三相電壓不平衡的危害和影響以及快速處理方法

引起三相電壓不平衡的原因有多種，如：?jiǎn)蜗嘟拥?、斷線(xiàn)諧振等，運(yùn)行管理人員只有將其正確區(qū)分開(kāi)來(lái)，才能快速處理。

一、斷線(xiàn)故障

如果一相斷線(xiàn)但未接地，或斷路器、隔離開(kāi)關(guān)一相未接通，電壓互感器保險(xiǎn)絲熔斷均造成三相參數(shù)不對(duì)稱(chēng)。上一電壓等級(jí)線(xiàn)路一相斷線(xiàn)時(shí)，下一電壓等級(jí)的電壓表現(xiàn)為三個(gè)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(jí)線(xiàn)路斷線(xiàn)時(shí)，斷線(xiàn)相電壓為零，未斷線(xiàn)相電壓仍為相電壓。

二、接地故障

當(dāng)線(xiàn)路一相斷線(xiàn)并單相接地時(shí)，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、諧振原因

隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，非線(xiàn)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。

1、諧振引起三相電壓不平衡有兩種:

一種是基頻諧振，特征類(lèi)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(shí)不易找到故障點(diǎn)，此時(shí)可檢查特殊用戶(hù)，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(shí)升高。

另外，還要注意，空投母線(xiàn)切除部分線(xiàn)路或單相接地故障消失時(shí)，如出現(xiàn)接地信號(hào)，且一相、兩相或三相電壓超過(guò)線(xiàn)電壓，電壓表指針打到頭，并同時(shí)緩慢移動(dòng)，或三相電壓輪流升高超過(guò)線(xiàn)電壓，遇到這種情況，一般均屬諧振引起。

2、三相不平衡的危害和影響:

（1）對(duì)變壓器的危害。

在生產(chǎn)、生活用電中，三相負(fù)載不平衡時(shí)，使變壓器處于不對(duì)稱(chēng)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(xiàn)電流不得超過(guò)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(huì)造成變壓器零序電流過(guò)大，局部金屬件升溫增高，甚至?xí)?dǎo)致變壓器燒毀。

（2）對(duì)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(dòng)機(jī)中逆扭矩增加，從而使電動(dòng)機(jī)的溫度上升，效率下降，能耗增加，發(fā)生震動(dòng)，輸出虧耗等影響。各相之間的不平衡會(huì)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(shí)容易發(fā)生超載、短路現(xiàn)象。中性線(xiàn)中流入過(guò)大的不平衡電流，導(dǎo)致中性線(xiàn)增粗。

（3）對(duì)線(xiàn)損的影響。

三相四線(xiàn)制結(jié)線(xiàn)方式，當(dāng)三相負(fù)荷平衡時(shí)線(xiàn)損最小；當(dāng)一相負(fù)荷重，兩相負(fù)荷輕的情況下線(xiàn)損增量較??；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(xiàn)損增量較大；當(dāng)一相負(fù)荷輕，兩相負(fù)荷重的情況下線(xiàn)損增量最大。當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，無(wú)論何種負(fù)荷分配情況，電流不平衡度越大，線(xiàn)損增量也越大。

3、三相不平衡的危害及解決辦法:

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(duì)稱(chēng)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）不平衡電壓使硅整流設(shè)備出現(xiàn)非特征性諧波。

（4）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(mǎn)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(guò)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。

4、由不對(duì)稱(chēng)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(duì)稱(chēng)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(wèn)題。

（2）使用交叉換相等辦法使不對(duì)稱(chēng)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(jí)別提高系統(tǒng)承受不平衡負(fù)荷的能力。

5、解決三相負(fù)荷不平衡的幾點(diǎn)措施:

（1）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(mén)的工作溝通,避免配電網(wǎng)建設(shè)無(wú)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。

（2）在對(duì)采用低壓三相四線(xiàn)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(xiàn)供電至用戶(hù)端，這樣可以在低壓線(xiàn)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(yíng)、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(xiàn)路末端造成負(fù)荷偏相。

（3）在低壓配電網(wǎng)零線(xiàn)采用多點(diǎn)接地，降低零線(xiàn)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(xiàn)出現(xiàn)電流，按照規(guī)程要求零線(xiàn)電流不得超過(guò)相線(xiàn)電流的25%，在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，由于零線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)截面較細(xì)，電阻值較相同長(zhǎng)度的相線(xiàn)大，零線(xiàn)電流過(guò)大在導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)采用多點(diǎn)接地，降低零線(xiàn)電能損耗，避免因?yàn)樨?fù)荷不平衡出現(xiàn)的零線(xiàn)電流產(chǎn)生的電壓嚴(yán)重危及人身安全，而且通過(guò)多點(diǎn)接地，減低了因?yàn)榘l(fā)熱等原因造成的零線(xiàn)斷股斷線(xiàn)，使得用戶(hù)使用的相電壓升高，損壞家用電器。此外對(duì)于零線(xiàn)損耗問(wèn)題，在目前一般低壓電纜中，零線(xiàn)的截面為相線(xiàn)的1/2，電阻值大造成了在三相負(fù)荷不平衡時(shí)，零線(xiàn)損耗加大，為此可以考慮到適當(dāng)增大零線(xiàn)的導(dǎo)線(xiàn)截面，例如采用五芯電纜，每相用一個(gè)芯線(xiàn)而零線(xiàn)則用兩個(gè)芯線(xiàn)。

（4）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(xiàn)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(xiàn)路長(zhǎng)等問(wèn)題，對(duì)這些地區(qū)可以考慮到對(duì)于用戶(hù)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(chǎng)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(kāi)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。

（5）積極開(kāi)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(xiàn)的相電流，而且要測(cè)量零線(xiàn)上的電流，或者是測(cè)量零線(xiàn)（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(xiàn)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(kāi)展也要不定期開(kāi)展，尤其是在大的用戶(hù)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(guò)及時(shí)的測(cè)量配變低壓出線(xiàn)和接近用戶(hù)端的低壓線(xiàn)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。