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    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。

    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。

    img1

    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

    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。

    img2

    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,不能相線那樣在過流的清下自動斷開。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。


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