균형 잡힌 3상 4선 시스템에서 왜 중성선 전류가 과도하게 발생하나요

3상 4선 전력 배전 시스템에서 3상 부하가 균형을 이루고 있을 때 중성선 전류는 매우 작아야 한다는 것이 업계 내의 공통된 인식입니다. 그러나 점점 더 많은 현상들이 이 개념을 뒤집고 있습니다.

예를 들어, 건물 주변의 광고 조명 상자는 전자 볼라스트를 사용하는 형광등을 사용합니다. 3상 선路上的电流大约为90A，但中性线电流却达到了160A。 实际上，中性线电流过大的现象如今变得越来越普遍。为什么在三相负载平衡的情况下，中性线上仍然会出现电流，甚至达到相线电流的150%以上？这是由整流电路引起的。 当相线上的电流波形为正弦波时，如果它们相位差120°且幅度相同，则它们在中性线上的矢量叠加结果为零。这一点是大家所熟知的。 但如果相线上的电流是脉冲式的，并且相位差120°，它们在中性线上的叠加结果如图2所示。从图3可以看出，中性线上的脉冲电流交错分布，无法相互抵消。计算一个周期内中性线上的脉冲电流数量，有三个，因此中性线上的电流是各相线电流之和。根据有效电流值的计算方法，中性线上的电流是相线电流的1.7倍。 由于大多数现代电气负载都是整流电路负载，即使三相负载平衡，也可能出现较大的中性线电流。过大的中性线电流非常危险，主要有两个原因：首先，中性线的截面积通常不大于相线，因此过电流会导致过热；其次，中性线上没有保护装置，不能像相线那样断开，从而存在巨大的火灾风险。

• 3상 정현파 대칭 교류에 대해, 부하가 균형을 이루면, 위상 전류 벡터(크기 같고 120° 위상 차)의 합은 0이므로 제로차 전류는 0이다.

• 부하가 불균형일 때, 크기가 다른 전류 벡터(모든 위상 차가 120°가 아님)의 합은 0이 아니며, 제로차 전류(불균형 전류)는 어느 위상 전류보다 작다.

• 3상 부하에 비선형 구성 요소(다이오드 등)가 포함되어 직류와 3차/6차 고조파를 발생시키면, 제로차 전류(이들의 산술 합)는 위상 전류를 초과할 수 있다. 예를 들어, 3상 반파 정류기에서는 어떤 위상 전류도 부하 전류의 1/3이며 (제로차 전류).

• 3상 다리형 정류기에서는 교류의 양반주기에 전류가 흐르며 (대칭적이고 위상 간 균형), 따라서 DC나 3차 고조파가 없으며, 3상 전류의 합은 0이다 (제로차 전류 = 0).

• 단상 다리형 정류기에서는 교류의 양반주기에 전류가 흐르며 (대칭적이므로), 단상 전류에는 DC나 3차 고조파가 없다.

• 모든 3상 부하가 단상 다리형 정류기라면, 불균형이 있어도 3상 전류의 합은 0이 아니다 (제로차 전류 존재), 그러나 중성선 전류는 위상 전류를 초과하지 않는다.