高压电缆为什么都是三根线？

高压电缆之所以普遍采用三根线的设计，根源在于现代电力系统采用的三相交流电传输方式。所谓"三相三线制"，是指电力系统中同时存在三个相位相差120度的交流电，通过三根导线进行传输。

这种三相系统的优势主要体现在以下几个方面：

▫ 相位平衡性：三相电的三个相位（A、B、C相）在时间上均匀分布，彼此相差120度。这种对称设计使得三相系统在任一时刻的总功率保持恒定。

▫ 旋转磁场生成：三相电能够自然地产生旋转磁场，从而带动电机转子转动，这是驱动三相电动机运转的关键。这一特性使得三相电成为工业动力系统的首选。

▫ 经济高效：相比单相系统，三相系统在相同功率下可以使用更细的导线，节省约25%的导体材料，大大提高了输电效率和经济性。

▫ 灵活分配：三相系统可以方便地提供三种不同相位的电源，满足多样化的用电需求。通过变压器的不同接法（星形或三角形），可以方便地实现不同电压等级的转换，同时满足工业动力用电和民用照明用电的不同需求。

我们日常使用的低压配电系统（如家庭用电）通常是三相四线制（三根火线加一根零线），而高压输电线路却只有三根线，没有零线原因在于：

▫ 电压等级差异：高压电（35kV及以上）需要经过多级降压才能供用户使用，输电环节不直接提供相电压，故不需要零线。

▫ 三相平衡特性：在理想的三相平衡系统中，三相电流的矢量和为零，中性点电位保持稳定，因此无需零线。

▫ 安全与经济：零线的主要功能包括：与火线构成相电压、提供设备中性点接地以及作为保护接地。这些功能在高压输电中要么不需要，要么通过其他方式实现。

    
值得注意的是，110kV及以上的高压输电线路虽然不需要零线，但通常在导线顶部架设有两条架空地线（也称避雷线），其主要作用是防止雷电直击导线，保护输电线路免受雷击损害。

作为连接不同电压等级的关键设备，变电站变压器的保护尤为重要。现代大型变压器通常采用双重主保护：

✴ 差动保护：通过比较变压器首末两端的电流差值来判断故障，属于电气量保护，主要保护绕组、套管等部件。

✴ 瓦斯保护：通过检测变压器油箱内气体和油流变化来判断故障，属于非电气量保护，安装在油箱与油枕之间，能够保护差动保护覆盖不到的铁心等部位；
当变压器内部发生轻微短路时，分解绝缘油产生的气体会触发轻瓦斯报警；严重短路时，急剧上升的油面会触发重瓦斯跳闸。

由于瓦斯保护可以保护到差动保护所保护不到的位置——铁心；所以二者一起构成变压器的主保护。

为了便于识别和维护，高压电缆的三相导线有统一的颜色标识规范：

▫ A相黄色、B相绿色、C相红色

▫ 接地线黑色、直流正极褐色、负极蓝色

高压电缆的发展趋势预测有以下三点：

▫ 特高压技术升级：1000kV及以上特高压输电技术持续突破，解决超远距离输电损耗问题，实现"西电东送"战略

▫ 智能电缆集成监测传感器：集成分布式光纤测温、局放监测等传感器，构建电缆健康状态实时评估体系

▫ 超导电缆技术研发应用：高温超导电缆研发加速，零电阻特性可提升5倍传输容量，重塑电网架构