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摘要：分析了三相四线制供电系统中，中性点电位偏移的原因及后果，指出油田小区部分低压配电接线方式存在的缺点及改造见意。
关键词：三相四线制 低压 配电 中性点
一、前言
中线在三相四线制系统中的作用是使星形联结的不对称负载的各相电压对称，即负载的各相电压分别等于电源的三相电压，以保证无故障相的负载能正常工作，此时r0≈0，UN’N≈INr0≈0。但如果考虑中线电阻且负载严重不对称（如一相短路、断路或三相组抗的大小、相位等极不平衡），同时供电线路较长，虽然有中线存在， 也会出现一定数量的中性点电压而使负载的端电压不对称，影响负载的正常工作，甚至损坏设备并危及人身安全。本文所述的负载端电压不对称，电压升高的那一相引起负载过压损坏，主要是指由于中线电阻r0 的影响，引起负载端中性点电位偏移而产生的情况。
二、油田小区部分低压配电接线方式存在的缺点
小区有6所低压配电室，给4000多户居民供电，油田成立社区后，低压配电室移交社区管理，2002年小区路灯改造，120多盏路灯由汞灯改为70w高效节能灯，改造后发现有些路段节能灯的使用寿命非常短损坏严重，检查线路后发现汞灯的镇流器没有拆除，怀疑串接在线路中的镇流器造成了节能灯的损坏，拆除镇流器后，节能灯的损坏依然严重。节能灯主要由电子元件构成，检查损坏的节能灯，节能灯灯管完好，都是内部电子元件损坏。电子元件对电压要求比较高，测量路灯处相电压，基本正常，路灯由配电室低压母线供电，测量母线电压，发现线电压正常，相电压偏差比较大，中性点电位偏移比较严重。配电室低压配电采用单母线分段式接线方式，如下图：
两台变压器低压侧的中线点用直径12mm的钢筋与变压器的接地装置连接，再从地下进入配电室与低压母线的零线连接，就是说，配电变压器低压侧的中线点与低压母线的零线之间，是用12mm的钢筋连接，钢的导电性比较差，直埋地下多年的腐蚀造成图一中r0的增大。
r0的增大是造成中性点电位偏移严重的原因，小区6所低压配电室，1所新建，1所改建，剩下的4所都是采用上述的接线方式。损坏严重路段的路灯，都是由这种接线方式的配电室供电。
三、中性点偏移电压及负载相电压与三相负载有功功率的关系
为了便于分析，假定三相负载均为电阻性负载，由图1可得中性点偏移电压为
（1）式中UA、UB、UC为三相对称的电压源，UA=220∠00V，U+220∠-1200V，UC=220∠1200V。若三相负载及中线的有功功率分别为PA、PB、PC及P0，则
显然，在三相四线制供电系统中，当三相负载的功率不相等时，由于中线电阻的存在，使得负载中性点和电源中性点间的电压UNN不等于零，即产生中性点偏移，从而造成三相负载的相电压都不再等于电源电压，功率较大的相的相电压小，功率较小的相的相电压大。通常人们认为中线断开（r0=∞或P0=0）时星形联结的不对称负载将无法正常工作。事实上，中线不断开时，当中线的电阻较大或三相负载不平衡度过大时，在三相负载中，有的相的相电压就高于额定电压，而有的相的相电压却低于额定电压，仍然存在安全隐患。现将r0=10Ω（P0=4.84kW）和r0=1Ω（P0=48.4kW ）时，三相功率的几种不平衡情况所引起的中性点电位的偏移及负载三相电压的相电压值的计算结果列于表1。
四、中性点电位偏移的原因及后果分析
由表1可以看出，三相负载的不平衡度及三相功率的大小不同，中性点电位的偏移值也不同。当ro=10Ω以上，如三相负载中有一相或两相的功率为零（出现短路或断路等故障）其余相的功率在5kW以上时，或者当ro=1Ω以上，如三相负载中有一相或两相的功率为零，其余相的功率在30kW以上时， 中性点产生的电位偏移将达到60V以上，这将引起更大的故障，甚至造成整个供电系统的瘫痪。这种事故易于发现，防范起来也比较容易。而在三相功率都不为零时，中性点电位偏移的值随着中线电阻的增大而增大，此值在三相功率或三相负载的不平衡度较小且ro较小时，并不会对线路的工作构成威胁。但如果三相功率或三相负载的不平衡度较大时，即使ro较小，也会使中性点产生危险的电位偏移，即UNN大于50V，相电压大于1.2UN或小于0.8UN。例如，当ro=1Ω时只要三相中有一相的功率超过50kW的范围，或当ro=10Ω时只要三相中有一相的功率超过5kW的范围，都会使中性点的电压UNN 的电压偏移超过50V，进而引起各相负载电压的升、降达20%以上。由于用电设备所能承受的电压升降一般在20%以内，因此，这种由于三相负载的不平衡所引起的电压偏移同样会导致用电设备或因电压升高而烧毁，或因电压降低而不能正常工作。
五、接线方式的改造
小区部分路段路灯损坏严重的原因是由于图1 中ro的增大，当某一时刻低压母线上三相负载的不平衡度较大时，中性点电位偏移增大，相电压增高的那一相所带路灯就会损坏，减小ro就可降低中性点电位偏移，对ro影响最大的就是变压器中性点到低压母线这段导电性能差的钢筋。社区对小区四所配电室进行改造，在变压器低压侧中性点与配电室母线的零线之间加装了80*6的铝排，拆除了以前的钢筋连接，保留钢筋连接的接地装置，改造后提高了供电电压质量，降低了线路损耗，运行两年来路灯损坏大大降低，改造效果良好。
六、结论与建议
油田小区部分低压配电接线方式存在着缺点，对其改造，投资小、效果显著，建议没有改造的小区，尽快改造。
参考文献
[1]周励志. 实用电工计算手册[M]. 沈阳：辽宁科学技术出版社， 1990.
[2]任致程. 农用变压器和配电设备[M].北京： 人民邮电出版社 ，1987.
关键词：三相四线制 低压 配电 中性点
一、前言
中线在三相四线制系统中的作用是使星形联结的不对称负载的各相电压对称，即负载的各相电压分别等于电源的三相电压，以保证无故障相的负载能正常工作，此时r0≈0，UN’N≈INr0≈0。但如果考虑中线电阻且负载严重不对称（如一相短路、断路或三相组抗的大小、相位等极不平衡），同时供电线路较长，虽然有中线存在， 也会出现一定数量的中性点电压而使负载的端电压不对称，影响负载的正常工作，甚至损坏设备并危及人身安全。本文所述的负载端电压不对称，电压升高的那一相引起负载过压损坏，主要是指由于中线电阻r0 的影响，引起负载端中性点电位偏移而产生的情况。
二、油田小区部分低压配电接线方式存在的缺点
小区有6所低压配电室，给4000多户居民供电，油田成立社区后，低压配电室移交社区管理，2002年小区路灯改造，120多盏路灯由汞灯改为70w高效节能灯，改造后发现有些路段节能灯的使用寿命非常短损坏严重，检查线路后发现汞灯的镇流器没有拆除，怀疑串接在线路中的镇流器造成了节能灯的损坏，拆除镇流器后，节能灯的损坏依然严重。节能灯主要由电子元件构成，检查损坏的节能灯，节能灯灯管完好，都是内部电子元件损坏。电子元件对电压要求比较高，测量路灯处相电压，基本正常，路灯由配电室低压母线供电，测量母线电压，发现线电压正常，相电压偏差比较大，中性点电位偏移比较严重。配电室低压配电采用单母线分段式接线方式，如下图：
两台变压器低压侧的中线点用直径12mm的钢筋与变压器的接地装置连接，再从地下进入配电室与低压母线的零线连接，就是说，配电变压器低压侧的中线点与低压母线的零线之间，是用12mm的钢筋连接，钢的导电性比较差，直埋地下多年的腐蚀造成图一中r0的增大。
r0的增大是造成中性点电位偏移严重的原因，小区6所低压配电室，1所新建，1所改建，剩下的4所都是采用上述的接线方式。损坏严重路段的路灯，都是由这种接线方式的配电室供电。
三、中性点偏移电压及负载相电压与三相负载有功功率的关系
为了便于分析，假定三相负载均为电阻性负载，由图1可得中性点偏移电压为
（1）式中UA、UB、UC为三相对称的电压源，UA=220∠00V，U+220∠-1200V，UC=220∠1200V。若三相负载及中线的有功功率分别为PA、PB、PC及P0，则
显然，在三相四线制供电系统中，当三相负载的功率不相等时，由于中线电阻的存在，使得负载中性点和电源中性点间的电压UNN不等于零，即产生中性点偏移，从而造成三相负载的相电压都不再等于电源电压，功率较大的相的相电压小，功率较小的相的相电压大。通常人们认为中线断开（r0=∞或P0=0）时星形联结的不对称负载将无法正常工作。事实上，中线不断开时，当中线的电阻较大或三相负载不平衡度过大时，在三相负载中，有的相的相电压就高于额定电压，而有的相的相电压却低于额定电压，仍然存在安全隐患。现将r0=10Ω（P0=4.84kW）和r0=1Ω（P0=48.4kW ）时，三相功率的几种不平衡情况所引起的中性点电位的偏移及负载三相电压的相电压值的计算结果列于表1。
四、中性点电位偏移的原因及后果分析
由表1可以看出，三相负载的不平衡度及三相功率的大小不同，中性点电位的偏移值也不同。当ro=10Ω以上，如三相负载中有一相或两相的功率为零（出现短路或断路等故障）其余相的功率在5kW以上时，或者当ro=1Ω以上，如三相负载中有一相或两相的功率为零，其余相的功率在30kW以上时， 中性点产生的电位偏移将达到60V以上，这将引起更大的故障，甚至造成整个供电系统的瘫痪。这种事故易于发现，防范起来也比较容易。而在三相功率都不为零时，中性点电位偏移的值随着中线电阻的增大而增大，此值在三相功率或三相负载的不平衡度较小且ro较小时，并不会对线路的工作构成威胁。但如果三相功率或三相负载的不平衡度较大时，即使ro较小，也会使中性点产生危险的电位偏移，即UNN大于50V，相电压大于1.2UN或小于0.8UN。例如，当ro=1Ω时只要三相中有一相的功率超过50kW的范围，或当ro=10Ω时只要三相中有一相的功率超过5kW的范围，都会使中性点的电压UNN 的电压偏移超过50V，进而引起各相负载电压的升、降达20%以上。由于用电设备所能承受的电压升降一般在20%以内，因此，这种由于三相负载的不平衡所引起的电压偏移同样会导致用电设备或因电压升高而烧毁，或因电压降低而不能正常工作。
五、接线方式的改造
小区部分路段路灯损坏严重的原因是由于图1 中ro的增大，当某一时刻低压母线上三相负载的不平衡度较大时，中性点电位偏移增大，相电压增高的那一相所带路灯就会损坏，减小ro就可降低中性点电位偏移，对ro影响最大的就是变压器中性点到低压母线这段导电性能差的钢筋。社区对小区四所配电室进行改造，在变压器低压侧中性点与配电室母线的零线之间加装了80*6的铝排，拆除了以前的钢筋连接，保留钢筋连接的接地装置，改造后提高了供电电压质量，降低了线路损耗，运行两年来路灯损坏大大降低，改造效果良好。
六、结论与建议
油田小区部分低压配电接线方式存在着缺点，对其改造，投资小、效果显著，建议没有改造的小区，尽快改造。
参考文献
[1]周励志. 实用电工计算手册[M]. 沈阳：辽宁科学技术出版社， 1990.
[2]任致程. 农用变压器和配电设备[M].北京： 人民邮电出版社 ，1987.