為什麼三相平衡時零線上還有電流?

電力工程技術官方 發佈 2020-01-06T08:21:00+00:00

在三相四線制的配電系統中,如果三相負荷平衡,零線中的電流應該很小,這是所有業內人士的共識。但是,越來越多的現象在顛覆這個觀念。(此處已添加圈子卡片,請到今日頭條客戶端查看)例如,某建築物四周的廣告燈箱,採用電子鎮流器的螢光燈照明。

在三相四線制的配電系統中,如果三相負荷平衡,零線中的電流應該很小,這是所有業內人士的共識。但是,越來越多的現象在顛覆這個觀念。


例如,某建築物四周的廣告燈箱,採用電子鎮流器的螢光燈照明。三相線路的負荷均衡,每相電流大約為90A,但是零線電流達到160A。


實際上,零線電流過大的現象現在越來越普遍。為什麼三相電的負荷平衡,零線上卻還是會出現電流,並且電流達到相線電流的150%以上呢?這是由於整流電路導致的。


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。

當相線的電流波形為正弦波時,如果它們相差120°,並且幅度相同,在零線上矢量疊加的結果是總和為零。這是大家所熟悉的。


但是如果相線上的電流是脈衝狀的,並且相差120°,則他們在零線上疊加的結果如圖2所示,零線上的脈衝電流是相互錯開的,無法抵消。數一下零線上的脈衝電流個數,在一個周期內有三個,因此零線上的電流是各相線電流的總和。按照電流有效值的算法,零線上的電流是相線電流數量的1.7倍。


如果整流電路的電流的脈寬大於60°,就會在中線上發生重疊現象,這時中線上的一部分電流發生抵消,實際的零線電流會小於相線電流的1.7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。本文不進行詳細討論。

由於現代電氣負荷大多數為整流電路負載,因此即使三相負荷平衡,零線上也會有較大的電流。零線電流過大的危害十分嚴重,主要有兩個方面的原因。第一,零線的截面積並不比相線大,超過相線的電流必然會導致零線過熱;第二,零線上沒有保險裝置,不能象相線那樣在過流的清況下自動斷開。因此,零線上過大的電流造成了巨大的火災隱患。

此問題的解決方法是,可以在零線上安裝零序濾波器以降低三次諧波影響,減小零線電流,從而確保線路的安全。

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