三相不平衡是電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，雖然影響電力系統(tǒng)的因素有非常的多，但正常性不平衡的情況大多是因?yàn)槿嗟?a target="_blank">元器件、線路參數(shù)或負(fù)荷的不對(duì)稱。由于三相負(fù)荷的因素是不一定的，所以供電點(diǎn)的三相電壓和電流極易出現(xiàn)三相不平衡的現(xiàn)象，損耗線路。不僅如此，其對(duì)供電點(diǎn)上的電動(dòng)機(jī)也會(huì)造成一些不利的影響，嚴(yán)重危害電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。本文首先介紹了三相電流不平衡的主要危害，其次闡述了三相負(fù)荷不平衡的危害，最后介紹了三相不平衡如何治理的措施，具體的跟隨小編一起來了解一下。

　　三相電流不平衡的主要危害

　　1、旋轉(zhuǎn)電機(jī)在不對(duì)稱狀態(tài)下運(yùn)行，會(huì)使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生附加損耗及發(fā)熱，從而引起電機(jī)整體或局部升溫，此外反向磁場(chǎng)產(chǎn)生附加力矩會(huì)使電機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)。 對(duì)發(fā)電機(jī)而言，在定子中還會(huì)形成一系列高次諧波。

　　2、引起以負(fù)序分量為啟動(dòng)元件的多種保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)作，直接威脅電網(wǎng)運(yùn)行。

　　3、對(duì)發(fā)電機(jī)、變壓器而言，當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，如控制最大相電流為額定值，則其余兩相就不能滿載，因而設(shè)備利用率下降，反之如要維持額定容量，將會(huì)造成負(fù)荷較大的一相過負(fù)荷，而且還會(huì)出現(xiàn)磁路不平衡致使波形畸變，設(shè)備附加損耗增加等。

　　三相負(fù)荷不平衡的危害

　　1、對(duì)配電變壓器的影響

　?。?）三相負(fù)荷不平衡將增加變壓器的損耗：

　　變壓器的損耗包括空載損耗和負(fù)荷損耗。正常情況下變壓器運(yùn)行電壓基本不變，即空載損耗是一個(gè)恒量。而負(fù)荷損耗則隨變壓器運(yùn)行負(fù)荷的變化而變化，且與負(fù)荷電流的平方成正比。當(dāng)三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行時(shí)，變壓器的負(fù)荷損耗可看成三只單相變壓器的負(fù)荷損耗之和。

　　從數(shù)學(xué)定理中我們知道：假設(shè)a、b、c 3個(gè)數(shù)都大于或即是零，那么a+b+c≥33√abc　。

　　當(dāng)a=b=c時(shí)，代數(shù)和a+b+c取得最小值：a+b+c＝33√abc　。

　　因此我們可以假設(shè)變壓器的三相損耗分別為：Qa＝Ia2 R、Qb= Ib2 R 、Qc =Ic2 R，式中Ia、Ib、Ic分別為變壓器二次負(fù)荷相電流，R為變壓器的相電阻。則變壓器的損耗表達(dá)式如下：

　　Qa+Qb+Qc≥33√［（Ia2 R）（Ib2 R）（Ic2 R）］

　　由此可知，變壓器的在負(fù)荷不變的情況下，當(dāng)Ia=Ib=Ic時(shí)，即三相負(fù)荷達(dá)到平衡時(shí)，變壓器的損耗最小。

　　則變壓器損耗：

　　當(dāng)變壓器三相平衡運(yùn)行時(shí)，即Ia=Ib=Ic=I時(shí)，Qa＋Qb＋Qc=3I2R；

　　當(dāng)變壓器運(yùn)行在最大不平衡時(shí)，即Ia=3I，Ib=Ic＝0時(shí)，Qa=（3I）2R=9I2R=3（3I2R）；

　　即最大不平衡時(shí)的變損是平衡時(shí)的3倍。

　?。?）三相負(fù)荷不平衡可能造成燒毀變壓器的嚴(yán)重后果：

　　上述不平衡時(shí)重負(fù)荷相電流過大（增為3倍），超載過多，可能造成繞組和變壓器油的過熱。繞組過熱，盡緣老化加快；變壓器油過熱，引起油質(zhì)劣化，迅速降低變壓器的盡緣性能，減少變壓器壽命（溫度每升高8℃，使用年限將減少一半），甚至燒毀繞組。

　?。?）三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行會(huì)造成變壓器零序電流過大，局部金屬件溫升增高：

　　在三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行下的變壓器，必然會(huì)產(chǎn)生零序電流，而變壓器內(nèi)部零序電流的存在，會(huì)在鐵芯中產(chǎn)生零序磁通，這些零序磁通就會(huì)在變壓器的油箱壁或其他金屬構(gòu)件中構(gòu)成回路。但配電變壓器設(shè)計(jì)時(shí)不考慮這些金屬構(gòu)件為導(dǎo)磁部件，則由此引起的磁滯和渦流損耗使這些部件發(fā)熱，致使變壓器局部金屬件溫度異常升高，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致變壓器運(yùn)行事故。

　　2、對(duì)高壓線路的影響

　?。?）增加高壓線路損耗：

　　低壓側(cè)三相負(fù)荷平衡時(shí)，6～10k V高壓側(cè)也平衡，設(shè)高壓線路每相的電流為I，其功率損耗為： ΔP1 = 3I2R

　　低壓電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡將反映到高壓側(cè)，在最大不平衡時(shí)，高壓對(duì)應(yīng)相為1.5I，另外兩相都為0.75 I，功率損耗為：

　　ΔP2 = 2（0.75I）2R＋（1.5I）2R = 3.375I2R =1.125（3I2R）；

　　即高壓線路上電能損耗增加12.5％。

　?。?）增加高壓線路跳閘次數(shù)、降低開關(guān)設(shè)備使用壽命：

　　我們知道高壓線途經(jīng)流故障占相當(dāng)比例，其原因是電流過大。低壓電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡可能引起高壓某相電流過大，從而引起高壓線途經(jīng)流跳閘停電，引發(fā)大面積停電事故，同時(shí)變電站的開關(guān)設(shè)備頻繁跳閘將降低使用壽命。

　　3、對(duì)配電屏和低壓線路的影響

　?。?）三相負(fù)荷不平衡將增加線路損耗：

　　三相四線制供電線路，把負(fù)荷均勻分配到三相上，設(shè)每相的電流為I，中性線電流為零，其功率損耗為： ΔP1 = 3I2R

　　在最大不平衡時(shí)，即某相為3I，另外兩相為零，中性線電流也為3I，功率損耗為：

　　ΔP2 = 2（3I）2R = 18I2R = 6（3I2R）；

　　即最大不平衡時(shí)的電能損耗是平衡時(shí)的6倍，換句話說，若最大不平衡時(shí)每月?lián)p失1200 kWh，則平衡時(shí)只損失200 kWh，由此可知調(diào)整三相負(fù)荷的降損潛力。

　?。?）三相負(fù)荷不平衡可能造成燒斷線路、燒毀開關(guān)設(shè)備的嚴(yán)重后果：

　　上述不平衡時(shí)重負(fù)荷相電流過大（增為3倍），超載過多。由于發(fā)熱量Q＝0.24I2Rt，電流增為3倍，則發(fā)熱量增為9倍，可能造成該相導(dǎo)線溫度直線上升，以致燒斷。且由于中性線導(dǎo)線截面一般應(yīng)是相線截面的50％，但在選擇時(shí)，有的往往偏小，加上接頭質(zhì)量不好，使導(dǎo)線電阻增大。中性線燒斷的幾率更高。

　　同理在配電屏上，造成開關(guān)重負(fù)荷相燒壞、接觸器重負(fù)荷相燒壞，因而整機(jī)損壞等嚴(yán)重后果。

　　4、對(duì)供電企業(yè)的影響

　　供電企業(yè)直管到戶，低壓電網(wǎng)損耗大，將降低供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，甚至造成供電企業(yè)虧損經(jīng)營(yíng)。農(nóng)電工承包臺(tái)區(qū)線損，線損高農(nóng)電工獎(jiǎng)金被扣發(fā)，甚至連工資也得不到，必然影響農(nóng)電工情緒，輕則工作消極，重則為了得到錢違法犯罪。

　　變壓器燒毀、線路燒斷、開關(guān)設(shè)備燒壞，一方面增大供電企業(yè)的供電本錢，另一方面停電檢驗(yàn)、購(gòu)貨更換造成長(zhǎng)時(shí)間停電，少供電量，既降低供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，又影響供電企業(yè)的聲譽(yù)。

　　5、對(duì)用戶的影響

　　三相負(fù)荷不平衡，一相或兩相畸重，必將增大線路中的電壓降，降低電能質(zhì)量，影響用戶的電器使用。

　　變壓器燒毀、線路燒斷、開關(guān)設(shè)備燒壞，影響用戶供電，輕則帶來不便，重則造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，如停電造成養(yǎng)殖的動(dòng)植物死亡，或不能按合同供貨被懲罰等。中性線燒斷還可能造成用戶大量低壓電器被燒毀的事故。

　　三相不平衡如何治理

　　一、重視低壓配電網(wǎng)的規(guī)劃工作，加強(qiáng)與地方政府規(guī)劃等部門的工作溝通，避免配電網(wǎng)建設(shè)無序，尤其避免在低壓配電網(wǎng)中出現(xiàn)頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳的局面，在配電網(wǎng)建設(shè)和改造當(dāng)中對(duì)低壓臺(tái)區(qū)進(jìn)行合理的分區(qū)分片供電，配變布點(diǎn)盡量接近負(fù)荷中心，避免扇型供電和迂回供電，配電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)要遵循“小容量、多布點(diǎn)、短半徑”的配變選址原則。

　　二、在對(duì)采用低壓三相四線制供電的地區(qū)，要積極爭(zhēng)取對(duì)有條件的配電臺(tái)區(qū)采用3芯或者4芯電纜或者用低壓集束導(dǎo)線供電至用戶端，這樣可以在低壓線路施工中最大程度的避免三相負(fù)荷出現(xiàn)偏相的出現(xiàn)，同時(shí)要做好低壓裝表工作，單相電表在A、B、C三相的分布盡量均勻，避免出現(xiàn)單相電只掛接在一相或者兩相上，在線路末端造成負(fù)荷偏相。

　　三、在低壓配電網(wǎng)零線采用多點(diǎn)接地，降低零線電能損耗。

　　目前由于三相負(fù)荷的分布不平衡，導(dǎo)致了零線出現(xiàn)電流，按照規(guī)程要求零線電流不得超過相線電流的25%，在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，由于零線導(dǎo)線截面較細(xì)，電阻值較相同長(zhǎng)度的相線大，零線電流過大在導(dǎo)線上也會(huì)造成一定比例的電能損耗，所以建議在低壓配電網(wǎng)公用主零線采用多點(diǎn)接地，降低零線電能損耗，避免因?yàn)樨?fù)荷不平衡出現(xiàn)的零線電流產(chǎn)生的電壓嚴(yán)重危及人身安全，而且通過多點(diǎn)接地，減低了因?yàn)榘l(fā)熱等原因造成的零線斷股斷線，使得用戶使用的相電壓升高，損壞家用電器。此外對(duì)于零線損耗問題，在目前一般低壓電纜中，零線的截面為相線的1/2，電阻值大造成了在三相負(fù)荷不平衡時(shí)，零線損耗加大，為此可以考慮到適當(dāng)增大零線的導(dǎo)線截面，例如采用五芯電纜，每相用一個(gè)芯線而零線則用兩個(gè)芯線。

　　四、對(duì)單相負(fù)荷占較大比重的供電地區(qū)積極推廣單相變供電。

　　目前在城市居民小區(qū)內(nèi)大部分的負(fù)載電器是采用單相電，由于線路負(fù)荷大多為動(dòng)力、照明混載，而電氣設(shè)備使用的同時(shí)率較低，這樣使得低壓三相負(fù)荷在實(shí)際運(yùn)行中的不平衡的幅度更大。另外從目前農(nóng)村的生活用電情況看，在很多欠發(fā)達(dá)和不發(fā)達(dá)地區(qū)的農(nóng)村存在著人均用電量小，居住分散，供電線路長(zhǎng)等問題，對(duì)這些地區(qū)可以考慮到對(duì)于用戶較分散、用電負(fù)荷主要以照明為主、負(fù)荷不大的情況，采用采用單相變壓器供電的方式，以達(dá)減少損耗和建設(shè)資金的目的。目前單相變壓器損耗比同容量三相變壓器減少15％～20％，有的廠家生產(chǎn)的單相變?cè)诘蛪簜?cè)可以引出380V和220V兩種電壓等級(jí)，同時(shí)在一些地區(qū)也已開展利用多臺(tái)單相變向三相負(fù)荷供電的試點(diǎn)，為使用單相變供電提供了更加廣闊的空間。

　　五、積極開展變壓器負(fù)荷實(shí)際測(cè)量和調(diào)整工作。

　　配變的負(fù)荷實(shí)測(cè)工作看似簡(jiǎn)單，但是在實(shí)際工作中有幾點(diǎn)需要注意，一是實(shí)測(cè)工作不能簡(jiǎn)單地測(cè)量配變低壓側(cè)Ａ、B、C三相引出線的相電流，而且要測(cè)量零線上的電流，或者是測(cè)量零線（排）對(duì)地電壓，從而可以更好地比較出三相負(fù)荷的不平衡情況，二是實(shí)測(cè)工作要向低壓配電線路的末端和分支端延伸，這樣可以進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)不平衡負(fù)荷的出現(xiàn)地點(diǎn)，確定調(diào)荷點(diǎn)，三是負(fù)荷實(shí)測(cè)工作既要定期開展也要不定期開展，尤其是在大的用戶負(fù)荷投運(yùn)和在高峰負(fù)荷期間，要增加實(shí)測(cè)的次數(shù)，通過及時(shí)的測(cè)量配變低壓出線和接近用戶端的低壓線路電流，便于準(zhǔn)確地了解設(shè)備的運(yùn)行情況，做好負(fù)荷的均衡合理分配。