三相四线制中性线的作用及断线保护

三相四线制中性线的作用及断线保护在变压器低压侧中性点直接接地的三相四线制系统中，电源通常是对称的，但是常因三相负荷的不对称或中性线断线，会使变压器中性点发生位移，致使三相负荷端电压不正常，负荷不能正常工作，严重时将损坏用电设备。所以在三相四线制系统中，中性线是非常重要的。本文主要讨论中性线的作用及中性线的断线保护。一、中性线对电路运行的影响。设三相四线制Y形连接负荷如图1所以，电源UAN、UBN、UCN对称，三个负荷阻抗分别为ZA、ZB/、ZC,中性线的阻抗力ZN，根据节点电位法：UNN=UANYA+UBNYB+UCNYC/YA+YB+YC+YN(1)式中：Y=1/ZA,YB=1/ZB,YC=1/ZC,YN=1/ZN1.三相负荷平衡时此时ZA=ZB=ZC,则YA=YB=YC,由（1）式得UNN=0，所以IN=0即中性线无电流通过，此时中性线断开与否不影响负荷的工作状态。2.三相负荷不平衡，中性线未断开时由于ZA≠ZB≠ZC,所以根据（1）式UNN≠0，但此时的中性线未断开，只要设法减小中性线的阻抗，使IN→0，则YN→∞，UNN≈0.因此，尽管负荷是不对称的，但由于UNN≈0，各相保持独立性，各相的工作状态互不影响，只取决于本相的电源和负荷。3.三相负荷不平衡且中线断开时。（1）A相短路（ZA=0.YA→∞）,则UNN≈UAN,即其于两个相电压升高为线电压，很明显，B相与C相上的负荷将因电压过高，电流过大而损坏。（2）A相断路（ZA→∞，YA=0），这种情况最易发生，一是A相输电线断线；二是A相负荷开关断开。若三相负荷不对称度不太严重，势必造成B、C两相电压低于原相电压，负荷将不能正常工作。二、中性线断线的保护1.不能放松对中性线敷设的质量，中性线的干线必须有足够的机械强度，不允许装设开关或熔断器。2.除在变压器中性点接地外，必须在中性线的其他地方进行必要的重复接地，如图2在三相四线制供电系统中并联许多用户，在每个用户的中性线汇合处接一个过电压继电器KV，用来检测UNN电压的大小；在每一用户进线端得三根火线上装交流接触器KM主触头；过电压继电器的常闭触头与接触器的线圈串联，当中性线未断或中性线断开但三相负荷平衡时，由于UNN≈0,过电压继电器不动作，其常闭触头闭合，接触器线圈通电，其常开主触头接通。电网正常工作，当中性线断开而三相负荷不平衡时，UNN≠0，若UNN的值大于过电压继电器的整定值，则过电压继电器KV动作，其常闭触头打开，使接触器KM线圈失电，从而切断了此用户的电源，使用户得到了保护。KV常开主触头的作用主要是实现线路停电复送电KM自动投入及中性线断线KV动作后自保持。例如，当线路停电时，KV线圈失电，其常闭触头闭合，常开触头打开，当线路送电时，接触器KM线圈得电，负荷正常运行。再如，当中性线断开且KV动作后，KV常闭触头打开，KM线圈失电，KM主触头打开，用户断电，KV的常开触头闭合进行自保持，使KV常闭触头保持打开状态，避免KM再次动作送电，当中性线断线故障处理完毕后，按下复位按钮SB，KV线圈失电，常闭触头闭合，常开触头打开，此用户可正常送电进行。