为什么高压输电线只有火线没有零线?

如题所述

第1个回答  2022-06-25
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。

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。

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!

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 )。

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!!

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。

为什么高压输电线只有火线没有零线?

答:我国标准供电方式是380V/220V、50Hz,一般在低压配电网中供电方式是3相4线制或3相5线制,3相4线制包含三根火线和零线,3相5线制包含三根火线加零线、地线。

零线只有在380V/220V低压配电网中才需要用到零线,我们需要从380V相间电压中获得220V线电压而设置的零线N,在有些时候也用作零序电流测量来监测三相电流平衡。

根据民用建筑电气设计规范凡是新建、扩建、企事业、商业、居民住宅、智能建筑、基建施工现场及临时线路,一律实行三相五线制供电方式。(摘自JGJ/T-1992)

在低压配电网中变压器二次侧星型接法的中性点可以引出零线,为了防止三相不平衡造成零线带电的情况,一般还会保护接地。而且为了提高用户侧用电的可靠性,无论是地线还是零线都需要重复接线,以防止零线断开出现零线带电压的情况下伤人。

这就是高压输送电线只有火线没有零线的原因,零线可以在低压变电站或用户侧自行接出,而不需要远距离输送。

值得强调的是城乡配电网10KV、35KV、66KV电压等级的电网,中性点需重复接地,以保证发生相间短路或单相接地等故障是影响的范围不会过大。

我们要知道高压输电线为什么只有火线没有零线就需要首先知道为什么要高压输送电能,

高压输电线的作用是什么?那么我们来一一分析:

我们知道电在发电厂被生产出来,而发电厂一般受地理、环保等因素影响,比如:水电站必须安装在水资源丰富的地方,核电站不会建在城市里。那么发电厂将电发出,到达用户这里我们需要使用导线连接起来。

但是,这个导线与我们负载是串联的,也就是说当负载电流越大,导线电阻越大,那么这个导线所消耗的能量也越大。公式:Q=I^2*R*T

这个公式就是导线流过电能后的损耗量的计算公式。我们可以看见减少电能消耗的方法有3种。

减少电阻方法:减少距离,更换电阻率小的金属做导体,增大导线横截面积。

但是实际上发电厂与用户的距离甚至达到几百上千公里,这个距离在建设发电厂是就已经确定,无法更改。

而更换电阻率小的金属,看上去可行,但是一般电阻率越小的金属就越贵,所以我们需要有个度。

增大导线横截面积与更换电阻率一样,也是必须有个度。

所以减少电阻,我们需要与经济性相结合,不能一味的较少电阻。

这一条明显不靠谱,减少供电时间也就是停电咯。

减少电流,在这里算是一个好方法。因为电能的计算为S=I*U.也就是说传输电能时,电压越大,电流就越小。而损耗与电压无关。所以我们通行的方法就是升压输送电能。

而高压输电线的作用就是电的传输:发电厂——升压变压器——高压输电线——降压变压器——用户,里面的一环。

这个原因很简单——省钱。

我们知道电器要运转需要一个电压,也叫电势差。一般来说L与N之间有220V的电压(电势差),所以可以做功。而高压部分,我们国家考虑经济性以及可靠性等方面,所以发电机那一侧是三角形接法,没有引出零线(中性线)。这样的好处也很明显,就是可以省一根导线。

当我们由高压变化成380V时,再利用变压器将三角形变换为星型,将中性点引出一根线,形成三相四线制电源供用户使用。

可以关注“电气知识”,让我们一起学习电气方法知识,共同进步!

电气工程学科概念是这么说的:对称三相电ABC,任意两相之间存在着电势差(即存在矢量差),大小为每一相电压根3倍;

单相电的电势差需要一个参考点,我们一般选取大地为零电势,相对于地而言电势差为多少。

三相电中的任意一相都可以叫火线,而所谓的零线就是“中性线”,我们可以理解成接到地的那根线,跟大地等电势。

这里就要回到电的本质了,做功,为人类服务。

电是怎么来做功的呢?为了便于理解我们拿一个常见的例子来说明一下。

(图/网络,侵删)

水要想带动水轮机转动(做功)一个重要前提是什么——水压差!

同理,电如果想对设备做功也需要一个“差”,我们叫它“电势差”。

零线存在的意义就是要给火线之间存在一个这样的电势差。在我们家庭中的单相供电系统中,火线经过用电设备与“大地”或者叫它“零电位点”之间存在220V的电势差,我们把这根“零电位点”的线称为零线。

原因就在于,三相电的其中两个火线之间存在着这样的电势差(380V=220V X 根3)。

(部分内容参考自网络)