廣電機房中電源中線（零線）的使用探討

雷 海

1 常見三相電源的使用

頻率為50 Hz的三相交流電，是最常見的正弦交流電。圖1是三相交流變壓器和負荷組成的簡單線路圖，三相中B相落后于A相120°，C相超前A相120°。

假設圖1中Ia=Ib=Ic=I，那么Ia=Ib=Ic=I，圖中電路是對稱的三相供電電路，00′中線上的總電流I0=Ia+Ib+Ic，設t0時A相電流Ia=ImSinωt（正好落在X軸正向軸上），則Ib=ImSin(ωt-120°)=ImSin(ωt+240°)（ 在 第 三 象 限）， 此 時Ic=ImSin(ωt+120°)（在第二象限）；所以中線00′上的電流：I0=Ia+Ib+Ic=ImSinωt+ImSin(ωt+240°)+ImSin(ωt+120°)。

根據和差公式：

綜上：I0=Ia+Ib=Ic=0

上面的式子說明對稱的三相電路中，其中線（零線）上是沒有電流的，中線可以省去不要。常見的三相電動機和PDM發射機上的主電源變壓器就是利用這個原理省去中線，采用三相火線供電的。但是，在實際使用三相電能時，很難做到三相負荷對稱。也就是說，很難做到Ia=Ib=Ic。因為我們的用電器具有的是純電阻，有的是變壓器。其實際總負荷是一個復合型的阻抗，是一個復數，只有當三相電源各相負荷的虛部和虛部相等，實部和實部都相等時，才能算三相負荷對稱；更何況許多線路都是單相供電線路，用電時間和電流大小差別甚大，所以中線（零線）也就絕對不可少了。

2 中線（零線）使用的重要性

零線對于各分支電路來說，它提供了電流的回路路徑。但是，對于三相電源的總零線來說，它不但要完成上述任務，更重要的是它能使三相電路的各相負荷成為互不影響的獨立電路。不管每相的負荷如何變動，負荷上承受的電壓都是對稱的，從而保證了各相負荷正常工作。中線（零線）一旦斷開，雖然電源的線電壓仍然對稱，但各相負荷所承受的相電壓已經遭到破壞。以圖2電路為例，如下。

為了分析方便，把A相和負荷斷開，把中線OO′也斷開，此時B相和C相以及它們的原負荷Rb和Rc就變成了串聯電路。串聯電路的電流是相同的

圖1 變壓器和負載接線示意圖

圖2 中線（零線）和A相斷線示意圖

Rb上所承受的電壓：URb=Ibc×Rb=2.53×50=126.5 V，Rc上是所承受的電壓URc=Ibc×Rc=2.53×100=253 V。從這些式子可以看出，Rb因為供給它的電壓只有126.5 V，電壓太低，不能正常工作。Rc因為供給它的電壓太高，有253 V，有燒壞的危險，也難以正常工作。如果中線00′不斷開，這樣Rb和Rc上所承受的都是各自的相電壓，而與各自的電阻值大小就沒有關系了。所以，在三相四線制的供電電路中，中線是不準安裝開關或保險絲的。有時架空的中線還采用鋼心導線來加強機械強度，以免斷開。

浙江省青田廣播轉播臺老機房由于設計不當，把中線也接上電閘和保險絲，結果保險絲燒斷，燒壞了很多電器，而且燒壞的都是那些用電量小的小件電器。對于轉播臺來說，這些小件電器往往是那些比較值錢設備，如電腦、收訊方面的設備，一旦燒壞，修復很麻煩。

所以，在機房供電線路的設計上，一定要認真處理好中線，而且要盡可能地做到三相負荷對稱。比如說，機房的空調盡可能地用三相電源的。其他單相用電器件盡可能在三相電源中均勻分布，避免某一相負荷過重。三相電源的中線在變壓器輸出端已經接入大地，不用在其他地方再做接地點，尤其不要把電源的中線（零線）和地網的地線接在一起。