搞定 N 线电流难题，ANSNP 中线保护器让用电更安心

安科瑞 王晶淼 咨询家Acrel-wjm

一、为什么N线电流会过大？

在理想的三相平衡系统中，三相电流相位互差120°，理论上在中性线上会相互抵消，N线电流为零。但在实际应用中，N线电流过大主要由以下两个原因造成：

三相负载严重不平衡：这是常见原因。当连接到A、B、C三相的单相负载（如照明、插座、办公设备）功率差异巨大时，不平衡的电流无法完全抵消，剩余的电流就会汇流到中性线上。

三次及其奇数倍谐波（特别是3次谐波）：这是现代建筑中日益严重的问题。大量的非线性负载（如电脑、LED灯、变频器、UPS、开关电源等）会产生丰富的高次谐波。其中，3次、9次、15次等谐波（称为“零序谐波”）在三相系统中相位相同，它们不仅不会在中性线上抵消，反而会叠加。这使得即使在三相负载平衡的情况下，N线电流也可能达到相线电流的1.5倍甚至2倍以上。

二、N线电流过大的主要影响与危害

主要体现在以下几个方面：

1. 过热与火灾风险

导线过热：根据焦耳定律（P = I²R），导线发热量与电流的平方成正比。N线电流过大，会导致N线本身严重发热。

绝缘老化：长期过热会加速N线绝缘层的老化、变脆甚至熔化，引发短路。

连接点故障：过大的电流会使N线上的接线端子、开关触点等连接部位温度异常升高，产生氧化、松动甚至熔焊，成为潜在的火灾点火源。

汇流排过热：配电柜中的N线汇流排也会因过大电流而整体升温，影响整个系统的安全。

2. 电能质量下降与能源浪费

增加线路损耗：N线上的额外电流会产生额外的功率损耗（I²R损耗），这些损耗以热量的形式白白浪费掉，导致电费增加，能源利用效率降低。

电压畸变与不稳定：过大的N线电流会在输电线路上产生更大的压降，可能导致系统零点漂移，使得各相负载的电压不稳定，影响敏感设备的正常运行。

3. 电气设备损坏

变压器过热和损坏：谐波电流，尤其是3次谐波，会在变压器绕组中形成环流，导致变压器铁芯和绕组额外发热，效率降低，容量下降，长期运行会缩短变压器寿命，甚至烧毁。这是N线电流过大对系统核心设备的典型危害。

对保护电器的影响：

断路器误动或拒动：传统的断路器只检测相线的电流（正弦波基波），可能无法检测到N线上因谐波而产生的大电流，因此不会跳闸（拒动），无法提供有效保护。在某些情况下，谐波也可能导致断路器误判而跳闸。

漏电保护器（RCD）误动作：某些高频谐波可能会干扰电子式漏电保护器的工作，导致其误跳闸。

4. 系统故障风险增加

N线断路后果很严重：在TN-S或TN-C-S系统中，如果因过热、机械损伤等原因导致N线断开，而系统又存在严重的不平衡，负载轻的那相电压会急剧升高，负载重的那相电压会急剧降低。电压升高的相会瞬间烧毁该相上所接的所有单相设备（如电脑、电视、灯具等），造成巨大的财产损失。

三、ANSNP系列中线安防保护器

ANSNP系列中线安防保护器并联在含谐波负载的低压配电系统中，能够对动态变化的谐波电流进行快速实时的跟踪和补偿。中线安防保护器的基本原理为：通过电流检测环节采集系统中性线上各次谐波电流，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，生成谐波电流指令，通过功率执行器件输出与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，补偿电流注入中性线，实现消除中性线电流的目的。

产品功能

● 对末端回路电流进行检测、分析，治理谐波及三相不平衡，可治理由3N次谐波和三相不平衡造成的N线电流过大问题，消除其造成的电气火灾安全隐患；

● 实现系统N线电流治理，同时具备谐波电流、无功功率、杂散电流、系统电流突变，谐波电流突变的遏制功能；

● 系统节能功能；降低系统线缆损耗,降低系统由于集肤效应引起的损耗问题，实现综合节能。同时可以提高系统的元件使用寿命，降低维修成本；

● 无线数据传输功能及手机APP交互功能。

产品证书

安防认证、上电科型式试验

四、应用案例

江苏某制造企业由于存在大量的LED照明灯具和可控硅调功器控制的电加热设备致使产生大量的3次谐波，N线电流可达500A左右，线缆和断路器发热异常，现场的生产设备受到严重影响，生产效率下降。现场18个末端治理点位，以某个末端配电箱为例进行N线治理测试。

治理前后对比

现场情况：加热管投入运行少，功率小，电流小，此时N线电流120A左右；加热管投入运行多，35%功率运行，N线电流较大，可达480A左右。

设备配置：1台ANSNP100壁挂模块。

治理效果：

● N线电流减小。3次和9谐波电流由治理之前的109.86A和35.66A降低到3.95和3.3A，ANSNP对于N线电流中3次谐波的治理能力补偿率在97%及以上，符合前期预期的治理要求；

● 线缆和断路器的温度降低。

审核编辑 黄宇