三相四线制中性线的作用及断线保护

变压器中性线在三相四线制供电系统中的作用和保护摘要：变压器中性线在三相四线制系统中，特别当三相负荷不对称时，是保证三相负荷电压降对称的基本条件，其作用在于使三相四线制星形连接的不对称负载得到相等的相电压。

当中性线断线后会造成负载因电压过低无法正常工作或因电压过高而烧毁，甚至危害人身安全，所以必须尽可能的保证三相四线低压供电系统中主干零线的安全可靠，在实际工作中为防止主干零线断线故障的发生，必须采取多种安全可靠的防护措施。

关键词：三相四线制系统；中性线；断线；影响；作用；保护措施一、引言在目前的农村供电系统和城乡低压电网中，大部分供电方式采用380V/220V三相四线制低压供电系统，采用星形接法，使得配电变压器二次侧形成良好接地，三相线与中性线之间形成完整的回路。

在这种低压供电系统中，同时存在着单相负荷和三相动力负荷，形成混合式的三相四线制低压供电系统，会产生单相负荷的分配及分配不平衡的问题。

我们知道，一般从变压器低压侧出来的三相电压是对称的，中性点为零电位.如果三相负载平衡，中性线中的电流应为零或电流很小，而实际上，照明线路中的三相负载是不平衡的，即使三相负载分配比较平衡，但由于负载开启的时间不同、开多开少不同，也会造成三相负载不平衡，而不平衡电流只能通过中性线返回变压器。

因此，在三相四线制系统中，中性线不仅存在不平衡电流，而且有时会很大。

所以在负载端，中性点的电位将发生偏移，也就造成了三相负载电压的不平衡。

如果中性线断开，中性点电位偏移将更加严重。

对于单相相线出现断线时，只会中断该相负载供电，并不构成负载的用电危害，但如果中性线断线，负载中性点将随着负载阻抗的不平衡引起中性点偏移现象，导致负荷侧单相电压较正常电压过高或过低，从而烧毁单相设备或导致部分设备不能正常工作。

在平时生活用电过程中，对低压三相四线制安全可靠供电的影响，具有多种因素，其中一个重要原因就是中性线的断线，因此研究中性线断开对供电产生的影响也是十分必要的[1]-[4]。

说明三相四线制电路中中线的作用三相四线制电路是指电源系统中为了增加可靠性和降低系统故障的影响，在三相供电系统中增加一个中性线。

在这种电路中，三相电源之间存在对称的相位差，而中性线则连接所有的负载设备，并提供电流的回路。

中线在三相四线制电路中的作用主要有以下几个方面：1.为非对称负载提供合理的电流分配：由于电力负载的不对称性，三相电源的电流可能无法完全平衡。

中线的引入使得非对称负载的电流能够合理地分布到三相电源中，避免了电力系统的过负荷运行，提高了系统的安全性和稳定性。

2.制动和过载保护：在电力系统中，电机和一些特定的负载设备存在着惯性能量和非线性负载特性。

中线可以用于制动和保护这些设备。

当负载设备出现故障或超载时，中线的电流将大幅增加，使得过流保护器或制动器动作，从而保护设备的安全运行。

3.提供零线和地线的连接：中线在三相四线制电路中可以起到零线和地线的作用。

零线是将电流回流到电源的线路，而地线是将电流通过地势的接地线路。

通过中线，电流可以顺利地回流到电源，实现闭合回路。

同时，在电力系统中，中线还可以连接到地电位，以提供设备的安全接地。

4.提升电源系统的可靠性：三相四线制电路中引入中线可以提高电源系统的可靠性。

当一个相位的供电出现故障时，中线可以作为备用的电流回路，确保其他两相正常供电的设备正常运行。

中线的引入可以减少电网故障所造成的影响，提高电力系统的可靠性和稳定性。

5.降低电磁干扰：电力系统中的各种电气设备会产生电磁干扰，对周围的电子设备和通信设备产生干扰。

中线的引入可以通过补偿三相电流不平衡，降低或消除电磁干扰的发生。

这对于需要高质量电源供应的敏感设备非常重要。

综上所述，三相四线制电路中的中线有着多重作用，它可以提供合理的电流分配、制动和过载保护、连接零线和地线、提高系统可靠性，以及降低电磁干扰的发生。

中线的引入使得电力系统能够更加安全、稳定地运行，并为各种电气设备的正常运行提供了保障。

TN-STN-S系统在总电网中N线和PE线是分开，但是在电源发生器是连接的，并且接地。

故障电流通过PE线来传导。

除具有TN-C系统的优点外，由于正常时PE线不通过负荷电流，故与PE线相连的电气设备金属外壳在电气正常运行时不带电，所以适用于数据处理和精密电子仪器设备的供电，也可用于爆炸危险环境中。

在民用建筑内部、家用电器等都有单独接地触点的插头。

采用TN-S供电既方便又安全。

TN-S系统适用于内部设有变电所的建筑物。

因为在有变电所的建筑物内为TT系统分开设置在电位上互不影响的系统接地和保护接地是比较麻烦的。

即使将变电所中性线的系统接地用绝缘导体引出另打单独的接地极，但它和与保护接地PE线连通的户外地下金属管道间的距离常难满足要求。

而在此建筑物内如采用TN-C-S系统时，其前段PEN线上中性线电流产生的电压降将在建筑物内导致电位差而引起不良后果，例如对信息技术设备的干扰。

因此在设有变电所的建筑物内接地系统的最佳选择是TN-S系统，特别是在爆炸危险场所，为避免电火花的发生，更宜采用TN-S系统。

1保护措施在TN-S电网中，通常使用小于10平方毫米截面积的中性线和保护接地线来连接放在设备的。

所允许采用的保护装置是：—过流保护装置，例如：熔断保险丝。

设置安全装置：线路保护开关。

—故障电流保护保护装置，例如：FI保护开关。

2适用范围内部设有变电所的建筑物。

因为在有变电所的建筑物内为TT系统分开设置在电位上互不影响的系统接地和保护接地是比较麻烦的。

即使将变电所中性线的系统接地用绝缘导体引出另打单独的接地极，但它和与保护接地PE线连通的户外地下金属管道间的距离常难满足要求。

而在此建筑物内如采用TN-C-S系统时，其前段PEN线上中性线电流产生的电压降将在建筑物内导致电位差而引起不良后果，例如对信息技术设备的干扰。

因此在设有变电所的建筑物内接地系统的最佳选择是TN-S系统，特别是在爆炸危险场所，为避免电火花的发生，更宜采用TN-S系统。

零线、地线、中性线
,中性线,地线的区别
零线即此线上电压为零;中线即此线电势处于其它线的中间或中心,如三相交流电的一根中线;地线就是接大地的线, 也就是用电线连接一块400平方厘米以上,埋入地下一米以上的金属板.
零线和中性线在三相四线中实际上是同一根线，但对于三相线中的其中一根相线来说也就是单相电路来说，它是提供这根相线的电流的回路线，如果在中性点不接地系统中它的对地电压不为零的。

中性线是指在星形接法的三相交流电路中，三根相线的连接时的一根公共线，在严格的绝对平衡的三相交流负载中，这根中性线是零电位，也就是电压为零。

但是为了防止负载不平衡而使中性线带电，则要将中性线接地。

而接地线则不是指电流回路中的线，它是一根保护线，零线接地，中性线接地，设备外壳保护接地等都是指这根线，它不参与设备的运行，正常时不提供电流回路。

简单说，中性线和零线都是从电源的中性点引出来的导线。

中性点接地后引出来的导线叫零线，中性点没有接地因出来的导线叫中性线。

和大地接通的导线叫地线。

中性点与零点、中性线与零线的区别
当电源侧（变压器或发电机）或者负载侧为星形接线时，三相线圈的首端（或尾端）连接在一起的共同接点称为中性点，简称中点。

中性点分电源中性点和负载中性点。

由中性点引出的导线称为中性线，简称中线。

如果中性点与接地装置直接连接而取得大地的参考零电位，则该中性。

三相四线制供电系统中中性线断线故障分析目录前言 (1)1 中性线 (2)1.1 中性线(零线)和地线 (2)1.1.1中性线、地线区别 (2)1.1.2 联系 (2)1.2 中性线在三相四线制供电系统中的作用及中性线断线的危害 (3)1.2.1 中性线的作用 (3)1.2.2 中性线断线的危害 (4)2 中性线断线原因分析 (6)2.1 三相负载不平衡 (6)2.2非线性负载的增加 (10)2.2.1 谐波电流与中性线热故障分析 (10)2.2.2 谐波电流导致谐波电压引发中性线热故障 (12)2.2.3 谐波电流与中性线热故障案例分析 (13)2.2.4 防谐波电流过载的导体截面选择 (14)2.2.5 非正弦畸变电流测量及其仪表选用 (17)2.3 其他原因 (17)3 中性线断线检测 (18)3.1 如何分辨中性线与相线 (18)3.1.1 常用的方法是用验电笔来测量 (18)3.1.2 利用火线与零线之间的数量关系 (18)3.2 中性线断线检测方法 (19)3.2.1 通过检测中性点的偏移量 (19)3.2.2 通过在负荷和系统之间并联一个小的直流电源支路 (23)4 中性线的正确选择与安装 (25)4.1 中性线中的电流与导线截面积 (25)4.2 中性线截面积的选择 (25)4.3 中性线的安装要求 (26)4.4 中性线的运行维护 (26)5 中性线的保护与中性线断线预防、保护措施 (27)5.1 保护接零 (27)5.2 中性点制度 (27)I5.3 预防措施 (28)5.4 保护措施 (30)5.4.1 中性线断线智能保护装置的结构和原理 (30)5.4.2 中性线断线智能保护装置的性能特点 (33)参考文献 (35)致谢 (36)前言随着经济的快速发展，社会的不断进步和人民生活的日益改善，工业和民用建筑、办公楼及居民住宅等场所的用电数量呈快速增长态势，负载的性质也发生了较大的变化，由以往的线性负载为主，变成了非线性负载比例明显增大的状况，由此容易形成三相负载不平衡并致使中性线电流过大，而三相四线制供电系统中，中线的作用是：当三相负载不对称时，中线提供各相电流的回路。

三相四线制供电系统中性点电位偏移摘要：介绍了三相四线制供电系统中线阻抗及三相负载变化对中性点电位偏移的影响，从理论上对偏移产生的原因作了分析，运用ORCAD/PSPICE 9对三相四线制供电系统中性点电位偏移进行了仿真研究，并提出在实际应用中应注意的问题。

关键词：三相四线制；中线阻抗；中性点电位偏移；1 中性点电位偏移的理论分析图1(a)为三相四线制供电系统电路图，其中线阻抗ZN≠0，由节点电压法可知，电源中性点N 和负载中性点N’之间中性点偏移电压为：图l 不对称三相电路及其相量图从图l(b)的相量关系可以清楚看出，N’点和N点不重合，这一现象称为中性点位移。

在为三相对称电压源的情况下，对(1)式分析可得出如下结论。

(1)当ZA=ZB=ZC(即三相负载平衡时)，无论ZN为何值均有＝0，所以有，IN＝0，此时三相负载电压平衡，其中线可省略。

(2)当ZN＝0时，1/ZN→∞，由式(1)有，这说明在中线阻抗趋于零的情况，不存在三相负载电压的偏移。

(3)当ZN→∞，即中线断路，在三相负载不平衡的情况下有可见完全取决于各相负载的大小。

(4)在三相负载不平衡的情况下，当ZN介于0和∞之间时，由(1)式可知，不仅与负载阻抗ZA、ZB、ZC有关，而且与中线阻抗ZN有关。

当负载变化时，则的相位角及其模也在随时变化。

当中性点电位发生偏移时，就会造成三相负载电压的波动，如图1(b)所示，使得某些相(例如B 相)的电压升高了，某些相(例如A相)的电压降低了，这就会影响负载的正常工作，相电压升高，有可能使该相用电设备因超过额定电压而损坏，而相电压降低，使得用电设备不能正常工作。

2 三相四线制供电系统的PSPICE仿真2.1 中线阻抗变化对中性点电位偏移的影响图1(a)中，令(以下分析，同此参数)。

ZA＝ZB＝ZC＝0.3+j0.518(Ω)(即R1＝R2＝R3＝0.3Ω，L1＝L2＝L3＝1.65mH，相当于各相接入1000盏40W的日光灯对称负载)，当中线阻抗ZN从0.001Ω至10Ω变化时，其与ZN的变化曲线如图2。

〖判断题〗1、计量点容量在1000KW以上或月电量在10万KWH上，为一类电能表。

答案：错误2、35kV及以上电压供电的用户，其计量用的电压互感器二次绕组的连接线可以和测量回路共用。

答案：错误3、对低压供电的用户，其负荷电流为50A及以下时，电能计量装置接线宜采用直接接入式，其负荷电流为50A以上时，宜采用经电流互感器接入式。

答案：正确4、接入中性点非有效接地高压线路的计量装置，宜采用三相四线有功、无功电能表。

答案：错误5、在用于计费和考核的电能计量装置竣工验收时，应测量电流互感器实际二次负荷和电压互感器二次回路电压降。

答案：正确6、电流互感器二次回路接用熔断器可以防止过负荷电流流过互感器烧坏计量装置。

答案：错误7、复费率电能表是用于实行峰、谷分时电价的计量装置。

答案：正确8、用来计算电能的有功部分，即视在功率的有功分量和时间乘积的计量表，称有功电能表。

答案：正确9、三只单相电能表测三相四线电路有功功率电能时，电能消耗笔于三只表的绝对值和。

答案：错误10、当三相电流不平衡时，用三相三线计量方式会造成电能计量误差。

答案：错误11、采用三只单相电能表计量有功电度，在电能表接线正确的前提下，由于负荷可能会使其中一只电能表反转。

答案：错误12、接入非中性点绝缘系统的电能计量装置应采用3只感应式无止逆单相电能表。

答案：正确〖单选题〗1、电能计量装置的接线按被测电路的不同分为( )。

A、单相和三相三线B、单相和三相四线C、单相、三相三线、三相四线D、三相三线和三相四线答案：C2、无论采用何种计量方式，均应将照明、动力( )计量。

A、串接B、并接C、分表分线D、分时答案：C3、供电企业应在用户每一个受电点内按不同电价类别分别安装( )。

A、负荷装置B、考核装置C、受电装置D、电能计量装置答案：D4、用电计量装置原则上应装在供电设备的( )。

A、装设地点B、附近。

农村低压三相四线制中性点不接地好吗？黄景明福建省顺昌县水电局（353200）（一）中性点不接地优缺点分析比较1．在中性点不接地系统中，发生单相接地故障，不构成短路回路，非故障相对地电压会升高到相电压的倍。

因为低压设备绝缘裕量达500V，所以可不切断接地故障，在短时间内继续运行。

中性点直接接地系统发生单相接地故障时则要立即掉闸，也就是说，前者的供电可靠性较后者的供电可靠性高。

作为缺点之一，在中性点不接地低压电网中，发生一相接地，则非故障相对地电压上升为线电压380V，且中性线对地电压有220V，所以这种触电时的危险性超过中性点直接接地系统。

同时，也不允许长期单相接地运行，因为长期运行，可能引起非故障相绝缘薄弱的地方损坏而造成相间短路。

2．在中性点接地系统中，有时单相接地电流可能大于三相短路电流，因而可能影响到开关遮断容量的选择；同时由于发生单相接地要掉闸，动作比中性点不接地系统频繁，故增加了检修次数。

3．从系统稳定性的要求来看，在中性点直接接地系统中，发生单相接地时短路电流较大，会引起电压剧烈下降，可能导致系统动态稳定的破坏；而中性点不接地系统则不存在这问题。

4．对通讯与信号系统的干扰影响。

在中性点直接接地系统中，当发生单相接地时，由于存在接地电流，会使空间磁场不对称，或由于三相线路对地和对通讯、信号系统的电容不对称，因而当与通讯线同杆架设时，会对通讯和信号系统产生严重的干扰影响。

在中性点不接地系统中，干扰起主要作用的是静电感应；中性点直接接地起主要作用的则是电磁感应。

不接地系统的接地电容电流小，单相接地时，对电信线路几乎没有影响。

静电感应容易限制，而限制或消除电磁感应则比较困难。

因此，在中性点直接接地系统中，解决干扰影响较为复杂。

5．从安全用电角度分析。

如图1所示，低压电网中性点不接地时，电网对地是绝缘的，因此，当人体单相触电时，接触电压一般不超过10V，也无危险跨步电压，对人体没有危险。

这时通过人体的电流略小干线路的单相接地电容电流，并可以按下式近似进行计算：有关资料表明，人体可极限忍耐的电流值是30mA，且电压为50V及以下。