艾耐電氣（常州）有限公司
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閱讀：188發布時間：2025-3-4
電力系統中有一個專用術語叫：三相不平衡。顧名思義：三相不平衡是由于三相負載不平衡以及系統元件三相參數不對稱所致。電力系統三相電壓平衡的狀況是電能質量的主要指標之一。三相不平衡將導致旋轉電機附加發熱和振動,變壓器漏磁增加和局部過熱,電網線損增大以及多種保護和自動裝置誤動等等。那么三相不平衡會有哪些危害呢？
A、增加線路電能損耗
在三相四線制供電網絡中，電流通過線路導線時，因存在阻抗必將產生電能損耗，其損耗與通過電流的平方成正比。當低壓電網以三相四線制供電時，由于有單相負載存在，造成三相負載不平衡在所難免。當三相負載不平衡運行時，中性線即有電流通過。這樣不但相線有損耗，而且中性線也產生損耗，從而整體增加了電網線路的損耗。
B、增加配電變壓器電能損耗
配電變壓器是低壓電網的供電主設備，當其在三相負載不平衡工況下運行時，將會造成配變損耗的增加。因為配變的功率損耗是隨負載的不平衡度變化而變化的。
C、配變出力減少
配變設計時，其繞組結構是按負載平衡運行工況設計的，其繞組性能基本一致，各相額定容量相等。配變的允許出力要受到每相額定容量的限制。假如當配變處于三相負載不平衡工況下運行，負載輕的一相就有富余容量，從而使配變的出力減少。其出力減少程度與三相負載的不平衡度有關。三相負載不平衡越大，配變出力減少越多。為此，配變在三相負載不平衡時運行，其輸出的容量就無法達到額定值，其備用容量亦相應減少，過載能力也降低。假如配變在過載工況下運行，即極易引發配變發熱，嚴重時甚至會造成配變燒損。
D、配變產生零序電流
配變在三相負載不平衡工況下運行，將產生零序電流，該電流將隨三相負載不平衡的程度而變化，不平衡度越大，則零序電流也越大。運行中的配變若存在零序電流，則其鐵芯中將產生零序磁通。(高壓側沒有零序電流)這迫使零序磁通只能以油箱壁及鋼構件作為通道通過，而鋼構件的導磁率較低，零序電流通過鋼構件時，即要產生磁滯和渦流損耗，從而使配變的鋼構件局部溫度升高發熱。配變的繞組絕緣因過熱而加快老化，導致設備壽命降低。同時，零序電流的存也會增加配變的損耗。
E、影響用電設備安全運行
配變是根據三相負載平衡運行工況設計的，其每相繞組的電阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。當配變在三相負載平衡時運行，其三相電流基本相等，配變內部每相壓降也基本相同，則配變輸出的三相電壓也是平衡的。假如配變在三相負載不平衡時運行，其各相輸出電流就不相等，其配變內部三相壓降就不相等，這必將導致配變輸出電壓三相不平衡。
同時，配變在三相負載不平衡時運行，三相輸出電流不一樣，而中性線就會有電流通過。因而使中性線產生阻抗壓降，從而導致中性點漂移，致使各相相電壓發生變化。負載重的一相電壓降低，而負載輕的一相電壓升高。在電壓不平衡狀況下供電，即容易造成電壓高的一相接帶的用戶用電設備燒壞，而電壓低的一相接帶的用戶用電設備則可能無法使用。所以三相負載不平衡運行時，將嚴重危及用電設備的正常運行。
F、電動機效率降低
配變在三相負載不平衡工況下運行，將引起輸出電壓三相不平衡。由于不平衡電壓存在著正序、負序、零序三個電壓分量，當這種不平衡的電壓輸入電動機后，負序電壓產生旋轉磁場與正序電壓產生的旋轉磁場相反，起到制動作用。但由于正序磁場比負序磁場要強得多，電動機仍按正序磁場方向轉動。而由于負序磁場的制動作用，必將引起電動機輸出功率減少，從而導致電動機效率降低。同時，電動機的溫升和無功損耗，也將隨三相電壓的不平衡度而增大。所以電動機在三相電壓不平衡狀況下運行，不僅耗能增加還很危險。
圖示：生產中的三相不平衡模塊車間
那么，既然三相不平衡有這么多的危害，讓我們找出引起三相不平衡的罪魁禍首！
A、斷線故障
系統出現斷線故障但未接地，或斷路器、隔離開關某相未接通，電壓互感器熔斷器熔斷均會造成三相參數不平衡，故障相電壓為零，非故障相電壓正常，此時三相用電設備處于缺相運行狀態。
B、接地故障
當中性點不直接接地系統出現斷線并接地時，雖引起三相電壓不平衡，但接地后線電壓值不改變。單相接地分為金屬性接地和非金屬性接地兩種。發生金屬性接地時，故障相電壓為零或接近零，非故障相電壓升高線電壓，且持久不變；發生非金屬性接地時，故障相與大地間存在拉弧，接地相電壓不為零而是降低為某一數值，其他兩相電壓升高不到√3倍，由于拉弧現象的存在，會有拉弧過電壓。
C、系統諧振
隨著工業的飛速發展，非線性電力負荷大量增加，某些負荷不僅產生諧波，還引起供電電壓波動與閃變，甚至引起三相電壓不平衡。
D、三相負荷的不合理分配
我國的大多數用電系統都是動力系統和照明混系統共用的變壓器，前期設計沒有考慮到負荷的平均分配或者在設備開啟時沒有按設計要求三相平均使用，很大程度上造成了三相負荷的不平衡。
E、三相設備的缺相運行
三相負載由于故障原因某相停止工作或者工作不正常，此時三相電流不平衡，設備的噪音不正常。
F、對于配變負荷的監視力度的削弱
在配電網的管理上，經常會忽略三相負荷分配中的管理問題。在配電網的檢測上，對配電變壓器的三相負荷也沒有進行定期的檢測和調整。
理想的三相波形圖與不平衡時的三相波形圖
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