三相四线制供电线路中负载失衡可能产生的后果

yingyuyi1

三相四线制供电线路中负载失衡可能产生的后果
" j9 b6 F" @% t: t; A2 a) C3 X% ]. N
李月玲 何毓敏 东北电力学院 (132000)

1 h* K: O" q* p# A3 r2 z4 S  

在三相四线制供电线路中，一般都力争使三相负载平衡，以确保供电线路安全可靠运行。但是，要做到完全平衡是很难的，尤其是在民用线路中，根本就做不到这一点。
9 l- D! q7 h7 g8 T' T
三相负载失衡有以下两种可能：

(1)　某相或某两相负载过多，相电流较大，中性线电流也可能较大，如果长期运行，相线和中性线绝缘层易先老化。

(2)　负载看上去比较接近，各相电流也较相近，但中性线电流却很大，甚至超过最大相电流，这是一种较为严重的失衡现象。

& j) W, R' b/ e5 K" U; l在实验中，三相四线制供电线路原理如图1所示，测得相电压UA=UB=UC=220V,测得IA=IB=4A,IC=3.2A，IN=4.2A。
& m  t' [" z, Q; k* }
) {7 K1 ]% X4 H! M' N+ t( V0 w; c
3 j, D# d+ G% e  B$ }7 u# t

# U( b' j4 R) m( M  ^" H图1　三相四线制实验线路图



& ?$ z7 ^/ N; U' m3 M8 x
+ ~( L9 k. S" D; C% h$ K! U4 G图2　电流电压相量图

为什么三相输入电压对称，各相电流有效值也较接近的情况下，中性线电流却大于最大相电流?排除测量方法不当及测量仪表误差等因素，经过反复分析，得出的结论：三相负载的性质不同所引起的，通过测量各相负载的功率因数角可得｜ΦA｜=｜ΦB｜=40°,Φ C=0°，在ZA和ZB中必有一相为感性，一相为容性。
: ^! F. s5 K" `
* D+ Z- A& _+ w+ h8 Z* y! s(1)　假设ZA为感性，ZB为容性。
* D( K( U2 ~/ n* t
向量图如图2所示。
( W: `3 X9 q$ S% L5 E
｜ìA+ìB｜=2cos20°ìA=7.5A；
# \7 q# d. }' p: f
2 z) w& p- i  d  HìN=｜ìA+ìB+ìC｜=4.3A。
: m- o  G' t( W
' D$ B( e- y9 T理论分析计算和仪表测量结果基本吻合。

(2)　假设ZA为容性，ZB为感性。
# B/ a/ D4 p5 Y6 {5 U8 e
" }0 H1 V5 `+ B$ z0 [4 b向量图如图3所示。

# g, l* ]4 a. y) j' k+ \
1 f' B; E2 M" n6 a0 F3 T! F

图3　电流电压相量图?
# m8 R% O! q6 L& `* U( d9 A4 M! A1 A
｜ìA+ìB｜=2cos80°·ìA=1.4A

ìN=｜ìA+ìB+ìC｜=4.6A

1 g0 S( ^; P' o" R( b3 f由此可见，如果将A、B两相负载互换，中线电流会更大。所以在三相四线制供电线路中，三相负载是数值相等并不等于三相负载对称平衡。三相负载性质不同，将会引起中线电流过大，造成严重失衡。
) u; k6 P$ i4 k3 z/ ^2 b
0 e. z( ?4 V: _0 P8 I  H以上是通过实验得到的结论，实际中，现代大楼办公设备上使用较多的单相净化稳压电源，这些负载往往呈容性，而传统的白炽灯、日光灯均呈阻性和感性，这样不同负载接成三相四线制，就会出现中性线电流过大的现象。
, R. u; F1 [. L% E. A4 N
8 J" V; y) d% P9 y) `. B8 ?* |5 i因此，在三相四线制供电线路中，尤其是现代办公大楼中，要力求按负载的性质和功率大小合理、均匀分配三相负载、同时中性线的截面积不要选择太小，以免电流过大造成事故。
三相四线制供电线路中负载失衡可能产生的后果

李月玲 何毓敏 东北电力学院 (132000)
+ u  ]) m0 C, V, @! E( G4 H$ X
  

在三相四线制供电线路中，一般都力争使三相负载平衡，以确保供电线路安全可靠运行。但是，要做到完全平衡是很难的，尤其是在民用线路中，根本就做不到这一点。

三相负载失衡有以下两种可能：
4 S% h& |% Q( I0 f$ U
(1)　某相或某两相负载过多，相电流较大，中性线电流也可能较大，如果长期运行，相线和中性线绝缘层易先老化。
2 z1 X8 y% z% \" w
. Z( n5 ~" I3 c' R  [' R# U; d  a(2)　负载看上去比较接近，各相电流也较相近，但中性线电流却很大，甚至超过最大相电流，这是一种较为严重的失衡现象。
! ?* `6 o6 f& ?2 X5 d6 t
在实验中，三相四线制供电线路原理如图1所示，测得相电压UA=UB=UC=220V,测得IA=IB=4A,IC=3.2A，IN=4.2A。

- U+ t+ y0 y$ }+ V+ H

( B% Z8 R6 ^3 ^4 b1 Q5 |( d; O
) _/ @0 @9 a3 _图1　三相四线制实验线路图
7 M3 y# c$ D) @" a

% w3 J  y3 e' F& A. A+ B7 U
- Z2 t# ^' G4 {8 A
图2　电流电压相量图
2 f' h, a6 ^+ [) S* A5 W# E
* ^- Z' R  ?  j3 k2 x* g8 _7 D, g为什么三相输入电压对称，各相电流有效值也较接近的情况下，中性线电流却大于最大相电流?排除测量方法不当及测量仪表误差等因素，经过反复分析，得出的结论：三相负载的性质不同所引起的，通过测量各相负载的功率因数角可得｜ΦA｜=｜ΦB｜=40°,Φ C=0°，在ZA和ZB中必有一相为感性，一相为容性。
% P7 {- d0 G' L+ G: H
(1)　假设ZA为感性，ZB为容性。

" E* Z9 R. m) d9 X! i4 I$ L向量图如图2所示。
1 j( Y7 d3 J. Z6 t3 O% F8 s0 N
｜ìA+ìB｜=2cos20°ìA=7.5A；

ìN=｜ìA+ìB+ìC｜=4.3A。

理论分析计算和仪表测量结果基本吻合。

) Q6 C# b: c# \# q% m(2)　假设ZA为容性，ZB为感性。

向量图如图3所示。

7 a+ n; X! `) d6 y
2 A. W% g5 @7 o7 [0 t% p
% F" j  G  h# C% ]% Y
7 L  c& O% B# r2 j( T/ Z  s9 I( m( L图3　电流电压相量图?
2 T# X0 p! x: t" C/ G" s: M9 l
｜ìA+ìB｜=2cos80°·ìA=1.4A

+ d( X% B$ o# {0 H  D. X( SìN=｜ìA+ìB+ìC｜=4.6A
! I# R0 S5 x. Y3 q* Q- i
由此可见，如果将A、B两相负载互换，中线电流会更大。所以在三相四线制供电线路中，三相负载是数值相等并不等于三相负载对称平衡。三相负载性质不同，将会引起中线电流过大，造成严重失衡。
5 i$ M1 Z# x2 a
( f8 c8 w! d' O% b1 \. K6 g以上是通过实验得到的结论，实际中，现代大楼办公设备上使用较多的单相净化稳压电源，这些负载往往呈容性，而传统的白炽灯、日光灯均呈阻性和感性，这样不同负载接成三相四线制，就会出现中性线电流过大的现象。

! L+ H5 D3 b9 a7 C* v$ A0 T因此，在三相四线制供电线路中，尤其是现代办公大楼中，要力求按负载的性质和功率大小合理、均匀分配三相负载、同时中性线的截面积不要选择太小，以免电流过大造成事故。
" K, }# F: B' V! B# n3 ~$ s三相四线制供电线路中负载失衡可能产生的后果
( o9 \5 a6 `; h9 n9 q' C
李月玲 何毓敏 东北电力学院 (132000)

  
9 }( Z+ y3 G% m
$ N% f+ X; e% _7 K. H在三相四线制供电线路中，一般都力争使三相负载平衡，以确保供电线路安全可靠运行。但是，要做到完全平衡是很难的，尤其是在民用线路中，根本就做不到这一点。

三相负载失衡有以下两种可能：
. D1 M- }* J  b4 y+ B) i
4 z1 n; S1 I: `/ |2 B5 }) C(1)　某相或某两相负载过多，相电流较大，中性线电流也可能较大，如果长期运行，相线和中性线绝缘层易先老化。
, h5 y5 I' p1 I7 d7 Y
  }5 K$ [. t2 P3 h9 J3 x(2)　负载看上去比较接近，各相电流也较相近，但中性线电流却很大，甚至超过最大相电流，这是一种较为严重的失衡现象。
7 l0 D4 }% _0 P# j* q
在实验中，三相四线制供电线路原理如图1所示，测得相电压UA=UB=UC=220V,测得IA=IB=4A,IC=3.2A，IN=4.2A。
; G& U" ]$ q/ j

+ Q: f2 H3 k( E' E0 i
1 l- V1 w6 \9 S2 }' m& }0 N! h
图1　三相四线制实验线路图
. |6 k& U6 u3 p% j

7 x$ p+ a: {( P1 a, k, _& f
7 a/ I  }# J+ B" j3 Z* P) N
图2　电流电压相量图
5 f% Q. ~0 K3 r" j' i1 C8 s, P$ i0 |
6 x. ^) q% u, M) M( f6 @) t: n为什么三相输入电压对称，各相电流有效值也较接近的情况下，中性线电流却大于最大相电流?排除测量方法不当及测量仪表误差等因素，经过反复分析，得出的结论：三相负载的性质不同所引起的，通过测量各相负载的功率因数角可得｜ΦA｜=｜ΦB｜=40°,Φ C=0°，在ZA和ZB中必有一相为感性，一相为容性。
" r0 O$ n" v$ R: Q8 y
(1)　假设ZA为感性，ZB为容性。
9 r# c: {# X6 h1 w& B
向量图如图2所示。
! B! b( P5 V: b$ c
｜ìA+ìB｜=2cos20°ìA=7.5A；

ìN=｜ìA+ìB+ìC｜=4.3A。

7 @- \* l9 ]# c理论分析计算和仪表测量结果基本吻合。

7 m6 u7 e" e  T(2)　假设ZA为容性，ZB为感性。

向量图如图3所示。
; L/ f# V/ [8 r# V6 p  r- e

' Y6 `  s' H9 g  u# z# Y
0 U/ u3 O0 \" J0 Y4 s
图3　电流电压相量图?

: W/ B* \! l8 @1 ?% Y/ S｜ìA+ìB｜=2cos80°·ìA=1.4A

( g2 C) I, ~* C7 Y9 A6 CìN=｜ìA+ìB+ìC｜=4.6A
7 F* {7 i8 }, M, E' F  K# K
由此可见，如果将A、B两相负载互换，中线电流会更大。所以在三相四线制供电线路中，三相负载是数值相等并不等于三相负载对称平衡。三相负载性质不同，将会引起中线电流过大，造成严重失衡。
  Y3 X, {! P3 o& w( ~! M
3 e; Q; `1 f  i; A& D* I以上是通过实验得到的结论，实际中，现代大楼办公设备上使用较多的单相净化稳压电源，这些负载往往呈容性，而传统的白炽灯、日光灯均呈阻性和感性，这样不同负载接成三相四线制，就会出现中性线电流过大的现象。
7 `, u) f! `8 U' ~* P8 z/ F1 S
因此，在三相四线制供电线路中，尤其是现代办公大楼中，要力求按负载的性质和功率大小合理、均匀分配三相负载、同时中性线的截面积不要选择太小，以免电流过大造成事故。

onetwo

配上图就更清楚了，谢谢提供的资料

liaozhai81

怎么没有图示说明的呢？

lsq001

中线上电流过大也可能是因为像计算机\打印机这类用电设备引起

hillsea2008

看看

lnnkl588

那么除了主观上那里将3相负荷尽量平衡以外,还有什么方法可以改善你说的这种状况呢?
中线中流过的电流大于相电流,这种时候能不能采用什么自动装置投入一些负载来建立新的平衡呢?

leerhu

那用考虑这么负责，用4芯等截面电缆，啥问题都没有了

yu.relay

这个方面好研究不好解决，很难实用。

seeout

以前遇到过一次这种现象，而且中线电流似乎有脉动感，估计是高次谐波造成
7 Z5 [4 }; C( `* z但实测后又好象不是这个问题，很奇怪的