三相（xiàng）不平衡的（de）判斷方法和處理對策

三相不平衡是電能（néng）質量的重要指標。雖然影響電力係統（tǒng）的因（yīn）素很多（duō），但（dàn）正常的不平衡（héng）大（dà）多是（shì）由於三相分量、線路參數或（huò）負荷的不對稱。由於三（sān）相負荷的因素不確定，供電點的三相電壓、電流容易不平衡，造成線損。不僅如此，還會對供電點的電機產生不良影（yǐng）響，危及電機的正（zhèng）常運行。因此，如果三相不平（píng）衡超過配（pèi）電網所能承受（shòu）的範圍，整個電力係（xì）統的安全（quán）運行就會受到影響。

(1)三（sān）相不平（píng）衡的（de）基本概念

三相不平衡是指電力（lì）係統中三相電流(或電壓)的幅值不一致，幅值差超過規定範圍。由於各相電源負載不（bú）平衡，屬（shǔ）於（yú）基（jī）波負載分配問題。三相不平衡的發生與用戶的負荷特性有關，也與電力係統規劃和負荷分配有（yǒu）關。在電網係統（tǒng）中，三（sān）相平衡主要是指三相的電壓（yā）相量大小相等，如果按照A、B、C的順序排（pái）列，它們之間的夾角為2n/3。

三（sān）相不平（píng）衡是（shì）指相量大（dà）小和角度不一致。《電能質量三相電壓允許不平衡度》(GB/T15543-1995)適用於額定交流頻率為50 Hz。在電力係統正常運行方式下，由於負序分量，PCC連接點（diǎn）的電壓不平衡。根據該標準（zhǔn），正常（cháng）運行方式下（xià）電力係統公共耦合點的不平衡度允許值為2%，短時間內不得超過4%。

三相（xiàng）電流不平衡的計算方法一（yī）般有以下兩個常用公式:

不平衡% =(最大電流-最小電流)/最大電流× 100%

不平衡%=(最大（dà）相電流-三相平均電流)/三相平均（jun1）電流（liú）× 100%

例如:

三相電流為IA=9A IB=8A IC=4A，那（nà）麽三相平（píng）均電流為7A，相電流（liú）-三相平均（jun1）電流為2A13A，取兩者中最大的，所以MAX(相電流-三（sān）相（xiàng）平均電流)=3A，所以三相（xiàng）電流不平衡=3/7。

(2)三相不平衡的原因是什麽？

三相電壓不平衡的原因很多，如單相接地、斷線諧振等。隻有正確區分它們（men），運營經理才能（néng）快速處理它們。

1.斷開（kāi）故障

如果一相斷開但未接地，或者斷路器和隔離開關的一相（xiàng）未連接，電壓互感器的保險絲熔斷，都（dōu）會造成三相參數（shù）的不對稱（chēng）。當前一個電壓等級線（xiàn）路的一相斷開（kāi）時，下一個電壓等級的電壓顯（xiǎn）示三相（xiàng）都降低，其中一相較低，另外兩相較高，但電壓值接近。當這一級（jí）別的線（xiàn）路（lù）斷開（kāi）時，斷開相（xiàng）的電壓為零，未斷開相的電壓（yā）仍（réng）為相電壓。

2.接（jiē）地故障

當線路一相斷開，一相接地時，雖然三相（xiàng）電壓不平衡，但接地後電壓值不變。單相接地可分為金屬接地和非金（jīn）屬接（jiē）地。金屬接地，故障相電（diàn）壓為零或接近零，非故障相電壓增加1.732倍，並長（zhǎng）期保（bǎo）持不變；非金屬接地，接地（dì）相電壓不為零但降低到一定值，其他兩相增加不到1.732倍。

3.共振的原因

隨著工業的快（kuài）速（sù）發展，非線性電力負荷大量增加，有些負荷（hé）不僅產生諧波，還（hái）會（huì）引起供電電（diàn）壓的（de）波動和閃（shǎn）變，甚至引起三相電壓不平衡。

諧振引起的三相電壓不平衡有兩種:

1)基頻共振

基頻類似於單相接地，即一相（xiàng）電壓降低，另兩相（xiàng）電（diàn）壓升高。查找故障原因時，很難找到故障點（diǎn）。這時可以勾選（xuǎn）特殊用戶。如果不是接地原因，可能是共（gòng）振引起的。

2)分頻（pín）諧振

另（lìng）一種是分頻（pín）諧振或高頻諧振（zhèn），特點是三（sān）相（xiàng）電壓同時上升。

另外需要注意的是，空投母線部分（fèn）線路斷電或單相接地故障消（xiāo）失時，如（rú）果有（yǒu）接地信號，且一相、兩相或三相電壓超過線（xiàn）電壓，電壓表指針撞頭同時緩慢移動，或三相電壓依次上（shàng）升超過線（xiàn）電壓，這（zhè）種情況一般是（shì）諧振引起的（de）。

4.三相負（fù）荷分配不合理

很多裝表接電的工人並（bìng）沒有三相負（fù）荷（hé）平衡（héng）的（de）專業（yè）知識，所以在接電的時候並沒有注意控製三相負荷平衡（héng），而是盲目隨意的為電路裝表，很大程度上（shàng）造成了三相負荷的不平衡。其次，我國大部分線路都是（shì）動力和照明混合使用（yòng），所以在使用單相用電設備（bèi）時，用電效率（lǜ）會降低，這種差異進一步加劇了配電變壓器三相負荷的不平衡（héng）。

5.不斷變化的電力負荷

電力負荷不穩定的原因包括頻繁的拆遷、移表或地二（èr）用電用戶增加；臨時用電和季（jì）節性用電的不穩定性。這種總量和時間上的不確定性和不集中（zhōng）性，使得用電負荷不得不隨實際情況而變化（huà）。

6.配電變壓器負荷監控的弱化。

在配電網管理中，三相負荷（hé）分配中的管理問題往往被忽視。在配電網（wǎng）檢測中，對配電（diàn）變壓器（qì）的三相負荷不定期進行檢測和調整。此（cǐ）外，造成三相不平衡的因素很多，如（rú）線路的影響和三相負載力矩的非相位。

(3)三相不平（píng）衡（héng）的危害有哪些？

1.增加線路的功率損耗。

在三相四線供電網絡中，當電流（liú）通過線（xiàn）路導體時，電能（néng）會因阻抗而損耗（hào），損耗與通過電流的平方成正比。低壓電網（wǎng）采用三相四（sì）線製供電時，由於單相負荷的存在，不可避免地會出現三相負荷（hé）不平衡（héng）的情況。三相負載不平衡運行時，中性線會有電（diàn）流流過。這（zhè）樣不僅相線損失，中性線也損失，增加了電（diàn）網線路的損耗。

2.增加配電變壓器的功率損（sǔn）耗。

配電變壓器是低壓電網的主要（yào）供電設備。當它（tā）在三相不（bú）平衡負載下運行時，會（huì）引起配電變壓器損耗的增加。因為配電變壓器的（de）功率損（sǔn）耗隨著負載（zǎi）的不平衡而變化。

3.配電變壓器的輸出減少。

配電變壓器設（shè）計時，其繞組結構按負荷平衡運行工況設計，繞組性能基本相同，各相額（é）定容（róng）量相等（děng）。配電變壓器的最大允許輸出受到每相額定容量的限製。如果配電變壓器在三相負載不平衡的情況下運行，輕（qīng）載（zǎi）相（xiàng）將有剩餘容量，從而降低配電變壓器的輸出。出（chū）力降低的（de）程度（dù）與三相負載不平（píng）衡有關。三相負荷不平衡越大，配電變壓器（qì）的輸出減（jiǎn）少越多（duō）。所以配電變壓器在三相負載不平衡運行時，其輸出容（róng）量達不到額定值（zhí），備用容量相（xiàng）應減少，過載能（néng）力也隨之減（jiǎn）少。如果配電變壓器在過載情況下運行，很容易造成配電（diàn）變壓器發熱，嚴重時甚至會造成配（pèi）電變壓器燒毀。

4.配電變壓（yā）器產生零序電流。

變（biàn）壓器在三相不平衡負荷下運行時（shí），會產生零序電（diàn）流（liú），零序電流隨三相負荷不平衡的程度而變化。不平衡越（yuè）大，零（líng）序（xù）電流越大。如果運行的配電變壓器（qì）中有零序電流，其鐵芯中就會產生零序磁通。(高壓側（cè）無零序電（diàn）流)，迫使零序磁通隻能（néng）通過罐壁和鋼構件，而鋼構件的磁導率較低。零序電流通過鋼構件時，會產生磁滯和渦流損耗，導致（zhì）配電變壓器鋼構件局部溫度升高而發熱。配電變壓器的繞組絕緣因（yīn）過熱而加速老化，導致設備壽命降（jiàng）低。同時，零序電流的存儲也會增加配電變壓器的損耗。

5、影響電（diàn）氣設備的（de）安全運行。

配電變（biàn）壓器按三相（xiàng）負荷平衡運行工況（kuàng）設計，各相繞組的電（diàn）阻、漏抗、勵磁阻抗基本（běn）相同。配電變壓器在三（sān）相負荷（hé）平衡運行時，其三相電流基本相等，配電變壓器內部各相壓降基本相同，那麽配電（diàn）變壓器輸出的三相電壓也是平衡的。如果配電變壓器在三相負荷不平衡時運行，每相輸出電（diàn）流不相等，配電變壓器內部三相（xiàng）壓降不相等，必然導致配電變壓器（qì）輸出（chū）電壓三相不平衡。

同（tóng）時（shí）配電變壓（yā）器在三相負載不平（píng）衡（héng）時運行，三相（xiàng）輸出電流不同，而中性線會有電流流過。所以中性線會（huì）有阻抗壓降，導致中性點漂移，各（gè）相相電壓會發生變化。重相的電壓降低，而輕相的電壓升（shēng）高。在不平衡電壓下供電時（shí），容易燒壞高壓接地帶的用戶用電設備，而低壓接地（dì）帶的用戶用電設備（bèi）可能無法使用。因此，三相負荷不（bú）平衡運行會嚴重危及電氣設（shè）備的安全運行。

6.電機效率降低。

當變壓器在三相負載（zǎi）不平衡的情（qíng）況下運行時，會引（yǐn）起三相輸出電壓不平衡。由於不平衡電壓有正序、負序、零序三個電壓分量，當不平衡電壓輸入電機時，負序電壓產生的旋轉磁場與正序電壓產生的旋轉磁場相反，起到製動作用。但（dàn）由於正序磁場比負序磁場強得多，所以電（diàn）機（jī）仍（réng）按正序磁場方向旋轉。但由於負序磁場（chǎng）的製動作用，會降低電（diàn）機的輸出功率，導致電機效率降（jiàng）低。同（tóng）時，電機的溫升和無功損耗也會隨著三相電壓的不平衡（héng）而增加。所以電機在三相電壓不平衡的情況下運行是非（fēi）常（cháng）不經（jīng）濟和不安全（quán）的。

(4)如何（hé）改善三相不平衡？

01

注意三相負荷的合理分配。

在（zài）三相負荷分配問題（tí）上，電力工作者在實際工（gōng）作中要認真收集和記錄相關數據，達到一定程度上能夠預測電力（lì）負荷的狀態。其次，安裝平（píng）衡裝置可以實現更好的三相平（píng）衡的分配問題。

在一些（xiē）采用低壓三相四線製的地方，可（kě）以加裝調節不平衡電流的無功補償裝置，解決電網中（zhōng）不平衡電流現象造成（chéng）的各種後果。這種裝置不僅（jǐn）可以補償係統的無功功率，還可以（yǐ）調節不（bú）平衡有功電流的影響。另外，根據（jù）實際（jì）情況中負（fù）載力矩的不同，接線方式的（de）適當（dāng）調整對三（sān）相（xiàng）負載的（de）合理分配也有一定的影響。

02

根據不平衡（héng）電流電納（nà）的補償原理，在任意確定的時刻，主要有三（sān）相不接（jiē）地的不（bú）平衡負載（zǎi），所以每一個都可以並聯同一個（gè）電阻和（hé）電容。因此，在不平衡電流治理補償理論的指導下，可以分（fèn）析不同性質的等效性，確定（dìng）相間和相對（duì）地之（zhī）間（jiān）的無功補償。

當（dāng）配電變壓器需要補償不平衡電流時，應滿足以下原則:

第一，需要注意的是，電流管理要有兩（liǎng）個內（nèi）容，一是補償功率因數，二是調整三相電流的不平衡，共（gòng）同決定補償所需的無功功率；

第二，在實際工程建設中，應采（cǎi）用全容性治理方式，區別於感性補償，避免嚴重的過補償。

第三點是考慮負載（zǎi）會隨時間變化（huà）。基於這一特性，補償量（liàng）也應根據負載的變化進行適當調整。

第（dì）四點是裝置開關和補償（cháng）設（shè）備的切換次數的限製，在設計時（shí）應戰略性地管（guǎn）理全天優化方案。總之（zhī），在設定比例調節（jiē）係統的量時，既要考慮功率因數限製，又要考慮過補償限製。

03

增加三（sān）相負載的（de）檢測和調（diào）整。

還需要（yào）設置三相負載的定期檢查工作。對三相符合性進（jìn）行合理分配和控製後，相關（guān）部門應設立檢（jiǎn）測（cè）工（gōng）作。電力的平衡不可能是絕（jué）對的，隻能（néng）是盡可能的相對平（píng）衡。在實際檢測工（gōng）作中，各部（bù）門要以國家和有關部門製定（dìng）的平衡測量指標為標準，對檢測結果進（jìn）行專業（yè）的（de）記錄和分析，並定（dìng）期檢測各相負載電流，以便及時發現一些三相不平衡現象。

測試過程中發現安全隱患時，應及時調整和修改（gǎi）。對（duì）於檢（jiǎn）測過程（chéng）中沒有發現問題的部分，也要（yào）完善警示。檢測結束後，不僅要整理分析數據，還要及時反饋。這裏的反饋主要是指根據（jù）測試結果推（tuī）斷（duàn）的三個階段的調（diào）整，以及新技術在三（sān）個階（jiē）段應用的可能性預測。通過合理的檢測和對檢測結果的深入分析，可以（yǐ）最大程度的避免不平衡現象，減少用電（diàn）事故（gù）的發生。