三相四線制系統(tǒng)中零線的重要作用

 

  
                              
       在低壓供電系統(tǒng)中，大多數(shù)采用三相四線制方式供電，因?yàn)檫@種方式能夠提供兩種不同的電壓——線電壓(380V)和相電壓(220V)，可以適應(yīng)用戶不同的需要。在三相四線制系統(tǒng)中，如果三相負(fù)載是完全對(duì)稱的(阻抗的性質(zhì)和大小完全相同，即阻抗三角形是全等三角形)，則零線可有可無(wú)，例如三相異步電動(dòng)機(jī)，三相繞組完全對(duì)稱，連接成星形后，即使沒(méi)有零線，三相繞組也能得到三相對(duì)稱的電壓，電動(dòng)機(jī)能照常工作。但是對(duì)于宅樓、學(xué)校、機(jī)關(guān)和商場(chǎng)等以單相負(fù)荷為主的用戶來(lái)說(shuō)，零線就起著舉足輕重的作用了。盡管這些地方在設(shè)計(jì)、安裝供電線路時(shí)都盡可能使二相負(fù)荷接近平衡，但是這種平衡只是相對(duì)的，不平衡則是絕對(duì)的，而且每時(shí)每刻都在變化。在這種情況下，如果零線中斷了，三相負(fù)荷中性點(diǎn)電位就要發(fā)生位移了。中性點(diǎn)電位位移的直接后果就是三相電壓不平衡了，有的相電壓可能大大超過(guò)電器的額定電壓(在極端情況下會(huì)接近380V)，輕則燒毀電器，重則引起火災(zāi)等重大事故；而有的相電壓大大低于電器的額定電壓(在極端情況下會(huì)接近0V)，輕則使電器無(wú)法工作，重則也會(huì)燒毀電器(因?yàn)殡妷哼^(guò)低，空調(diào)、冰箱和洗衣機(jī)等設(shè)備中的電動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)，時(shí)間長(zhǎng)了也會(huì)燒毀)。由于三相負(fù)荷是隨機(jī)變化的，所以電壓不平衡的情況也是隨機(jī)變化的。
     對(duì)于沒(méi)有零線時(shí)中性點(diǎn)電位發(fā)生位移這個(gè)問(wèn)題，很多同學(xué)甚至一些電工無(wú)法理解，而理論計(jì)算又涉及到較深的電工基礎(chǔ)知識(shí)（如電動(dòng)勢(shì)和阻抗的復(fù)數(shù)表示法以及復(fù)數(shù)的四則運(yùn)算等)，特別是當(dāng)負(fù)載不是純電阻時(shí)，計(jì)算相當(dāng)繁瑣，學(xué)生也難以弄懂，在大多數(shù)情況下也沒(méi)有必要去計(jì)算。下面僅舉個(gè)特例來(lái)幫助同學(xué)們理解沒(méi)有零線時(shí)各相負(fù)載兩端電壓的變化。
     現(xiàn)在我們假定某住宅樓為三層，二相電源分別送入一樓、二樓和三樓住戶。而零線正常時(shí)，各層樓的住戶用電互不相干。而零線中斷后情況就不一樣了。為了分析方便，我們假定一樓住戶都不用電，二樓住戶只開(kāi)了一只燈，三樓住戶開(kāi)了三只同樣的燈(如圖所示)，不難看出，三樓的三只燈并聯(lián)后再與一只燈串聯(lián)，接到了380V的電壓上，由于二樓負(fù)載的電阻就是三樓負(fù)載電阻的三倍，所以380V，電壓的四分之三(285V)都降落在二樓燈泡上了，燈泡必?zé)裏o(wú)疑，而三樓燈泡兩端電壓則只有95V，自然不能正常發(fā)光。而一樓的燈泡燒毀(開(kāi)路)后，三樓的燈泡也就不能構(gòu)成回路了，都不工作了。等到某一時(shí)刻，一樓住戶的電飯鍋投入使用(假定電飯鍋的額定功率大大高于三樓的三個(gè)燈泡的功率)，三樓的燈泡自然也要燒毀了。
     另外如果某些電器采用接零保護(hù)(外殼接在零線上)，零線中斷后，就失去了接零保護(hù)，還有可能發(fā)生觸電事故。
     綜上所述，在三相四線制系統(tǒng)中零線是非常重要的。