03.02 為什麼高壓輸電線只有火線沒有零線?

馮忠澤


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


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


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


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。


Talk工控小白


高壓輸電線路看上面兩根線屬於我國的特高壓800KV直流輸電線路。它不是提問者所說的火線與零線的關係,它們是特高壓輸電線路中的正極與負極。

這種兩根線的輸電線路主要用於超遠距離,中間無落點、無電壓支撐的大功率輸電過程。例如內蒙古上海廟至山東臨沂的正負極800KV特高壓直流輸電線路工程就是提問者所說的這種情況。

它雖然可以輸送大功率電力,但是它的技術含量要求太高,並且需要換流站將其高壓直流進行高壓逆變,變為三相交流還原成三相高壓,再次分配給各個等級的變電站所。事實上,現在我國特高壓電網建設中,將以1000KV的交流特高壓輸電為主,形成交流特高壓電網為骨幹群的特高壓輸電網。因為它的技術含量及成本相對比特高壓直流輸電經濟實惠一些。

●目前中國的電網的發展現狀與特點為世界領先,其大容量、長距離、高電壓、強耦合、強影響。隨著社會的穩步增長,面對能源賦存和需求的逆向分佈格局,當前和今後國家電網發展必須滿足國民經濟的需要。

●交流輸電與直流輸電相比較有下面幾條不同:

(1)交流架空輸電線路存在電容效應、趨膚效應、傳輸線效應,其輸電容量和輸送距離受到限制。而直流輸電則在輸送相同功率時,直流高壓輸電線路造價低,直流架空線路走廊寬度約為交流架空線路的一半,這樣可以充分利用走廊資源;等價距離概念。交流輸電架空線路通常採用3根導線,而直流只需1根(單極)或2根(雙極)導線。因此,直流輸電可節省輸電導線,由於距離遠,這樣可以節約大量輸電材料,同時它也可減少大量的運輸、安裝費用。

(2) 直流輸電線路具有功損耗小:由於直流架空線路僅使用1根或2根導線,所以有功損耗較小,並且具有"空間電荷"效應,其電暈損耗和無線電干擾均比交流架空線路要小。

(3) 適宜於海底輸電:在有色金屬和絕緣材料相同的條件下,直流時的允許工作電壓比在交流下約高3倍。2根芯線的直流電纜線路輸送的功率比3根心線的交流電纜線路輸送的功率大許多。並且運行中,沒有磁感應現象存在,故它的損耗下,用於直流輸電時,則僅僅只有芯線導體的電阻損耗,而且絕緣的老化也相對交流輸電慢得多,這樣使電纜的使用壽命相應也增加了許多。

(4)整個電力系統的穩定性好:在交流輸電系統中,所有連接在電力系統網的同步發電機必須保持同步運行。如果採用直流線路連接兩個交流系統,由於直流線路沒有電抗,所以不存在上述的穩定問題,即使是頻率不同步也可以併網,也就是說直流輸電不受輸電距離的限制。

(5)直流輸電系統的投切不會增加原有電力系統的短路電流容量。能限制系統的短路電流:用交流輸電線路連接兩個交流系統時,由於系統容量增加,將使短路電流增大,有可能超過原有斷路器的遮斷容量,這就要求更換大量設備,增加大量的投資。直流輸電時,就不存在上述問題。

(6) 調節速度快,運行可靠:直流輸電通過晶閘管換流器能夠方便、快速地調節有功功率。如果採用雙極線路,當一極故障,另一極仍可以大地或水作為迴路,繼續輸送一半的功率,這也提高了運行的可靠性。

二、直流輸電適用於以下場合:遠距離大功率輸電;海底電纜送電;不同頻率或同頻率非同期運行的交流系統之間的聯絡;用地下電纜向大城市供電;交流系統互聯或配電網增容時,作為限制短路電流的措施之一,配合新能源的輸電。

以上為個人觀點,僅供大家參考。

知足常樂2019.11.25日於上海


知足常樂0724


高壓輸電,

分為交流三線,交流四線,三角形△接,Y型接,

高壓直流。幾種。

交流四線有零線,交流三線零線可以省略。

直流高壓輸電,只有火線,不用零線,由交流電網改戲改造的直流輸電有三線有四線,

借用原來交流電網舊線路,零線火線都改成火線,

互相無線間電壓,到了用電地,直接拉地線就可形成電迴路。

高壓直流電用到逆變器,可逆變交流電。

這些情況比較複雜,會者不難知情者只有當地電力部門,外行不知根知底最好安全第一,不要瞎弄。


星輝650


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


一句話就完整的回答你的問題!

三相電源平衡運行時,中點(零線)電流為零。所以輸電時完全可以不用零錢!

但用電時要把電壓降低時才能使用。使用中也容易造成電流分配不平衡,所以必須要零錢來導流。以平衡各相電壓。

更重要的是需要取得相電壓與線電壓的實際應用。所以用電時必須要零線!

總結高壓輸電是平衡運行,有無零線都可以。無地線意味著與地無電位差,輸電時更安全與節約用線!但由於分佈電容的存在,對地還是有相對的高電位差。所以高壓線與地之間還是存在著極危險的高電壓的!


乾杯安德烈


你不是理科生很難理解,單相220V交流電傳輸電壓是波浪形如圖1,它傳輸電壓+220、-220之間不斷變化,三相輸電就如圖2,同一時間任意一相電壓是,另外兩相電壓是之和。




油膩大叔8069


哎…!低壓輸電需要零線,高壓不需要,為什麼?

零線的使用跟電壓有關係,由於家庭用電,有各種功率的電器,因此對於電壓有各種需求,因此零線收集了多餘的電壓,最後被輸入地球。

所以我想問你為什麼高壓輸電時需要零線?


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