广电机房中电源中线（零线）的使用探讨

雷 海

1 常见三相电源的使用

频率为50 Hz的三相交流电，是最常见的正弦交流电。图1是三相交流变压器和负荷组成的简单线路图，三相中B相落后于A相120°，C相超前A相120°。

假设图1中Ia=Ib=Ic=I，那么Ia=Ib=Ic=I，图中电路是对称的三相供电电路，00′中线上的总电流I0=Ia+Ib+Ic，设t0时A相电流Ia=ImSinωt（正好落在X轴正向轴上），则Ib=ImSin(ωt-120°)=ImSin(ωt+240°)（ 在 第 三 象 限）， 此 时Ic=ImSin(ωt+120°)（在第二象限）；所以中线00′上的电流：I0=Ia+Ib+Ic=ImSinωt+ImSin(ωt+240°)+ImSin(ωt+120°)。

根据和差公式：

综上：I0=Ia+Ib=Ic=0

上面的式子说明对称的三相电路中，其中线（零线）上是没有电流的，中线可以省去不要。常见的三相电动机和PDM发射机上的主电源变压器就是利用这个原理省去中线，采用三相火线供电的。但是，在实际使用三相电能时，很难做到三相负荷对称。也就是说，很难做到Ia=Ib=Ic。因为我们的用电器具有的是纯电阻，有的是变压器。其实际总负荷是一个复合型的阻抗，是一个复数，只有当三相电源各相负荷的虚部和虚部相等，实部和实部都相等时，才能算三相负荷对称；更何况许多线路都是单相供电线路，用电时间和电流大小差别甚大，所以中线（零线）也就绝对不可少了。

2 中线（零线）使用的重要性

零线对于各分支电路来说，它提供了电流的回路路径。但是，对于三相电源的总零线来说，它不但要完成上述任务，更重要的是它能使三相电路的各相负荷成为互不影响的独立电路。不管每相的负荷如何变动，负荷上承受的电压都是对称的，从而保证了各相负荷正常工作。中线（零线）一旦断开，虽然电源的线电压仍然对称，但各相负荷所承受的相电压已经遭到破坏。以图2电路为例，如下。

为了分析方便，把A相和负荷断开，把中线OO′也断开，此时B相和C相以及它们的原负荷Rb和Rc就变成了串联电路。串联电路的电流是相同的

图1 变压器和负载接线示意图

图2 中线（零线）和A相断线示意图

Rb上所承受的电压：URb=Ibc×Rb=2.53×50=126.5 V，Rc上是所承受的电压URc=Ibc×Rc=2.53×100=253 V。从这些式子可以看出，Rb因为供给它的电压只有126.5 V，电压太低，不能正常工作。Rc因为供给它的电压太高，有253 V，有烧坏的危险，也难以正常工作。如果中线00′不断开，这样Rb和Rc上所承受的都是各自的相电压，而与各自的电阻值大小就没有关系了。所以，在三相四线制的供电电路中，中线是不准安装开关或保险丝的。有时架空的中线还采用钢心导线来加强机械强度，以免断开。

浙江省青田广播转播台老机房由于设计不当，把中线也接上电闸和保险丝，结果保险丝烧断，烧坏了很多电器，而且烧坏的都是那些用电量小的小件电器。对于转播台来说，这些小件电器往往是那些比较值钱设备，如电脑、收讯方面的设备，一旦烧坏，修复很麻烦。

所以，在机房供电线路的设计上，一定要认真处理好中线，而且要尽可能地做到三相负荷对称。比如说，机房的空调尽可能地用三相电源的。其他单相用电器件尽可能在三相电源中均匀分布，避免某一相负荷过重。三相电源的中线在变压器输出端已经接入大地，不用在其他地方再做接地点，尤其不要把电源的中线（零线）和地网的地线接在一起。