三相四線制供電,三相負載平衡,為什么零線電流大于火線電流?
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,盡管三相負載完全相同,N線中的電流卻不為零,甚至會大于相線電流。
例如,某建筑物四周的廣告燈箱,采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,并且電流達到相線電流的150%以上呢?這是由于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沖狀,如圖1的左圖所示。
當采用三相四線制供電,每相接這樣的整流電路負載,并使三相負載完全相同,因相線上的電流是脈沖狀的,并且相差120°,則它們在N線上疊加的結果如圖2所示。
從圖2可知,N線上的脈沖電流是相互錯開的,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于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線電流會小于相線電流的1.732倍。
整流電路輸入的脈沖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。
由于現代電氣負荷很多都屬于整流電路負載(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線的截面積并不比相線大,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,燒毀負載。