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为什么三相负载平衡时零线上还有很大电流

2017-9-30 9:46:24

几十年前,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。但是当今,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。

显示屏零线电流过大

某地新安装了一块LED大屏幕,相线电流为260A时,零线电流达到了450A。运行后发现零线很热,达到烫手的程度。

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?这是由于现代设备中使用的整流电路导致的。

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。

零线电流过大

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2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。

零线过大原因

 

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,第一,零线的截面积并不比相线大,超过相线的电流必然会导致零线过热;第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巨大的火灾隐患。图3是开关柜中零线电流过大导致过热的情况。

零线过热

厦门冠欧电气针对零线电流过大的问题开发了相应的设备。叫做零线滤波器,型号为GOC,可以将零线电流减小90%以上。


 


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