有關家庭供電方面的一些簡單問題?

本人小白,中學學了交流電後,好多問題一直都沒弄懂,想請教大神們解答一下。

我們知道,家裡用的交流電分火線和零線。火線電壓220V,零線電壓0V,所以雙腳站在地上,觸摸火線會觸電,觸摸零線不會觸電。所以關於觸電這方面,我就有問題了:

1. 在電器正常開啟,且家庭電路處在正常工作的情況下,零線上電壓為0,那麼家裡的零線上有電流嗎?

2. 如果有,那麼零線上沒有電壓,是什麼把電流驅動起來的?

3. 火線和零線上都有電流,為什麼火線上的電流會從人體通過,而零線不會?

4. 為什麼火線零線電壓會是220V和0,而不是火線0V,零線-220V?

5. 如果小區三相用電平衡,零線不接地,那麼觸摸零線會觸電嗎?

6. 如果家庭採用兩相供電,也就是用兩根火線380V的那種,那麼觸摸迴路的那根火線,會觸電嗎?

7. 如果家庭採用直流供電,那麼觸摸負極迴路的那根線,會觸電嗎?

大神們,幫忙解答一下吧,我一直都不懂呢。

如果誰能從用什麼電子運動、電場之類的力學角度(電流的本質)來解釋的話,那就更好了。感激不盡。


看的出來,題主對配電系統的了解十分有限,而且這也是許多知友們共同的問題。

現在,請題主和知友們跟著我,首先來了解一些基本概念。

我們來看下圖:

先看圖1:

圖1中,我們看到有一隻9V的電池,接到負載電阻Rfz上,並為負載提供電能。

注意1:電池E的正極輸出電流是Iz,電池E的負極流入電流是If,它們大小相等,方向相反。

注意2:現在,我們認為電池的負極是參考地,則電池的負極為0V。

在圖1的上方有一隻電壓表,它測量的是電池兩端的電壓,其值為9V;在圖1的下方也有一隻電壓表,此表的值是0V。

這裡是有條件的,就是導線的電阻幾乎可以忽略不計。

注意3:我們發現,電源負極所接的導線它的電壓近乎為0V,但它流過的電流卻很大。於是我們得到一個結論:

雖然參考地的電壓為零,但它流過的電流未必為零。

現在,我們來看圖2:

圖2中,電源已經換成了交流電源,電壓是220V。電源上端是相線,其電流是IL;電源下端是N,電流是IN。相線俗稱為火線,但N線卻不一定是零線,我們等會兒再說。

注意4::相線電流與N線電流大小相等方向相反。

注意5:電路上方的電壓表測量值是220V,電路下方的電壓表測量值是0V。同樣,儘管電路下方導線其兩端電壓近乎為零,但並不妨礙導線中流過較大的電流。

注意6:電源的N端接地,我們把它叫做工作接地。工作接地的目的是讓交流電源的N線電壓為0V,類似圖1的電壓參考點。

細心的讀者一定會發現圖1中的接地符號和圖2中的接地符號不同。確實,前者是參考地的接地符號,後者是接大地的接地符號。

注意7:負載的外殼也接地,這叫做保護接地。保護接地的目的是保護人身安全。

----------------------------------------

現在,我們可以回答題主的一部分問題了:

問題1. 在電器正常開啟,且家庭電路處在正常工作的情況下,零線上電壓為0,那麼家裡的零線上有電流嗎?

回答:當然有電流。零線上的電流與電壓基本無關。

問題2. 如果有,那麼零線上沒有電壓,是什麼把電流驅動起來的?

回答:見前面的說明。

問題3. 火線和零線上都有電流,為什麼火線上的電流會從人體通過,而零線不會?

回答:相線上的電壓高,人觸及會觸電。零線電壓低,人觸及不會觸電。

--------------------------------------

我們看下圖:

在圖3中,我們看到兩個串聯的9V電池。我們在兩個電池的中間接參考地,於是上面的電池正極成為+9V,而下面的電池負極成為-9V。

我們再看右邊的波形圖,我們看到,不管是+9V,還是-9V,它們的電壓大小不變,方向也不變。

注意8:正因為如此,我們才可以明確地定義上面電池的正極一定是+9V端,而下面電池的負極一定是-9V端。

在圖4中,我們看到3組交流電源,它們的某一端接在一起。但問題是,這三組電源的電壓最大值出現的時間相差frac{20	imes 2}{6} approx 6.667ms,而且它們各自按正弦關係在改變著。

如此一來,這三組電源電壓的大小隨時在變,電壓的方向也隨時在變,我們還能用圖3的辦法來規定它們的電壓高低嗎?答案是不可能。

這裡的三組電源叫做三相電源,它有三條相線,或者說三條火線,符號是L1、L2和L3;它有公共線且接地,這條公共線叫做零線,符號是PEN。

注意9:這裡的接地叫做工作接地,它使得三組電源的公共端電壓被強制性地設置為地電位也即零電位。

三組電源中,任意火線對零線的電壓是220V,叫做相電壓Up;任意火線之間的電壓叫做線電壓Ud,其值為sqrt{3} U_{P} =1.732	imes 220approx 381.04approx 380V

現在我們再來回答題主剩下的問題:

------------------------------

問題4. 為什麼火線零線電壓會是220V和0,而不是火線0V,零線-220V?

回答:見以上說明。

問題5. 如果小區三相用電平衡,零線不接地,那麼觸摸零線會觸電嗎?

回答:不可以。

零線若斷開,則斷裂點後部的電壓會上升。雖然三相用電是平衡的,但線路因為敷設方式不同因而長度不同,所以斷裂點後部的電壓肯定不為零。

至於是否會觸電,這要看線路具體情況了。

不知為何知友們總喜歡提到觸摸零線,要不就請哪位斗膽去摸摸零線,看看情況如何?

我前面說過,中性線不一定是零線,它和題主的這個問題有點關係。

凡是有零線的系統,在國際標準IEC60364中稱為TN-C接地系統。見下圖:

注意到在變壓器繞組的公共端直接接地,此接地稱為工作接地;在入戶前,為了確保PEN線的電壓為零,需要再次重複接地,以此確保零線的零電位。

我們看到,和圖4差不多,PEN線就會從電源側一直敷設到我們家裡,中間不允許有任何形式的斷開,包括接入開關在內。

為了防止PEN線斷開,零線必須多點重複接地,以此避免題主所說的情況出現。

如果能確保如此,知友們願意去摸零線,我不會反對。否則,自己悠著一點吧!

正因為TN-C系統存在如此多的問題,所以居家配電中一般採取TN-C-S接地系統。TN-C-S接地系統入戶後,PEN線在接地後分開為PE線和N線。這樣一來,N線是可以切斷的,而PE線不允許切斷。同時,PE線必須接到用電設備的外殼上,以實現人身安全保護。

問題6. 如果家庭採用兩相供電,也就是用兩根火線380V的那種,那麼觸摸迴路的那根火線,會觸電嗎?

回答:用電負載即使接入兩相,也屬於單相交流電,只不過它的相電壓是380V而已。

國外有用線電壓供電的系統,但條件是:其中一相接地。具體見IEC60038或者GB156《標準電壓》這兩部標準。

不過,若在國內採取兩相供電,則不可能接地。觸摸其中的一相,當然會觸電。

問題7. 如果家庭採用直流供電,那麼觸摸負極迴路的那根線,會觸電嗎?

回答:要看具體的電壓幅值。

在IEC60364中,對直流系統如何接地,有非常詳細的規定,可參考。

====================

最後,給題主和知友提個醒:若只是在帖子的討論中說要觸摸相線和零線,我不反對。但如果真的要實際去做,則請自愛:我們犯不著做這樣的人身安全實驗。

另外,給題主說明一下:城市裡的居家配電一般都採用TN-C-S接地系統,室內一般是PE線和N線,沒有零線。

要知道,零線是絕對不允許切斷的。只要總開關採用了1P+N或者2P的開關,可以判定室內就只有N線和PE線。

因此,題主反反覆復地強調說明的零線,很可能本身就是誤解。

農網和老小區,倒很可能是零線。此時,主進線開關一定不能用1P+N開關和2P開關,而漏電開關,在TN-C系統下等效於擺設,沒有什麼用處。


理解這個問題的關鍵在於:電壓是相對的


那你把電壓看成水壓,電流看成水流基本上就能理解了。


1.有

2.電壓也稱作電勢差,本質上是單位電荷在靜電場中由於電勢不同所產生的能量差。我們通常認為大地電勢為零,你所講的火線有電壓零線沒有電壓都是相對於大地而言的。所以把電流比作水流,電流由火線進入用電設備再經零線流回電網,這個過程中流動電子的電勢能轉化為熱能機械能等其它能量。

3.因為人體與大地連接,因此人體與大地/零線等電勢,沒有電勢差所以不會產生電流。

4.電壓是一個相對量,通常認為大地電勢為零,故火線電壓為220V。若你規定火線電勢為零,則零線電勢為—220V。

5.若供電線路較長,可能會對地形成較大電容,會有觸電危險。

6.會

7.不會

我也不確定回答的對不對,還是請大神幫你看看吧。@Patrick Zhang


我只會告訴你。

手摸到一根線。人不會有多大問題。

手摸二條線,不掉血。是不可能的


無聊不請自答。

非常贊同D一飛,孫佳寧,劉大偉的回答,真正理解了電壓的定義和三相中性點接地就能理解題主所有疑問。

Patrick Zhang老師答的太專業了,不知道題主理解了沒有。

本人來答個通俗版:

首先題主問題的描述是錯誤的,說火線電壓是220V,零線電壓是0V是不對的,因為電壓不是一個點能形成的。

首先要理解:

1,電壓:(兩點之間的電位差值是電壓)

2,電流的形成:(導體內的自由電子在電壓的驅動下產生有規率的運動產生電流)

3,觸電:(當人變成電壓之中的導體時,身體流過一定量的電流就會導致觸電)

反推:

要觸電就必須有電流流過身體兩個點,要有電流流過身體兩個點那麼身體上這兩個點就必須先有電壓,兩點之間要有電壓那麼兩點之間首先要有電位差。

上個圖:

一般家用供電採用AC220V,50Hz單相+N供電,也就是L1,L2,L3任意一相+N的方式供電。

自問1;為什麼觸摸火線會觸電。

自答1:因為火線和大地之間有AC220V電壓,人站在地上並觸摸火線時,人體就變成火線和大地之間的一根導線,然後電流從人體流過,然後就發生觸電現象,哈 哈 哈 哈再然後就該去醫院了啊。

自問2;為什麼觸摸零線不會觸電。

自答2:因為零線在變壓器處接地了,而大地的電阻接近於0,大地等於導線,大地和零線是沒有電壓的,沒電壓就沒電流,沒電流就不會觸電了啊。

總結一下上面這個圖。

理論上L1和L2電壓是AC380V.

理論上L3和L2電壓是AC380V.

理論上L1和L3電壓是AC380V.

理論上L1和大地電壓是AC220V.

理論上L2和大地電壓是AC220V.

理論上L3和大地電壓是AC220V.

理論上L1和N電壓是AC220V.

理論上L2和N電壓是AC220V.

理論上L3和N電壓是AC220V.

理論上N和大地電壓是0V.

聲明:

1:上面凡是大於0V的兩個點都是非常危險的請不要靠近,

2:上面等於0V的兩個點隨著負載故障和供電變化以及其他故障也有可能產生電壓。非專業人士請勿觸摸,發生任何意外本人不承擔任何責任。

以上 謝謝。


問題很多,簡單回答一下。

電壓這個概念可以理解為相對值,是一個差值。至於電壓以外的概念可以簡化理解。

電流的產生原因是有電壓。

電的很多概念很虛無縹緲很難理解,但是你可以通過想像水流、水壓的方式解決。

另外第五個問題中,實務中,有可能有B相線代替零線,這時候觸摸零線可能會觸電。


1、零線上會有工作電流,火線多少零線就多少,但線路電阻一般都很小,是以毫歐姆計算的,比如100米4平方毫米銅線,電阻是1.75歐姆,家用迴路電流以幾十安培計,比如入戶開關40安培,所以零線本身電壓降也就幾伏到幾時伏,而零線在變壓器中性點那是接地的,那麼整個零線對地電壓也是幾伏到幾十伏。50赫茲交流電,乾燥情況下對人體安全電壓是50伏,所以摸零線還是有危險的。

有人提到零線多次重複接地可以使零線電壓為地電位,不對,這種方式我國80年代前常用,可以降低電壓,其本質是用接地電阻分流,而能否達到安全電壓,難說,要看工作電流(就是零線上電流)多大,接地電阻多大。

零線有電壓,除以人體電阻,得到通過人體電流,危險電流是30毫安培,這是關鍵。

家用直流電源沒概念,電廠用的直流電源,正負極分別是100伏,碰哪個都觸電,因為他的接地點(零電位參考點)在正負極之間。

哦,還有三相用電平衡,你的假設是三相電流平衡?那樣的話零線上沒有電流,也就沒有對地電壓,不會觸電,但那只是理想狀態,我見過被零線電的。

零線,火線這種稱呼是學蘇聯的。L線,N線,PE線是學歐美的。兩套系統。


是線電壓等於380V


其實你應該去理解下 迴路 這個詞。


……零線從來都不會接地的!否則就會被判斷為系統漏電,自動斷電了!


推薦閱讀:

電線過流或者超功率工作,會發生什麼?
為什麼風力發電機不做小而增加轉速?
電網的三相電是怎麼轉換到家用電的?
華能2*30老廠和華電2*60新廠選哪個?
新一輪電力體制改革為何進展緩慢?

TAG:電力 | 電力傳輸 | 供電 | 供電系統 |