相線與相線之間電壓的概念

相線與相線之間的電壓稱為線電壓。在三相交流電路中，存在A相、B相、C相三根相線。例如，A相與B相之間的電壓、A相與C相之間的電壓、B相與C相之間的電壓都是線電壓。這是多相供電系統(tǒng)兩線之間的電壓，以三相為例，就是A、B、C三相引出線相互之間的電壓，也可稱為相間電壓。  

在三相四線制的電網(wǎng)中是比較常見的情況，這里還有零線（或中性線）。相電壓是指三相電源或三相負載每一相兩端的電壓，也就是相線（火線）與零線之間的電壓。例如日常低壓供電三相四線系統(tǒng)中，線電壓為380V，相電壓為220V，他們之間存在一定的關系，即線電壓等于根號3倍的相電壓，380V=√3×220V。

還需要注意不同的連接方式下，線電壓和相電壓的關系有所不同。比如在星形連接（Y型接法）的電源或負載中，線電壓是相電壓的根號3倍；而在三角形接法中，線電壓等于相電壓。這是因為在星形接法中，線電壓是兩個相電壓的矢量和；在三角形接法中，繞組直接連接在兩相間，承受線電壓，所以相電壓等于線電壓。  

相線間電壓的計算方法  

1.基于相電壓計算線電壓（適用于常見的三相四線制且已知相電壓時）  

在三相交流電路中，如果已知相電壓（Uφ），那么線電壓（UL）為相電壓的根號3倍。計算公式表示為：UL=√3×Uφ。例如，在常見的三相四線制低壓供電系統(tǒng)中，相電壓為220V，那么按照公式計算線電壓UL=√3×220V≈380V7。這一計算源于三相電的矢量合成關系，由于三相電的相位角相差120度，通過矢量分析得出線電壓和相電壓在這種情況下的關系。  

如果是三相三線制供電，在負載對稱Y接（星形連接）時，電源三相線電壓同樣是負載相電壓的1.414倍（即根號3倍），這里的相電壓是指每相負載承受的電壓，不過這個相電壓可能不是或者可能不等于三相電源的相電壓。雖然三相三線制沒有專門的零線，但這種對稱負載連接下也遵循這樣的電壓關系規(guī)律。  

2.特定連接方式下的特殊計算  

對于三角形（Δ）連接的三相電源或負載，線電壓等于相電壓。這是因為三角形接法中繞組是直接跨接在兩根相線上，所以加在繞組上的電壓就是相線間電壓（即線電壓等于相電壓）。例如，有一個三角形接法的三相電機，如果電機的繞組額定電壓是380V，那么相線間電壓（線電壓）必然是380V，這個380V既是線電壓也是相電壓。  

在一些復雜的三相不平衡的情況下，或者當需要精確計算包含非線性負載等情況時，計算會涉及到向量分析等更復雜的電學理論。比如當有三相不平衡的感性負載或者電容性負載時，計算相線間電壓可能需要根據(jù)每個相的實際電壓（考慮相位和幅值）通過向量相加來得到準確的線電壓，但這種計算往往要建立在對電路詳細參數(shù)分析以及相量圖繪制的基礎上。  

相線間電壓在不同電路中的差異  

1.在三相四線制電路中的情況  

在三相四線制電路（星形接法且有一根零線）這種非常常見的電路中，線電壓（相線間電壓）與相電壓具有明確的關系，如前面所述，線電壓是380V，相電壓是220V，線電壓等于根號3倍相電壓。例如，常見的工業(yè)用電中，三根相線為A、B、C相，再加上零線N。三相電提供了兩種電壓等級，方便不同類型的電氣設備使用。對于三相負載設備（如某些三相電機）可以直接使用380V的線電壓；而對于普通的單相民用設備（如照明燈泡、電視機等），可以采用任一相線與零線之間的220V相電壓。  

如果在三相四線制電路中的負載不平衡時，會對零線電位產生影響。當負載不平衡程度較大時，零線電流會增大，這可能導致各相的相電壓發(fā)生變化，進而也可能影響線電壓的穩(wěn)定性。但是，線電壓和相電壓之間根號3倍的關系在理想的三相電源假設下仍然是成立的，只是實際的電壓數(shù)值會因為不平衡負載產生的電壓降等因素而發(fā)生偏移。  

2.在三相三線制電路中的情況  

三相三線制電路中沒有獨立的零線。在星形連接的負載（三相三線制）且負載對稱的情況下，線電壓是相電壓的根號3倍，和三相四線制中的星形接法相似。但是由于沒有零線來穩(wěn)定中性點電位，當出現(xiàn)負載不平衡時，各相電壓的變化情況更為復雜。負載中點電壓（等效中性點電壓）會發(fā)生偏移，線電流和相電流的關系也變得復雜，不再是簡單的相等關系，相電壓也會偏離正常數(shù)值且三相不再對稱。  

在三角形接法（三相三線制）的電源或負載中，線電壓等于相電壓。而這種接法下，如果負載不平衡，可能導致線電流不平衡，雖然線電壓仍保持不變且等于相電壓，但各相的電流不再遵循平衡時的固定比例關系，并且會對整個電路的功率傳輸及其它電學性能產生影響。  

3.在高壓輸電線路中的情況  

在高壓輸電中，例如10kV、35kV等電壓等級的輸電線路，也存在相線間電壓（即線電壓）。為了減少輸電線路中的電流從而降低輸電過程中的電能損耗，采用了高壓輸電的方式。這里的相線間距離較大，以滿足絕緣要求。例如10千伏高壓線路的相線間的距離應保持在0.4米以上，35千伏線路的相間距離應不小于3.5米。對于線電壓的考慮在高壓輸電線路設計、施工及運行維護等方面都是至關重要的安全參數(shù)。根據(jù)不同的電壓等級、地理環(huán)境（如普通平原地區(qū)、潮濕地區(qū)、高海拔山區(qū)等）和其他外部因素（如有無電磁干擾源等），相線間電壓的穩(wěn)定以及相線間絕緣設計都是需要重點研究和設置的方面。  

影響相線與相線之間電壓的因素  

1.電源因素  

發(fā)電機是三相電的源頭。發(fā)電機的結構和性能對相線間電壓有影響。如果發(fā)電機的三相繞組存在制造工藝的偏差，例如繞組匝數(shù)不完全相同、繞組分布不均勻等情況，那么各相輸出的感應電動勢就可能不完全相同。即使在空載情況下，相線間的電壓也可能會有波動或者無法達到理想的電壓數(shù)值。例如有的小型發(fā)電機，由于生產工藝有限，三相繞組的均勻性不好，輸出的三相電壓不平衡，直接影響到相線間的電壓關系。  

另外，發(fā)電機的轉速也會影響電壓輸出。按照電磁感應定律，感應電動勢與轉速相關。如果發(fā)電機轉速不穩(wěn)定，那么三相輸出電壓的頻率和幅值都會發(fā)生變化，這也就影響到相線間電壓。例如當柴油發(fā)電機的調速器出現(xiàn)故障，轉速不穩(wěn)定時，相線間的電壓就會隨著轉速波動，并且相位差也可能不再穩(wěn)定地保持120度，導致線電壓不穩(wěn)定。  

2.負載因素  

在三相電路中，負載的平衡性對相線間電壓有很大影響。在三相四線制或者三相三線制（星形接法負載）且負載平衡時，前文所述的線電壓和相電壓關系成立。但是一旦負載不平衡，如某一相負載過重或者過輕，將會導致中性線（在三相四線制中）電流增大或者產生中性點位移（在三相三線制類似中性點的概念處）。這種情況會造成相電壓變化，從而也影響到線電壓。例如一個三相四線制的混合負載電路，其中一相連接了大量的大功率單相設備，而其他兩相負載較少，就會導致零線電流增加，這個相的相電壓可能降低，而其他相的相電壓可能升高，同時相線間電壓（線電壓）也不穩(wěn)定并且偏離正常數(shù)值。  

負載的類型也會影響相線間電壓。如果負載是純電阻性的（如電阻發(fā)熱設備），在正弦交流電路中，電流和電壓相位相同，電壓的穩(wěn)定比較容易維持。而如果是感性負載（如電動機、電磁鐵等）或者容性負載（如電容器組），由于會產生相位差，尤其是在含有多個不同類型負載的電路中，會對整個電路的電壓產生復雜的影響。比如在含有大量電動機（感性負載）和電容補償裝置（容性負載）的工業(yè)電路中，電動機啟動時，線性間電壓會隨著電流的變化而波動，并且在電容補償裝置投入或者切除時，由于電路整體的無功功率發(fā)生變化，相線間電壓也會出現(xiàn)波動現(xiàn)象。  

3.線路因素  

零線異常是一個重要影響因素，在三相四線制電路中，如果零線斷開或者接觸不良，整個電路的電壓關系就會被破壞。如前所述，當零線出現(xiàn)問題時，三相負載的不平衡會導致相電壓的嚴重不平衡，進而影響線電壓。例如在一些老舊的建筑電氣線路中，如果零線接頭由于生銹等原因連接不好，一旦三相負載不平衡，就會出現(xiàn)部分單相設備因電壓過高燒壞，而部分設備因電壓過低無法正常工作的情況，這里的電冰箱、電視機等設備連接到相線和零線之間，由于零線故障影響了相電壓，從而也影響了相線間的線電壓。  

相線本身的電阻和電抗會對相線間電壓產生影響。線路越長、線徑越小、材質導電性差（如非標準的低質量電線），則電阻和電抗越大。當電流通過時，會產生較大的電壓降。例如在長距離傳輸?shù)娜嗟蛪汗╇娋€路中，如果采用了較細的鋁線（相對于標準供電線徑而言），由于線路電阻大，在較大負載電流下，相線間電壓在電源端和負載端會有明顯的差異，并且隨著負載電流的變化而波動，不再保持理想的380V（假設是三相四線制的380V供電）。  

互感器和變壓器等設備包含在電路中時，它們的變比誤差、相角誤差、損耗等因素都會影響相線間電壓。比如一個變比有偏差的電力變壓器，其輸出側的三相電壓比例關系會偏離理想數(shù)值，直接影響相線間電壓。特別是當存在多個變壓器級聯(lián)或者在復雜的變電站環(huán)境下，這些變壓器的累積誤差可能導致相線間電壓超出正常的波動范圍。  

4.環(huán)境因素  

溫度對線路電阻有影響。一般材料的電阻會隨著溫度升高而增大，當線路處于高溫環(huán)境時（如在夏天高溫的室外輸電線路或者在散熱不良且內部溫度較高的電氣設備內部線路中），相線電阻增大，導致電壓降增大，相線間電壓發(fā)生變化。例如一個長期在高溫車間運行的電氣設備的供電線路，由于溫度影響，相線間電壓在設備端會比在配電柜端有所降低。  

濕度是另一個重要的環(huán)境因素，在高濕度環(huán)境中，絕緣材料的絕緣性能可能下降。如果三相電線的絕緣降低，可能會造成相線之間的漏電現(xiàn)象，進而影響相線間電壓。尤其在潮濕的南方地區(qū)，或是一些經(jīng)常有水霧、水汽的工業(yè)環(huán)境中，如果電氣設備的防護等級不夠，隨著運行時間增長，三相電線的絕緣性能下降，相線間漏電電流增加，相線間的電壓可能降低而且不穩(wěn)定。  

電磁干擾環(huán)境也會影響相線間電壓。如果送電線路附近存在高壓線路、大型變頻器、高頻發(fā)射設備等強磁場或電場源，會在三相線路上產生感應電動勢。例如，一些大型工廠內，當高壓變頻器運行時，如果與三相供電線路距離過近，變頻器產生的高頻磁場會在三相相線上感應出額外的電壓，從而干擾相線間電壓的正常數(shù)值，破壞三相電壓的對稱關系。