為什麼交流電零線電流大於相線如何解決?

美到驚動人民


零線電流產生的原因

要回答這個問題我們先要從三相交流電源說起,對於三相交流電來說其三相電源應該是角頻率要相同、振幅要一樣、它們的相位彼此相差120電角度對稱的三相電壓,由此可知對稱電源的三個相電壓的相量和一定為零。我們再看一下三相電路負載端,比如三相異步電動機必須接在三相電源上才能正常工作。其它家用電器都是接在三相電源的任意一相上工作的,我們在使用時,要儘量把它們分成三組分別接在三相電源的各相上。這樣要是三相電路沒相負載都相等,而且性質都相同的話,這樣的負載就是三相對稱的負載,在進行星形連接的三相對稱負載中,中線電流應該是為零的。即in=iA+iB+iC=0

以上是在理想狀態下的分析,但在現實工農業生產以及家庭用電中我們所用的三相元件、線路參數或者負載不對稱,由於接電的隨意性,沒有考慮到負載的對稱性等原因。在這種三相負載不平衡運行狀況下會產生零線電流,三相負荷不平衡度越大,那麼零線電流就會越大。在一般情況下其零線電流不會超過每一相線電流,題主提到了零線電流大於相線電流有可能是以下原因:

第一種原因是三相負載分配嚴重不合理,比如在進行接負載時不重視三相負載平衡;還有就是在採用三相四線制中動力線與照明線混為一體使用,這樣也會使配電變壓器三相負載嚴重不平衡;還有一種就是電路產生了斷線故障或者有接地故障,例如當產生斷相時就會造成三相負載參數不對稱,引起了斷線相電壓是零而 沒有斷線的電壓正常的情況。若出現接地故障時,也會引起三相電壓不平衡,進而使零線電流大於相線電流;

第三種原因是可能是使用了許多非線性負載,這些負載會產生諧波引起了供電電壓波動較大進而引起了三相電壓不平衡。

零線電流解決的途徑

首先要先檢查三相負荷,查找三相不平衡的原因並及時調整和修改;再次是要重視三相負載的合理佈局,我們可以通過平衡裝置的方式達到三相負載平衡的分配,比如可以添置無功補償設備;最後是增設對三相負載的檢測調整力度,定期檢查這樣可以及時發現調整。


電子及工控技術


為什麼交流零線電流大於相線?如何解決?

答:三相四線低壓供電系統,零線只是提供三根相線與零線N形成的相電壓220V電源,供給單相負載使用。

●對稱的三角形△負載這裡況且不用說。

●三相四線供電的三路單相負載,可視為它們之間構成了一組星形接法的三相負載。不過因為負載功率與使用時間存在很大差異或不確定性,實際上它們並不是對稱的。所以正常工作時零線是有一定電流通過它的。

●根據三相交流的矢量圖。


●從上圖可知,它是以3個頻率相同、幅值相等、相位角互差120º電角的正弦電動勢所組成的電源系統,

●三相四線負載星形接法示意圖如下圖所示。

●根據克希荷夫定律ΣI=0分析,零線電流的瞬時值In為3個相電流瞬時值的代數和,即In=Ia+Ib+Ic。也就是說,在三相四線制星形接法的電路中,零線的電流不是它們的簡單的加減法得出來的電流值。

♥開場白結束,進入提問者所說的零線電流大於相線電流:

●因為現在的工業電氣設備利用半導體晶閘管、大功率場效應管或家用電器採用的整流及開關電源工作原理的太多。

■單相整流電路產生3次諧波電流,由於正弦波三相電的每相基波電流之間相位相差120°。因此3次諧波電流的相位相差360°(3×120º,360°),對於正弦波交流電來說,相位相差360°表示它們是同相位的。

因此,3次諧波電流在零線上是算數疊加的。這就是三次諧波的特殊性。見下圖所示。

●三次諧波在中線上疊加,導致零線電流過大,使零線發熱嚴重,如果不及時採取措施的話有可能會引發火災。

●若三相負載平衡,進線主零線電流為零;當三相負載略為不平衡時,進線主零線才有較小電流的;只有當三相電路中嚴重不平衡而又有產生三次諧波的負載工作時才有零線大電流。

●在三相不對稱負載即不平衡負載時,由於電流矢量大小不相等,方向即相位互差不全是120度,其矢量和不為零即其零序電流為不平衡電流,但是小於任一相電流;

■對於提問者所說如何解決?

●可以調整三相負載的平衡度,儘量使三相負載接近平衡。

●沒有功率因數補償的低壓供電變壓器加裝補償櫃。

●按照用電設備的功率大小,購買大功率三相交流穩壓器,不過這種穩壓裝置的價格不菲。見下圖表所示。


■對於提問者所說的這種現象,實際運行中,遇到的不多。

以上為個人觀點,僅供提問者和頭條上的閱讀者們參考參考。

知足常樂2019.9.5日於上海


分享到:


相關文章: