為什么三相負(fù)載平衡時(shí)零線上還有很大電流
2017/9/30 9:46:24
幾十年前，在三相四線制的配電系統(tǒng)中，如果三相負(fù)荷平衡，零線中的電流應(yīng)該很小，這是所有業(yè)內(nèi)人士的共識(shí)。但是當(dāng)今，越來越多的現(xiàn)象在顛覆這個(gè)觀念。
例如：某建筑物四周的廣告燈箱，采用電子鎮(zhèn)流器的熒光燈照明。三相線路的負(fù)荷均衡，每相電流大約為90A，但是零線電流達(dá)到160A。
某地新安裝了一塊LED大屏幕，相線電流為260A時(shí)，零線電流達(dá)到了450A。運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)零線很熱，達(dá)到燙手的程度。
實(shí)際上，零線電流過大的現(xiàn)象現(xiàn)在越來越普遍。為什么三相電的負(fù)荷平衡，零線上卻還是會(huì)出現(xiàn)電流，并且電流達(dá)到相線電流的150%以上呢？這是由于現(xiàn)代設(shè)備中使用的整流電路導(dǎo)致的。
圖1的右圖所示的是一個(gè)典型的單相整流電路，這種電路從電網(wǎng)吸取的電流為脈沖狀，如圖1的左圖所示。
圖1 單相整流器的電路與電壓、電流波形
當(dāng)相線的電流波形為正弦波時(shí)，如果它們相差120 ，并且幅度相同，在零線上矢量疊加的結(jié)果是總和為零。這時(shí)大家所熟悉的。
但是如果相線上的電流是脈沖狀的，并且相差120 ，則他們?cè)谥芯€上疊加的結(jié)果如圖2所示。從圖2可知，零線上的脈沖電流是相互錯(cuò)開的，無法抵消。數(shù)一下零線上的脈沖電流個(gè)數(shù)，在一個(gè)周期內(nèi)有三個(gè)，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(shù)量的1.7倍。
如果整流電路的電流的脈寬大于60 ，就會(huì)在中線上發(fā)生重疊現(xiàn)象，這時(shí)中線上的一部分電流發(fā)生抵消，實(shí)際的零線電流會(huì)小于相線電流的1.7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(fù)載的大小等因素有關(guān)。
圖2 相線上的脈沖電流在零線上疊加
由于現(xiàn)代電氣負(fù)荷大多數(shù)為整流電路負(fù)載，因此即使三相負(fù)荷平衡，零線上也會(huì)有較大的電流。零線電流過大的危害十分嚴(yán)重，主要是因?yàn)閮蓚€(gè)方面的原因，第一，零線的截面積并不比相線大，超過相線的電流必然會(huì)導(dǎo)致零線過熱;第二，零線上沒有保險(xiǎn)裝置，不能象相線那樣在過流的清況下自動(dòng)斷開。因此，零線上過大的電流構(gòu)成了巨大的火災(zāi)隱患。圖3是開關(guān)柜中零線電流過大導(dǎo)致過熱的情況。
廈門冠歐電氣針對(duì)零線電流過大的問題開發(fā)了相應(yīng)的設(shè)備。叫做零線濾波器，型號(hào)為GOC，可以將零線電流減小90%以上。