三相供电系统负载不平衡时,中性线电流计算

三相供电系统中,三相平衡包括电源平衡、负载平衡。

电源平衡是指三相电压大小相等,且彼此相差120度,还包括电源内阻抗大小相等、特性相同。

负载平衡是指三相线性负载R相等、L相等、C相等,亦即三相电流大小相等,且相差120度,此时中性线中电流是0。否则就是不平衡,中性线中就有电流。

以下假设三相电源平衡。

(1)如图1,三相线性负载中,三相电流Ia、Ib、Ic大小不等,但彼此相差120度。

此时三相负载不平衡,中性线中有电流。图1中,线段CO的长度即代表中性线中电流In的大小。依余弦定理,故

当三相电流相等时,上式In等于0。

(2)如图2,三相线性负载中,三相电流Ia、Ib、Ic大小相等,但彼此相差不是120度。

此时三相负载不平衡,中性线中有电流。图2中,线段CO的长度即代表中性线中电流In的大小。计算公式推导(略)。

(3)假设三相都是相同的非线性负载,如单相桥式整流设备(如LED景观灯),此时三相电流相等,每相电流是宽度不超60度的脉冲,如图3。

因负载不是线性负载,故不是三相平衡,中性线中电流不是0,具体如下:

假设每相电流有效值都是I,设中性线电流有效值是In,依有效值定义,

也就是,中性线中电流有效值是相电流有效值的1.732倍。

当脉冲宽度大于60度时,部分相电流在中性线中互相抵消,中性线中电流有效值开始小于1.732倍线电流有效值。打开如下链接看详情。http://blog.sina.com.cn/s/blog_497e2d1e0102y2ys.html

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