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仁楷電氣淺談三相電壓不平衡危害及三相電壓不平衡解決辦法
發(fā)布時間：2025-11-02 來源：合肥仁楷智能 瀏覽次數(shù)：291在工業(yè)用電中出現(xiàn)三相電壓不平衡會損害變壓器和用電設(shè)備，導(dǎo)致線損增量大，合肥仁楷智能裝備有限公司在本文對引起三相電壓不平衡的原因、三相電壓不平衡的危害和影響及解決三相電壓不平衡的方法和措施做介紹。
引起三相電壓不平衡的原因
引起三相電壓不平衡的原因有多種，如：單相接地、斷線諧振等，運(yùn)行管理人員只有將其正確區(qū)分開來，才能快速處理。
一、 斷線故障引起三相電壓不平衡
如果一相斷線但未接地，或斷路器、隔離開關(guān)一相未接通，電壓互感器保險絲熔斷均造成三相參數(shù)不對稱。上一電壓等級線路一相斷線時，下一電壓等級的電壓表現(xiàn)為三個相電壓都降低，其中一相較低，另兩相較高但二者電壓值接近。本級線路斷線時，斷線相電壓為零，未斷線相電壓仍為相電壓。
二、接地故障引起三相電壓不平衡
當(dāng)線路一相斷線并單相接地時，雖引起三相電壓不平衡，但接地后電壓值不改變。單相接地分為金屬性接地和非金屬性接地兩種。金屬性接地，故障相電壓為零或接近零，非故障相電壓升高1.732倍，且持久不變；非金屬性接地，接地相電壓不為零而是降低為某一數(shù)值，其他兩相升高不到1.732倍。
三、諧振引起三相電壓不平衡
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與閃變，甚至引起三相電壓不平衡。
諧振引起三相電壓不平衡有兩種：一種是基頻諧振，特征類似于單相接地，即一相電壓降低，另兩相電壓升高，查找故障原因時不易找到故障點(diǎn)，此時可檢查特殊用戶，若不是接地原因，可能就是諧振引起的。另一種是分頻諧振或高頻諧振，特征是三相電壓同時升高。另外，還要注意，空投母線切除部分線路或單相接地故障消失時，如出現(xiàn)接地信號，且一相、兩相或三相電壓超過線電壓，電壓表指針打到頭，并同時緩慢移動，或三相電壓輪流升高超過線電壓，遇到這種情況，一般均屬諧振引起。
三相不平衡的危害和影響
對變壓器的危害。在生產(chǎn)、生活用電中，三相負(fù)載不平衡時，使變壓器處于不對稱運(yùn)行狀態(tài)。造成變壓器的損耗增大(包括空載損耗和負(fù)載損耗)。根據(jù)變壓器運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，在運(yùn)行中的變壓器中性線電流不得超過變壓器低壓側(cè)額定電流的25%。此外，三相負(fù)載不平衡運(yùn)行會造成變壓器零序電流過大，局部金屬件升溫增高，甚至?xí)?dǎo)致變壓器燒毀。
對用電設(shè)備的影響。三相電壓不平衡的發(fā)生將導(dǎo)致達(dá)到數(shù)倍電流不平衡的發(fā)生。誘導(dǎo)電動機(jī)中逆扭矩增加，從而使電動機(jī)的溫度上升，效率下降，能耗增加，發(fā)生震動，輸出虧耗等影響。各相之間的不平衡會導(dǎo)致用電設(shè)備使用壽命縮短，加速設(shè)備部件更換頻率，增加設(shè)備維護(hù)的成本。斷路器允許電流的余量減少，當(dāng)負(fù)載變更或交替時容易發(fā)生超載、短路現(xiàn)象。中性線中流入過大的不平衡電流，導(dǎo)致中性線增粗。
對線損的影響。三相四線制結(jié)線方式，當(dāng)三相負(fù)荷平衡時線損最?。划?dāng)一相負(fù)荷重，兩相負(fù)荷輕的情況下線損增量較小；當(dāng)一相負(fù)荷重，一相負(fù)荷輕，而第三相的負(fù)荷為平均負(fù)荷的情況下線損增量較大；當(dāng)一相負(fù)荷輕，兩相負(fù)荷重的情況下線損增量最大。當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時，無論何種負(fù)荷分配情況，電流不平衡度越大，線損增量也越大。
三相不平衡的危害及解決辦法
一、三相電壓或電流不平衡等因素產(chǎn)生的主要危害：
1、旋轉(zhuǎn)電機(jī)在不對稱狀態(tài)下運(yùn)行，會使轉(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，此外反向磁場產(chǎn)生附加力矩會使電機(jī)出現(xiàn)振動；對發(fā)電機(jī)而言，在定子中還會形成一系列高次諧波。
2、引起以負(fù)序分量為啟動元件的多種保護(hù)發(fā)生誤動作，直接威脅電網(wǎng)運(yùn)行。
3、不平衡電壓使硅整流設(shè)備出現(xiàn)非特征性諧波。
4、對發(fā)電機(jī)、變壓器而言，當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時，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，將會造成負(fù)荷較大的一相過負(fù)荷，而且還會出現(xiàn)磁路不平衡致使波形畸變，設(shè)備附加損耗增加等。
二、由不對稱負(fù)荷引起的電網(wǎng)三相電壓不平衡可以采取的解決辦法
1、將不對稱負(fù)荷分散接在不同的供電點(diǎn)，以減少集中連接造成不平衡度嚴(yán)重超標(biāo)的問題。
2、使用交叉換相等辦法使不對稱負(fù)荷合理分配到各相，盡量使其平衡化。
3、加大負(fù)荷接入點(diǎn)的短路容量，如改變網(wǎng)絡(luò)或提高供電電壓級別提高系統(tǒng)承受不平衡負(fù)荷的能力。
解決三相負(fù)荷不平衡的幾點(diǎn)措施
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)中對低壓臺區(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、在對采用低壓三相四線制供電的地區(qū)，要積極爭取對有條件的配電臺區(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)，電阻值較相同長度的相線大，零線電流過大在導(dǎo)線上也會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，避免因為負(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，減低了因為發(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，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，每相用一個芯線而零線則用兩個芯線。
四、對單相負(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)荷大多為動力、照明混載，而電氣設(shè)備使用的同時率較低，這樣使得低壓三相負(fù)荷在實際運(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，供電線路長等問題，對這些地區(qū)可以考慮到對于用戶較分散、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)的單相變在低壓側(cè)可以引出380V和220V兩種電壓等級，同時在一些地區(qū)也已開展利用多臺單相變向三相負(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)荷實際測量和調(diào)整工作。配變的負(fù)荷實測工作看似簡單，但是在實際工作中有幾點(diǎn)需要注意，一是實測工作不能簡單地測量配變低壓側(cè)Ａ、B、C三相引出線的相電流，而且要測量零線上的電流，或者是測量零線（排）對地電壓，從而可以更好地比較出三相負(fù)荷的不平衡情況，二是實測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)荷實測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，要增加實測的次數(shù)，通過及時的測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。
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