220V R S G 图15. 三相4线式Y接以数学表示为:°∠=+=°∠+°∠=+=30