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U AN、U BN、U CN对称，三个负荷阻抗分别

为Z A、Z B/、Z C,中性线的阻抗力Z N，

根据节点电位法：

U NN=U AN Y A+U BN Y B+U CN Y C/Y A+Y B+Y C+Y N

(1)

式中：Y=1/Z A,Y B=1/Z B,Y C=1/Z C,Y N=1/Z N

1.三相负荷平衡时

此时Z A=Z B=Z C,则Y A=Y B=Y C,由（1）式得U NN=0，所以I N=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Z A≠Z B≠Z C,所以根据（1）式U NN≠0，但此时的中性线未断开，只要设法减小中性线的阻抗，使I N→0，则Y N→∞，U NN≈0.因此，尽管负荷是不对称的，但由于U NN≈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（Z A=0.Y A→∞）,则U NN≈U AN,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（Z A→∞，Y A=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U NN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U NN≈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，U NN≠0，若U NN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。