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在三相四線制的配電系統(tǒng)中,如果三相負荷平衡,零線中的電流應(yīng)該很小,這是所有業(yè)內(nèi)人士的共識。但是,越來越多的現(xiàn)象在顛覆這個觀念。
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(xiàn)象現(xiàn)在越來越普遍。為什么三相電的負荷平衡,零線上卻還是會出現(xiàn)電流,并且電流達到相線電流的150%以上呢?這是由于整流電路導(dǎo)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(wǎng)吸取的電流為脈沖狀,如圖1的左圖所示。
圖 1
當(dāng)相線的電流波形為正弦波時,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。這是大家所熟悉的。
但是如果相線上的電流是脈沖狀的,并且相差120°,則他們在中線上疊加的結(jié)果如圖2所示。從圖3可知,零線上的脈沖電流是相互錯開的,無法抵消。數(shù)一下零線上的脈沖電流個數(shù),在一個周期內(nèi)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(shù)量的1.7倍。
如果整流電路的電流的脈寬大于60°,就會在中線上發(fā)生重疊現(xiàn)象,這時中線上的一部分電流發(fā)生抵消,實際的零線電流會小于相線電流的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、負載的大小等因素有關(guān)。
圖 2
由于現(xiàn)代電氣負荷大多數(shù)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,主要是因為兩個方面的原因,第一,零線的截面積并不比相線大,超過相線的電流必然會導(dǎo)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。