三相不平衡的原因、危害以及解決措施
三相不平衡是電能(néng)質量的一個重要指标，雖然影響電力系統的因素有很多，但正常性不平衡的情況大多是因爲三相元件、線路參數或負荷不對(duì)稱。由于三相負荷的因素是不一定的，所以供電點的三相電壓和電流極易出現不平衡的現象，損耗線路。不僅如此，其對(duì)供電點上的電動機也會造成(chéng)不利的影響，危害電動機的正常運行。
配電網三相不平衡的原因
1、三相負荷的不合理分配。
很多的裝表接電的工作人員并沒(méi)有專業的對(duì)于三相負荷平衡的知識概念，因此在接電的時候并沒(méi)有注意到要控制三相負荷平衡，隻是盲目和随意的進(jìn)行電路的接電荷裝表，這(zhè)在很大程度上造成(chéng)了三相負荷的不平衡。
其次，我國(guó)的大多數電路都(dōu)是動力和照明混爲一體的，所以在使用單相的用電設備時，用電的效率就會降低，這(zhè)樣的差異進(jìn)一步加劇了配電變壓器三相負荷的不平衡狀況。
2、用電負荷的不斷變化。
造成(chéng)用電負荷不穩定的原因包括了地II經(jīng)常出現的拆遷，移表或者用電用戶的增加；臨時用電和季節性用電的不穩定性。這(zhè)樣在總量上和時間上的不确定和不集中性使得用電的負荷也不得不跟随實際情況而變化。
3、對(duì)于配變負荷的監視力度的削弱。
在配電網的管理上，經(jīng)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(duì)配電變壓器的三相負荷也沒(méi)有進(jìn)行定期的檢測和調整。除此之外，還(hái)有很多因素造成(chéng)了三相不平衡的現象，例如線路的影響以及三相負荷矩的不相等等。
三相不平衡的危害
1、增加線路的電能(néng)損耗
在三相四線制供電網絡中，電流通過(guò)線路導線時，因存在阻抗必將(jiāng)産生電能(néng)損耗，其損耗與通過(guò)電流的平方成(chéng)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(chéng)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(guò)。這(zhè)樣不但相線有損耗，而且中性線也産生損耗，從而增加了電網線路的損耗。
2、增加配電變壓器的電能(néng)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(jiāng)會造成(chéng)配變損耗的增加。因爲配變的功率損耗是随負載的不平衡度而變化的。
3、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(néng)基本一緻，各相額定容量相等。配變的最大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餘容量，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。
爲此，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(guò)載能(néng)力也降低。假如配變在過(guò)載工況下運行，即極易引發(fā)配變發(fā)熱，嚴重時甚至會造成(chéng)配變燒損。
配變産生零序電流
配變在三相負載不平衡工況下運行，將(jiāng)産生零序電流，該電流將(jiāng)随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(jiāng)産生零序磁通。
(高壓側沒(méi)有零序電流)這(zhè)迫使零序磁通隻能(néng)以油箱壁及鋼構件作爲通道(dào)通過(guò)，而鋼構件的導磁率較低，零序電流通過(guò)鋼構件時，即要産生磁滞和渦流損耗，從而使配變的鋼構件局部溫度升高發(fā)熱。配變的繞組絕緣因過(guò)熱而加快老化，導緻設備壽命降低。同時，零序電流的存也會增加配變的損耗。
5、影響用電設備的安全運行
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緻。當配變在三相負載平衡時運行，其三相電流基本相等，配變内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，其配變内部三相壓降就不相等，這(zhè)必將(jiāng)導緻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(guò)。
因而使中性線産生阻抗壓降，從而導緻中性點漂移，緻使各相相電壓發(fā)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(chéng)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(néng)無法使用。所以三相負載不平衡運行時，將(jiāng)嚴重危及用電設備的安全運行。
6、電動機效率降低
配變在三相負載不平衡工況下運行，將(jiāng)引起(qǐ)輸出電壓三相不平衡。由于不平衡電壓存在着正序、負序、零序三個電壓分量，當這(zhè)種(zhǒng)不平衡的電壓輸入電動機後(hòu)，負序電壓産生旋轉磁場與正序電壓産生的旋轉磁場相反，起(qǐ)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(xiàng)轉動。而由于負序磁場的制動作用，必將(jiāng)引起(qǐ)電動機輸出功率減少，從而導緻電動機效率降低。同時，電動機的溫升和無功損耗，也將(jiāng)随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，是非常不經(jīng)濟和不安全的。
改進(jìn)配電網三相不平衡的技術
1、注重對(duì)三相負荷的合理分配
在對(duì)三相負荷的分配問題上，電力工作人員應當在實際的工作中將(jiāng)相關的數據進(jìn)行認真的采集和記錄，達到能(néng)夠在一定程度上預測用電負荷的狀态。其次，可以通過(guò)裝設平衡裝置的方式來達到更好(hǎo)三相平衡的分配問題。
2、對(duì)三相負荷中不平衡電流的治理方法
根據不平衡電流電納的補償原理，在任何一個可以确定的時刻，主要出現了三相不接地的不平衡負載，那麼(me)他們中的每一個相負載都(dōu)可以同一個電阻和電容形成(chéng)并聯的形式。
因此，在不平衡電流治理電納補償理論的指導下，可以將(jiāng)不同性質符合的等效進(jìn)行分析，确定相間和相對(duì)地的無功補償量。當配電變壓器要進(jìn)行不平衡電流的補償時，應該滿足一下的幾點原則。一是需要注意到電流的治理應當有兩(liǎng)個内容，一個是補償功率因數，一個是調節三相電流不平衡，這(zhè)兩(liǎng)者共同确定了補償所需要的無功功率。
第二點，在實際的工程施工時，應當采用全容性的治理方式，與電感補償相區分，避免出現嚴重過(guò)補償的情況。
第三點是需要考慮到負荷是會随着時間的變化而變化的，基于這(zhè)種(zhǒng)特性，補償量也應該根據負荷的變化進(jìn)行适當的調整。
第四點表現在裝置開(kāi)關和補償設備的投切次數的限制，要在設計時將(jiāng)全天的優化方案進(jìn)行策略的管理。
總之，在進(jìn)行比例調節系數額設置時，需要同時考慮功率因數的限制條件以及過(guò)補償限制的條件。
3、增設對(duì)三相負荷的檢測調整
定期開(kāi)設對(duì)三相負荷的檢測工作也是非常必要的。在對(duì)三相符合的合理分配以及控制後(hòu)，相關部門應當開(kāi)設檢測工作。
電力的平衡不能(néng)是絕對(duì)的，隻能(néng)是盡力做到相對(duì)的平衡，在實際的檢測工作中，各部門應當以國(guó)家和相關部門制定的平衡度的衡量指标作爲一個标準，將(jiāng)檢測的結果進(jìn)行專業的記錄和分析，對(duì)各相的負荷電流進(jìn)行定期的檢測，以便于及時發(fā)現一些三相的不平衡狀況。
當在檢測過(guò)程中發(fā)現有安全隐患的部位，要及時的進(jìn)行調整和修改。對(duì)于檢測過(guò)程中未發(fā)現問題的部位，也應當提高瞽惕。在檢測結束以後(hòu)，不僅需要進(jìn)行數據的整理和分析，還(hái)要進(jìn)行及時的反饋。
這(zhè)裡(lǐ)的反饋主要是指根據檢測結果推斷出的三相需要進(jìn)行的調整，以及對(duì)于新技術在三相中運用的可能(néng)性預測。通過(guò)合理的檢測和對(duì)檢測結果的深入分析，我們可以在最大程度上避免不平衡現象的出現，降低用電事(shì)故的出現。
由不對(duì)稱負荷引起(qǐ)的電網三相電壓不平衡可以采取的解決辦法
1、將(jiāng)不對(duì)稱負荷分散接在不同的供電點，以減少集中連接造成(chéng)不平衡度嚴重超标的問題。
2、使用交叉換相等辦法使不對(duì)稱負荷合理分配到各相，盡量使其平衡化。
3、加大負荷接入點的短路容量，如改變網絡或提高供電電壓級别提高系統承受不平衡負荷的能(néng)力。
4、裝設平衡裝置。簡要列出以上幾種(zhǒng)解決三相電壓或電流不平衡對(duì)電網及電能(néng)質量危害的技術措施。具體應該采取哪一種(zhǒng)措施更爲合理有效，還(hái)要根據實際情況，經(jīng)過(guò)技術和經(jīng)濟比較後(hòu)确定實施。
在低壓三相四線制的城市居民和農網供電系統中,由于用電戶多爲單相負荷或單相和三相負荷混用，并且負荷大小不同和用電時間的不同。所以，電網中三相間的不平衡電流是客觀存在的，并且這(zhè)種(zhǒng)用電不平衡狀況無規律性，也無法事(shì)先預知。導緻了低壓供電系統三相負載的長(cháng)期性不平衡。對(duì)于三相不平衡電流，電力部門除了盡量合理地分配負荷之外幾乎沒(méi)有什麼(me)行之有效的解決辦法。
大部分用戶在使用過(guò)程中發(fā)生的三相電力不平衡主要原因如下：
1）太偏重于單相負載使各相之間發(fā)生不平衡；
2）系統的無效電力，高次諧波電流使各相之間發(fā)生不平衡；
3）機器接觸端子及電纜接觸不良導緻另外的不平衡；
4）外部環境的人力，電力導緻不平衡的發(fā)生；
三相不平衡對(duì)負載的影響：
1）電壓不平衡的發(fā)生導緻達到數倍的電流不平衡的發(fā)生；
2）誘導電動機中逆扭矩增加使溫度上升，效率降低，損失增加，發(fā)生震動，輸出節減等影響；
3）各相之間不平衡的發(fā)生帶來縮短機器壽命和加快機器及部品交替周期和增加了設備維持補修的費用；
4）斷路器容許電流的餘量減少，負載變更時或負載交替時發(fā)生超載、短路；
5）中性線中流入過(guò)大的不平衡電流所以中性線增粗；
三相負載不平衡運行對(duì)變壓器的危害
1）三相負載不平衡將(jiāng)增加變壓器的損耗；
2）三相負載不平衡運行會造成(chéng)變壓器零序電流過(guò)大，局部金屬件溫升增高；
三相負荷不平衡對(duì)線損的影響
采用三相四線制供電方式，由于用戶較爲分散，線路較長(cháng)，如果三相負荷不平衡，將(jiāng)直接增加電能(néng)在線路的損耗：當三相負荷平衡時線損最小；當一相負荷重，兩(liǎng)相負荷輕的情況下線損增量較小。
當一相負荷重，一相負荷輕，而第三相的負荷爲平均負荷的情況下線損增量較大；當一相負荷輕，兩(liǎng)相負荷重的情況下線損增量最大。
當三相負荷不平衡時，不論何種(zhǒng)負荷分配情況，電流不平衡度越大，線損增量也越大。
爲此在三相四線制的低壓網絡運行中，應經(jīng)常測量三相負荷并進(jìn)行調整，使之平衡，這(zhè)是降損節能(néng)的一項有效措施，對(duì)于輸送距離比較遠的配電線路來說，效果尤爲顯著。
