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，因為這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，例如三相異步電動機(jī)，三相繞組完全對稱，連接成星形后，即使沒有零線，三相繞組也能得到三相對稱的電壓，電動機(jī)能照常工作。但是對于宅樓、學(xué)校、機(jī)關(guān)和商場等以單相負(fù)荷為主的用戶來說，零線就起著舉足輕重的作用了。盡管這些地方在設(shè)計、安裝供電線路時都盡可能使二相負(fù)荷接近平衡，但是這種平衡只是相對的，不平衡則是絕對的，而且每時每刻都在變化。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電器的額定電壓(在極端情況下會接近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(在極端情況下會接近0V)，輕則使電器無法工作，重則也會燒毀電器(因為電壓過低，空調(diào)、冰箱和洗衣機(jī)等設(shè)備中的電動機(jī)無法起動，時間長了也會燒毀)。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。
     對于沒有零線時中性點(diǎn)電位發(fā)生位移這個問題，很多同學(xué)甚至一些電工無法理解，而理論計算又涉及到較深的電工基礎(chǔ)知識（如電動勢和阻抗的復(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，計算相當(dāng)繁瑣，學(xué)生也難以弄懂，在大多數(shù)情況下也沒有必要去計算。下面僅舉個特例來幫助同學(xué)們理解沒有零線時各相負(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，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，二樓住戶只開了一只燈，三樓住戶開了三只同樣的燈(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。