三根火线但是只有一根零线,零线是否能承受三根火线共同的回路电流?

三相电流

在计算零线电流之前,先来计算一下三相12KW三根火线的电流大小。

首先要清楚一点,不管是所有单相设备合计12KW,还是所有三相设备合计12KW;当它们接在三相380V电源上,它们的电流是一样的。因为功率=电压×电流,功率一样,电压一样,电流自然也一样。

但是对于不同类型的负载,额定电流是不一样的,因为功率因素不一样。对于三相阻性负载,1KW大约1.5A的电流;对于三相感性负载,1KW大约2A的电流。所以,如果是12KW阻性负载,那么额定电流为18A;如果是12KW感性负载,那么额定电流为24A。

零线电流

由于零线作为三相电路的公共回路,所以零线电流等于三相电流之和。但是我们要注意一点,电流不仅有大小还有方向,它们相位互差120度。

当三相平衡时,三相电流大小相等,它们在零线上完全抵消。所以这时就可以省掉了零线,变成三相三线,比如三相电机不需要零线就是这个原因。但是当三相不平衡时,三相回路电流在零线上就不能完全抵消,那么不平衡的电流就会通过零线回到变压器。所以零线电流不可能超过火线电流(这里指不考虑谐波的情况)

三相火线截面积选择

根据电线电流大小来估算电线截面积,我们可以通过口诀或者查表。电线安全载流量表格如下所示:

三相12KW三根火线的电流大小及截面积选择

为了便于计算,我们假设12KW全部是三相感性负载,那么计算电流为24A。(注意,这个电流是单相负载平均分配在三相电源中,但是实际上不可能百分百平均。)假设三相不平衡度为10%,那么三相火线最大电流为24+24*10%=26.4A。

从上图可知,如果采用明线安装,2.5平方的铜线安全载流量为28A,大于计算电流26.4A。如果采用穿管安装,穿管4根时,6平方的铜线最大安全载流量为28A,大于计算电流26.4A。所以如果采用明线安装,三相火线选2.5平方的即可。如果采用穿管敷设,那么三相火线需要选6平方。

零线截面积选择

在实际应用中,由于各种非线性负载的存在,它们会产生大量的谐波。由于谐波在零线上无法抵消,所以会造成零线电流剧增,这种情况在照明配电中尤为明显。

所以,国家规定对于三相动力配电,中性线截面积不得低于截面积的一半;对于三相照明配电,中性线必须和火线截面积一样大。如果谐波非常严重,还需要家装滤波器来消除谐波。

根据以上计算,不管是明线还是穿管,不管是动力配电还是照明配电,零线采用6平方都足够。