我國發電廠的發電機組輸出額定電壓為3.15~20kV。為了減少線路能耗、經發電廠中的升壓變電所升壓至35~500kV,再由高壓輸電線傳送到受電區域變電所,降壓至6~10kV,經高壓配電線送到用戶配電變電所降壓至380V低壓,供用電設備使用。以機房最常用的TN-S接地系統為例,在變電站(或類似變電站的供電點)變壓器次級繞組的中性點一般和大地相連,然後由此引出兩條線,即一條零線N和一條地線PE,在此將接地作為交流參考點,由零線N和相線L一起作為設備的供電電源。TN-S系統是把工作零線N 和地線PE嚴格分開的供電系統,用戶側零地線不允許再次短接。由於供電線路很長,N線和PE線上的電流不相等,在用戶端,零地之間是肯定存在零地電壓的。只要零地電壓控制在一定水平之內,就是可以接受的。
但在某些場合,異常情況會導致零地電壓偏大,例如:
①三相電源配電時負載不平衡;
②接地電阻不符合規範要求;
③ N線、PE線線徑不夠或斷路;
④高頻諧波引起電位升高;
⑤電磁場干擾;
⑥使用UPS、電子穩壓器等電子供電設備;
⑦使用的插線板不符合電器標準等。
以前,造成零地電壓偏高的主要原因是前①②③項。近些年來,隨著節能燈等氣體放電類光源的普遍使用,變頻技術、大容量可控矽整流裝置的廣泛套用,導致高次諧波電流的產生並注入到供電系統中,在系統的阻抗上產生出相應頻率的高次諧波電壓,使系統的電壓波形發生畸變。高次諧波不僅增加系統損耗,同時由於附加正常供電電流中,加大了電流流量,破壞了三相負荷的平衡,使中性點產生偏移,產生零序電流,使零線電流有可能增加到接近相線電流值。在採用三相五線制的供配電系統中,必將產生很高的零地線電壓。④⑤兩項引起的零地電壓問題日漸突出。
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