为什么零线电流大于相线电流及其原因分析

什么是相线

为了使交流电有很方便的动力转换功能， 通常工业用电采用三相正弦交流电且电流相位（反映电流的方向大小）相互相差120度。通常我们将每一根这样的导线称为相线（火线）。

工业三相电

电压是380V，三根火线。三相输电在输电距离，输送功率，功率因数，电压损失和功率损失都相同的情况相下，比单相输电经济得多。三相电动机性能也比单相电动机性能好，结构简单，易于维护。三相制得到广泛应用。

零线接反自动矫正器

什么是零线

零线是变压器二次侧中性点引出的线路。与相线构成回路对用电设备进行供电，通常情况下，零线在变压器二次侧中性点处与地线重复接地，起到双重保护作用。

火线与零线的区别

火线和零线都是带电的线，如果二相电源接了用电器的话，那么就有电流从电线中流过。

一般的感觉火线带了电，是因为如果人接触（包括一些间接接触）了火线，一部分的电流就从人的身体中经过了，就好比本来一个水管子，从中间有分了一个水龙头了。零线不带电是因为电源的另一端（零线）接了地，在地上接触零线的时候，因为没有位差，就不会形成电流。因此，就有零线不带电的感觉。零线和火线本来都是由电源出来的，电流的正方向就是由一出，经过外部设备，从另一端进。形成一个回路。零线和火线的区别就是电源的两个端子其中的一个接了大地。

零线电流大于相线电流原因分析

若三相负载平衡，进线主零线电流为零；当三相负载略为不平衡时，进线主零线才有较小电流的；只有当三相中的一相出现断相时，进线主零线电流才有可能大于相线电流。由于广告灯箱里边的采用了单相整理、会产生大量的三次谐波、通常的电源三次谐波含有率在80%左右、而三次电流谐波由于相位角、矢量角完全相同、故不能相同抵消、只能在中性线（零线）叠加造成、从而造成零线电流大于相线电流。可加装新恒基的零序滤波器能滤除90%以上的零线电流。三相不平衡时，中线上会承受不平衡电流，同时，若三相中存在3次谐波，会在中线上叠加，即中线电流为三相3次谐波电流之和。

原因分析如下：

1、三相正弦对称交流电，在三相对称负载即平衡负载时，由于电流矢量大小相等，方向即相位互差120度，其矢量和为零即其零序电流为零;

2、三相正弦对称交流电，在三相不对称负载即不平衡负载时，由于电流矢量大小不相等，方向即相位互差不全是120度，其矢量和不为零即其零序电流为不平衡电流，但是小于任一相电流;

3、三相正弦对称交流电源，在三相负载中由于非线性元件如的存在，三相负载电流中存在直流分量和三次的整数倍的高次谐波时，零序电流为其算术和，即零序电流有可能大于相线电流，如三相半波整流电路，任一相电流为负载电流的1/3，此负载电流就是零序电流;

4、但是，在三相桥式整流电路中，由于在交流电的正、负半周都有电流，且在一周内正、负半周对称，三相之间对称，也就是说直流分量和三次的整数倍的高次谐波不存在，所以三相电流的矢量和为零，即零序电流为零;

5、在单相桥式整流电路中，由于在交流电的正、负半周都有电流，且在一周内正、负半周对称，所以此单相电流的直流分量和三次的整数倍的高次谐波不存在;

6、如果三相负载均为单相桥式整流电路这样的负载，尽管不平衡，其三相电流的矢量和不为零，即零序电流不为零，零线电流也不会大于相线电流。

零线电流过大的危害

我们来说一个数据：零线上的电流最大会达到相线电流的1.73倍。根据P=I2R的公式，零线上的功耗是相线功耗的1.732倍，也就是3倍！如此大功耗，必然会导致零线温度过高高，一个结果是将零线烧断，另一个更严重的后果就是会引起火灾。

零线电流过大的危害：

1： 使零线电缆发热引起绝缘老化加速，击穿绝缘造成短路，增加了火灾隐患！

2： 零线电流在变压器内部循环流动降低变压器容量，增加变压器损耗，使变压器严重发热，严重时可能烧毁变压器。

3： 零线长时间过流会被烧断，系统电压由220V变成400V，设备将被烧毁。

4： 造成零点飘移，使零线对地产生电压，对设备及人身安全造成伤害。

5： 零线电流过大，造成开关无规律频繁跳闸。

6： 增加供电系统中设备和材料的损耗、发热、加速绝缘老化缩短使用寿命。

如何解决零线电流过大的问题

这里所讲的“零线电流过大”的情况是，当三相负荷平衡时，仍然会出现零线电流过大的现象，并且零线电流是相线电流的1.5倍以上。

这种情况经常出现在以下的场合：

·电脑集中的建筑物中

·大屏幕显示屏

·大面积的广告牌

·舞台调光设备

当零线电流过大时，常见的问题包括：零线过热、跳闸、变压器过热。这时必须设法解决零线电流过大的问题。简单的增加零线的截面积（例如，在铺设一根零线），仅能够解决零线过热的问题，不能消除跳闸、变压器过热的现象。

解决零线电流过大的方法有两个，一个是在零线上串联NBF零线电流阻断器，另一个是用SPHF为负载供电。

NBF零线电流阻断器的安装方法如图1所示。NBF零线阻断器对于减小零线上的三次谐波电流效果十分显著，可以将零线电流减小为原来的20%以下。例如，某广告灯箱（使用电子镇流器），每相电流90A，三相平衡，零线电流为160A，安装NBF后，零线电流小于10A。

使用NBF虽然能够有效减小零线上的3次谐波电流，但是会造成一些不良的影响。一个典型的现象是零线电压偏离0V，这时，三相电压会出现不平衡的现象。解决这个问题的方法时将接地点从变压器移到配电柜，如图2所示。需要注意的是，这时要将零线在变压器端的地线断开。

选用NBF时，要按照相线电流的最大值选择。也就是，当只有一相负荷时，全部相线电流流过零线，也就是流过NBF。例如，相线电流最大为100A时，就要选择额定电流为100A的NBF。

在电脑等设备集中的场合，建议使用SPHF单相谐波滤波器。SPHF的使用方法如图3所示，使用方法类似于一个插线板。一台SPHF滤波器可以为一组设备供电，只要总电流不要超过滤波器的额定电流值即可，例如，一台额定电流10A的SPHF，大约可以为10台电脑供电。

SPHF单相谐波滤波器是信息机房的理想配置设备。它不仅减小了3次谐波电流，消除了火灾隐患。而且能够对电网上的浪涌进行有效的抑制，相当于一台浪涌保护器。信息设备使用了SPHF后，就能够保证在雷雨天气的安全。