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)，可以適應用戶不同的需要。在三相四線制系統(tǒng)中，如果三相負載是完全對稱的(阻抗的性質和大小完全相同，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，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，電動機能照常工作。但是對于宅樓、學校、機關和商場等以單相負荷為主的用戶來說，零線就起著舉足輕重的作用了。盡管這些地方在設計、安裝供電線路時都盡可能使二相負荷接近平衡，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，三相負荷中性點電位就要發(fā)生位移了。中性點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、冰箱和洗衣機等設備中的電動機無法起動，時間長了也會燒毀)。由于三相負荷是隨機變化的，所以電壓不平衡的情況也是隨機變化的。
     對于沒有零線時中性點電位發(fā)生位移這個問題，很多同學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知識（如電動勢和阻抗的復數(shù)表示法以及復數(shù)的四則運算等)，特別是當負載不是純電阻時，計算相當繁瑣，學生也難以弄懂，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們理解沒有零線時各相負載兩端電壓的變化。
     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，由于二樓負載的電阻就是三樓負載電阻的三倍，所以380V，電壓的四分之三(285V)都降落在二樓燈泡上了，燈泡必燒無疑，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(外殼接在零線上)，零線中斷后，就失去了接零保護，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。