艾耐電氣（常州）有限公司
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閱讀：121發(fā)布時(shí)間：2025-3-4
電力系統(tǒng)中有一個(gè)專用術(shù)語叫：三相不平衡。顧名思義：三相不平衡是由于三相負(fù)載不平衡以及系統(tǒng)元件三相參數(shù)不對(duì)稱所致。電力系統(tǒng)三相電壓平衡的狀況是電能質(zhì)量的主要指標(biāo)之一。三相不平衡將導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)電機(jī)附加發(fā)熱和振動(dòng),變壓器漏磁增加和局部過熱,電網(wǎng)線損增大以及多種保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)等等。那么三相不平衡會(huì)有哪些危害呢？
A、增加線路電能損耗
在三相四線制供電網(wǎng)絡(luò)中，電流通過線路導(dǎo)線時(shí)，因存在阻抗必將產(chǎn)生電能損耗，其損耗與通過電流的平方成正比。當(dāng)?shù)蛪弘娋W(wǎng)以三相四線制供電時(shí)，由于有單相負(fù)載存在，造成三相負(fù)載不平衡在所難免。當(dāng)三相負(fù)載不平衡運(yùn)行時(shí)，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(chǎn)生損耗，從而整體增加了電網(wǎng)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(wǎng)的供電主設(shè)備，當(dāng)其在三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行時(shí)，將會(huì)造成配變損耗的增加。因?yàn)榕渥兊墓β蕮p耗是隨負(fù)載的不平衡度變化而變化的。
C、配變出力減少
配變?cè)O(shè)計(jì)時(shí)，其繞組結(jié)構(gòu)是按負(fù)載平衡運(yùn)行工況設(shè)計(jì)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(dāng)配變處于三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行，負(fù)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(fù)載的不平衡度有關(guān)。三相負(fù)載不平衡越大，配變出力減少越多。為此，配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡時(shí)運(yùn)行，其輸出的容量就無法達(dá)到額定值，其備用容量亦相應(yīng)減少，過載能力也降低。假如配變?cè)谶^載工況下運(yùn)行，即極易引發(fā)配變發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐膳渥儫龘p。
D、配變產(chǎn)生零序電流
配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡工況下運(yùn)行，將產(chǎn)生零序電流，該電流將隨三相負(fù)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(yùn)行中的配變?nèi)舸嬖诹阈螂娏鳎瑒t其鐵芯中將產(chǎn)生零序磁通。(高壓側(cè)沒有零序電流)這迫使零序磁通只能以油箱壁及鋼構(gòu)件作為通道通過，而鋼構(gòu)件的導(dǎo)磁率較低，零序電流通過鋼構(gòu)件時(shí)，即要產(chǎn)生磁滯和渦流損耗，從而使配變的鋼構(gòu)件局部溫度升高發(fā)熱。配變的繞組絕緣因過熱而加快老化，導(dǎo)致設(shè)備壽命降低。同時(shí)，零序電流的存也會(huì)增加配變的損耗。
E、影響用電設(shè)備安全運(yùn)行
配變是根據(jù)三相負(fù)載平衡運(yùn)行工況設(shè)計(jì)的，其每相繞組的電阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。當(dāng)配變?cè)谌嘭?fù)載平衡時(shí)運(yùn)行，其三相電流基本相等，配變內(nèi)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?cè)谌嘭?fù)載不平衡時(shí)運(yùn)行，其各相輸出電流就不相等，其配變內(nèi)部三相壓降就不相等，這必將導(dǎo)致配變輸出電壓三相不平衡。
同時(shí)，配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡時(shí)運(yùn)行，三相輸出電流不一樣，而中性線就會(huì)有電流通過。因而使中性線產(chǎn)生阻抗壓降，從而導(dǎo)致中性點(diǎn)漂移，致使各相相電壓發(fā)生變化。負(fù)載重的一相電壓降低，而負(fù)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(shè)備燒壞，而電壓低的一相接帶的用戶用電設(shè)備則可能無法使用。所以三相負(fù)載不平衡運(yùn)行時(shí)，將嚴(yán)重危及用電設(shè)備的正常運(yùn)行。
F、電動(dòng)機(jī)效率降低
配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡工況下運(yùn)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(fù)序、零序三個(gè)電壓分量，當(dāng)這種不平衡的電壓輸入電動(dòng)機(jī)后，負(fù)序電壓產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與正序電壓產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相反，起到制動(dòng)作用。但由于正序磁場(chǎng)比負(fù)序磁場(chǎng)要強(qiáng)得多，電動(dòng)機(jī)仍按正序磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。而由于負(fù)序磁場(chǎng)的制動(dòng)作用，必將引起電動(dòng)機(jī)輸出功率減少，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)效率降低。同時(shí)，電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)在三相電壓不平衡狀況下運(yùn)行，不僅耗能增加還很危險(xiǎn)。
圖示：生產(chǎn)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?zhǔn)祝?/p>
A、斷線故障
系統(tǒng)出現(xiàn)斷線故障但未接地，或斷路器、隔離開關(guān)某相未接通，電壓互感器熔斷器熔斷均會(huì)造成三相參數(shù)不平衡，故障相電壓為零，非故障相電壓正常，此時(shí)三相用電設(shè)備處于缺相運(yùn)行狀態(tài)。
B、接地故障
當(dāng)中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)出現(xiàn)斷線并接地時(shí)，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(fā)生金屬性接地時(shí)，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(fā)生非金屬性接地時(shí)，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(shù)值，其他兩相電壓升高不到√3倍，由于拉弧現(xiàn)象的存在，會(huì)有拉弧過電壓。
C、系統(tǒng)諧振
隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，非線性電力負(fù)荷大量增加，某些負(fù)荷不僅產(chǎn)生諧波，還引起供電電壓波動(dòng)與閃變，甚至引起三相電壓不平衡。
D、三相負(fù)荷的不合理分配
我國的大多數(shù)用電系統(tǒng)都是動(dòng)力系統(tǒng)和照明混系統(tǒng)共用的變壓器，前期設(shè)計(jì)沒有考慮到負(fù)荷的平均分配或者在設(shè)備開啟時(shí)沒有按設(shè)計(jì)要求三相平均使用，很大程度上造成了三相負(fù)荷的不平衡。
E、三相設(shè)備的缺相運(yùn)行
三相負(fù)載由于故障原因某相停止工作或者工作不正常，此時(shí)三相電流不平衡，設(shè)備的噪音不正常。
F、對(duì)于配變負(fù)荷的監(jiān)視力度的削弱
在配電網(wǎng)的管理上，經(jīng)常會(huì)忽略三相負(fù)荷分配中的管理問題。在配電網(wǎng)的檢測(cè)上，對(duì)配電變壓器的三相負(fù)荷也沒有進(jìn)行定期的檢測(cè)和調(diào)整。
理想的三相波形圖與不平衡時(shí)的三相波形圖
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