三相四線制供電,三相負載平衡,為什麼零線電流大於火線電流?

在三相四線制的配電系統中,如果三相負載是完全相同的線性(R/L/C)負載,即三相平衡,則三相電流相差120°,在N線中互相抵消,N線中的電流理論是0,這是基本常識。

但是,當三相負載為非線性負載時,如整流電路,儘管三相負載完全相同,N線中的電流卻不為零,甚至會大於相線電流。

例如,某建築物四周的廣告燈箱,採用電子鎮流器的熒光燈照明。三相線路的負荷均衡,每相電流大約為90A,但N線電流達到160A。

為何三相電的負荷平衡,N線上卻出現電流,並且電流達到相線電流的150%以上呢?這是由於非線性負載整流電路導致的。

圖1的右圖所示的是一個典型的單相整流電路,這種電路從電網吸取的電流為脈衝狀,如圖1的左圖所示。

三相四線制供電,三相負載平衡,為什麼零線電流大於火線電流?

當採用三相四線制供電,每相接這樣的整流電路負載,並使三相負載完全相同,因相線上的電流是脈衝狀的,並且相差120°,則它們在N線上疊加的結果如圖2所示。

從圖2可知,N線上的脈衝電流是相互錯開的,無法抵消。設此時相線電流有效值為IL,N線電流有效值為IN,依有效值定義,

∵ IN²xR=3x(IL²xR)

∴ IN=1.732IL

即N線電流是相線電流數量的1.732倍。

如果整流電路的電流的脈寬大於60°,就會在N線上出現重疊,這時N線上的一部分電流發生抵消,實際的N線電流會小於相線電流的1.732倍。

整流電路輸入的脈衝電流的寬度與整流電路中的濾波電容、負載的大小等因素有關。

三相四線制供電,三相負載平衡,為什麼零線電流大於火線電流?

由於現代電氣負荷很多都屬於整流電路負載(典型的是電器商場),因此即使三相負荷完全相同,N線上也會有較大的電流。N線電流過大的危害十分嚴重,主要有兩方面原因:

第一,N線的截面積並不比相線大,超過相線的電流必然會導致N線過熱;

第二,N線上沒有保險裝置,不能象相線那樣在過流的清況下自動斷開。注:最好選用C型或D型四極斷路器。

因此,N線上過大的電流構成了巨大的火災隱患。還有,燒斷N線,中性點偏移,燒燬負載。

三相四線制供電,三相負載平衡,為什麼零線電流大於火線電流?


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