Varför uppstår för hög nollledsström i balanserade trefasfyraledarsystem
I ett trefas-fyrledigt elnät är det en konsensus bland branschinsiders att strömmen i neutralledningen bör vara mycket liten när de trefasiga belastningarna är balanserade. Men allt fler fenomen undergräver detta begrepp.
Till exempel används lysrör med elektroniska ballaster i reklamlådorna runt ett byggnad. Belastningarna på de tre faserna är balanserade, med varje fasström på ungefär 90A, men strömmen i neutralledningen når 160A.
Faktiskt blir fenomenet av överdriven ström i neutralledningen allt vanligare numera. Varför dyker fortfarande ström upp i neutralledningen när de trefasiga belastningarna är balanserade, och kan till och med uppnå mer än 150% av faslinjens ström? Detta orsakas av rektifieringskretsen.
När strömförmånen i faslinjerna är en sinusvåg, om de är 120° ur fas och har samma amplitud, blir resultatet av deras vektoraddition noll i neutralledningen. Detta är vad alla är bekanta med.
Men om strömmarna i faslinjerna är pulserande och 120° ur fas, blir deras addition i neutralledningen som visas i figur 2. Man kan se från figur 3 att de pulserande strömmarna i neutralledningen ligger förskjutna och kan inte utjämna varandra. Genom att räkna antalet pulserande strömmar i neutralledningen, finns det tre per cykel, så strömmen i neutralledningen är summan av strömmarna i varje faslinje. Enligt beräkningsmetoden för effektiv ström, är strömmen i neutralledningen 1,7 gånger den i faslinjen.
Eftersom de flesta moderna elektriska belastningar är rektifieringsbelastningar, kan en stor neutralström uppstå även vid balanserade trefasiga belastningar. Överdriven neutralström är högst riskabel, huvudsakligen av två anledningar: för det första är snittytan för neutralen normalt sett inte större än för faslinjen, så överskridande ström orsakar överhettning; för det andra finns det inga skyddsanordningar på neutralen, vilket betyder att den inte kan kopplas bort som faslinjer, vilket skapar en enorm brandrisk.
För symmetrisk trefasig sinusformad växelström, med balanserade belastningar, summerar fasströmsvektorerna (med lika storlek, 120° fasförsprång) till noll, så nollsekvensströmmen är noll.
Vid obalanserade belastningar, där strömsvektorerna inte är lika (fasförsprång inte alla 120°), ger de en icke-noll summa; nollsekvensströmmen (obalanserad ström) är mindre än någon fasström.
Om trefasiga belastningar innehåller icke-linjära komponenter (t.ex. dioder), vilket orsakar likström och tredje/sjätte ordningens harmoniska vågor, kan nollsekvensströmmen (aritmetisk summa av dessa) överstiga fasströmmen. Till exempel, i en halvperiodrektifiering, är varje fasström 1/3 av belastningsströmmen (nollsekvensströmmen).
I en trefasig brorektifiering, flödar ström i båda växelhalvcykler (symmetrisk, balanserad mellan faser), så ingen likström eller tredje ordningens harmoniska vågor; summan av trefasiga strömmar är noll (nollsekvensströmmen = 0).
I en enfasig brorektifiering, flödar ström i båda växelhalvcykler (symmetrisk), så ingen likström eller tredje ordningens harmoniska vågor i enfasströmmen.
Om alla trefasiga belastningar är enfasiga brorektifieringar, även med obalans, är summan av trefasiga strömmar icke-noll (nollsekvensström finns), men neutralströmmen kommer inte att överstiga fasströmmen.
