*十六节为什么三相平衡时零线上还有电流？

时间：2020-01-05

作者：北京航天爱威电子技术有限公司

　　在三相四线制的配电系统中，如果三相负荷平衡，零线中的电流应该很小，这是所有业内人士的共识。但是，越来越多的现象在颠覆这个观念。

　　例如，某建筑物四周的广告灯箱，采用电子镇流器的荧光灯照明。三相线路的负荷均衡，每相电流大约为90A，但是零线电流达到160A。

　　实际上，零线电流过大的现象现在越来越普遍。为什么三相电的负荷平衡，零线上却还是会出现电流，并且电流达到相线电流的150%以上呢?这是由于整流电路导致的。

　　图1的右图所示的是一个典型的单相整流电路，这种电路从电网吸取的电流为脉冲状，如图1的左图所示。

　　图1 单相整流器的电路与电压、电流波形

　　当相线的电流波形为正弦波时，如果它们相差120°，并且幅度相同，在零线上矢量叠加的结果是总和为零。这时大家所熟悉的。

　　但是如果相线上的电流是脉冲状的，并且相差120°，则他们在中线上叠加的结果如图2所示。从图3可知，零线上的脉冲电流是相互错开的，无法抵消。数一下零线上的脉冲电流个数，在一个周期内有三个，因此零线上的电流是各相线电流的总和。按照电流有效值的算法，零线上的电流是相线电流数量的1.7倍。

　　如果整流电路的电流的脉宽大于60°，就会在中线上发生重叠现象，这时中线上的一部分电流发生抵消，实际的零线电流会小于相线电流的1.7倍。

　　整流电路输入的脉冲电流的宽度与整流电路中的滤波电容、负载的大小等因素有关。本讲不仅进行详细讨论。

　　图2 相线上的脉冲电流在零线上叠加

　　由于现代电气负荷大多数为整流电路负载，因此即使三相负荷平衡，零线上也会有较大的电流。零线电流过大的危害十分严重，主要是因为两个方面的原因，**，零线的截面积并不比相线大，**过相线的电流必然会导致零线过热;*二，零线上没有保险装置，不能象相线那样在过流的清况下自动断开。因此，零线上过大的电流构成了**的火灾隐患。图3是开关柜中零线电流过大导致过热的情况。

　　图3 开关柜中零线电流过大导致过热的情况

　　航天科工集团二院706所针对零线电流过大的问题开发了相应的设备。一种叫做零线电流阻断器，型号为NBF。NBF零线电流阻断器的使用方法是串联在零线中，可以将零线电流减小80%以上。

　　另一种设备是SPHF单相谐波滤波器。用SPHF单相谐波滤波器为电子设备供电，能够将原来的脉冲状电流变换成正弦波电流，从而减小零线电流。

　　具体采用那种方法，可向航天绿电课堂的*咨询，以获得性价比较高的方案。

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