三相平衡電路的電壓源必須是正弦波，頻率相同，幅度相同，相位相差120度；三相負(fù)載阻抗相同，均為線性阻抗，所以三相電流為正弦波，頻率相同，幅度相同，相位相差120度。這時(shí)零線絕對(duì)沒(méi)有電流。事實(shí)上三相平衡并不存在絕對(duì)平衡，實(shí)際的三相系統(tǒng)往往存在不同程度的失衡現(xiàn)象。

引文作者:上海蓋能電氣市場(chǎng)部（專注干式變壓器30年）

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造成三相電壓不平衡的原因有很多，如單相接地、諧振斷線等，只有正確區(qū)分運(yùn)行，才能快速解決故障。以下內(nèi)容簡(jiǎn)析如何判斷三相不平衡常見(jiàn)故障與其危害性及主要解決方法。

一、斷線故障

如一相斷線但未接地，或斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的一相未接通，電壓互感器熔斷均導(dǎo)致三相參數(shù)不對(duì)稱。前一電壓等級(jí)線路一相斷線時(shí)，下一電壓等級(jí)的電壓表現(xiàn)為三個(gè)相電壓均降低，一相較低，另兩相較高但兩者電壓值相近。本級(jí)線斷線時(shí)，斷線相電壓為零，未斷線相電壓仍為相電壓。

二、接地故障

在單相斷線和單相接地時(shí)，雖然造成三相電壓的不平衡，但接地后的電壓值不變。單層接地分為黃金接地和非金屬接地兩種。金屬性接地，故障相電壓為零或接近零，非故障相電壓提高1.732倍，并持續(xù)保持不變；非金屬性接地時(shí)，接地相電壓不為零，而是降低一個(gè)數(shù)值，其他兩相不到1.732倍。

三、共振原因

伴隨著工業(yè)的快速發(fā)展，非線性電力負(fù)荷急劇增加，一些負(fù)荷不但產(chǎn)生諧波，而且造成供電電壓波動(dòng)和閃變，甚至造成三相電壓的不平衡。

諧振引起的三相電壓不平衡有兩種：

一是基頻諧振，其特征與單相接地相似，即一相電壓降低，另兩相電壓升高，查找故障原因時(shí)找不到故障點(diǎn)，此時(shí)可對(duì)特殊用戶進(jìn)行檢查，如果不是接地原因，可能是諧振引起的。

二是分頻諧振或高頻諧振，其特點(diǎn)是三相電壓同時(shí)升高。

此外，還應(yīng)注意，當(dāng)空投母線切除部分線路或單相接地故障消失時(shí)，如果出現(xiàn)接地信號(hào)，且一、二、三相的電壓高于線電壓，電壓表指針打到頭，并同時(shí)緩慢地移動(dòng)，三相電壓輪流上升超過(guò)線電壓，遇到這種情況，一般屬于諧振。

四、三相失衡對(duì)變壓器的危害

當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，變壓器在生產(chǎn)、生活用電中處于非對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)。變壓器損耗增加(包括空載損耗和負(fù)載損耗)。按照變壓器運(yùn)行規(guī)程，工作中變壓器中性線電流不能超過(guò)變壓器低壓側(cè)額定電流的25%。另外，三相負(fù)載的不平衡運(yùn)行將引起變壓器零序電流過(guò)大，使局部金屬件的溫升升高，甚至燒壞變壓器。

與線損有關(guān)：三相四線制結(jié)線方式，三相負(fù)荷平衡時(shí)線損最小；當(dāng)一相負(fù)荷重且兩相負(fù)荷輕時(shí)，下線損增量較??；當(dāng)一相負(fù)荷重時(shí)，一相負(fù)荷輕，而第三相的負(fù)荷為平均負(fù)荷，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，兩相負(fù)荷增量最小。在三相負(fù)荷不平衡時(shí)，不論負(fù)載分配方式如何，電流不平衡度越大，線損的增量也越大。

五、三相不平衡的危害及解決方法

主要危害由三相電壓或電流失衡等因素造成的。

(1)旋轉(zhuǎn)電機(jī)運(yùn)行在非對(duì)稱狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生額外損耗和發(fā)熱，從而導(dǎo)致電機(jī)整體或局部升溫，此外，反向磁場(chǎng)產(chǎn)生附加力矩也會(huì)使電機(jī)發(fā)生振動(dòng)。對(duì)于發(fā)電機(jī)而言，定子中也會(huì)形成一系列高次諧波。

(2)負(fù)序分量作為啟動(dòng)元件造成多種保護(hù)誤動(dòng)作，直接威脅電網(wǎng)運(yùn)行。

(3)不平衡電壓使硅整流裝置產(chǎn)生非典型諧波。

(4)對(duì)于發(fā)電機(jī)變壓器，當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，如控制最大相電流為額定值，則其余兩相不能滿載，從而使設(shè)備利用率下降；反之，如要維持額定容量，則會(huì)造成負(fù)荷較大的一相過(guò)負(fù)荷，而且還會(huì)出現(xiàn)磁路不平衡導(dǎo)致波形畸變，設(shè)備附加損耗增加。

六、可采取哪些措施解決由不對(duì)稱負(fù)荷引起的三相電壓不平衡？

(1)不對(duì)稱負(fù)荷被分散到不同的供電點(diǎn)，以減少集中連接造成的不平衡度嚴(yán)重超標(biāo)的問(wèn)題。

(2)采用交叉換相等方法將不對(duì)稱負(fù)荷合理地分配給各相，盡可能使其平衡。

(3)增加負(fù)荷接入點(diǎn)的短路能力，如更換電網(wǎng)或提高供電電壓等級(jí)，使系統(tǒng)承受不平衡負(fù)荷的能力。

七、解決三相負(fù)荷失衡的幾點(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)劃等部門的溝通，避免無(wú)序建設(shè)，尤其要避免低壓配電網(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)和改造過(guò)程中要多加注意，在配電網(wǎng)建設(shè)中要多加點(diǎn)、多點(diǎn)少、多少少的配電網(wǎng)建設(shè)，特別要注意低壓配電網(wǎng)建設(shè)中的“多點(diǎn)、多點(diǎn)、少點(diǎn)”的配網(wǎng)原則。

(2)在對(duì)采用低壓三相四線制供電的地區(qū)，對(duì)有條件的配電臺(tái)區(qū)，應(yīng)積極爭(zhēng)取采用3芯或4芯電纜或用低壓集束導(dǎo)線供電，這樣才能避免在低壓線路施工中出現(xiàn)偏相，從而避免在有條件的配電臺(tái)區(qū)內(nèi)使用3芯或4芯電纜或低壓集束導(dǎo)線供電到用戶端，這樣才能在低壓線路上實(shí)現(xiàn)負(fù)荷偏相。

(3)低壓配電網(wǎng)零線采用多點(diǎn)接地方式，減少零線損耗?，F(xiàn)在三相負(fù)荷分配不均，導(dǎo)致零線電流出現(xiàn)，按規(guī)定規(guī)定，零線電流不能超過(guò)相線電流的25%，在實(shí)際運(yùn)行中，由于零線導(dǎo)線的截面較細(xì)，相同長(zhǎng)度的電阻值較大，零線電流過(guò)大，因此建議在低壓配電網(wǎng)中采用多點(diǎn)接地時(shí)，零線電流不能超過(guò)相線電流的25%。另外，對(duì)于零線損耗問(wèn)題，在目前的一般低壓電纜中，零線的截面是相線的1/2，在三相負(fù)荷不平衡時(shí)，由于零線損耗增加，可以考慮適當(dāng)增加導(dǎo)線截面的零線，例如采用五芯電纜，每相使用一個(gè)芯線，零線用兩個(gè)芯線。

(4)在單相負(fù)荷占較大比重的供電地區(qū)，積極推廣單相變供電。當(dāng)前城市居民小區(qū)的負(fù)載電器大多采用單相電，由于線路負(fù)荷大多為電力、照明等混合負(fù)荷，而電氣設(shè)備采用的同步率較低，這使低壓三相負(fù)荷在實(shí)際運(yùn)行中的負(fù)荷失衡程度更大。此外，從目前農(nóng)村的生活用電狀況來(lái)看，在許多欠發(fā)達(dá)和不發(fā)達(dá)地區(qū)的農(nóng)村，人均用電量少，居住分散，供電線路長(zhǎng)，對(duì)這些地區(qū)可以考慮到對(duì)于用戶比較分散、用電負(fù)荷主要以照明為主、不大負(fù)荷的情況，采用單相變壓器供電的方式，以達(dá)到減少損耗和建設(shè)資金的目的?，F(xiàn)在單相變壓器的單相變損耗比同容量的三相變壓器降低15%~20%，有些廠家在低壓側(cè)生產(chǎn)的單相變電壓等級(jí)可達(dá)380V和220V，同時(shí)在某些地區(qū)也開(kāi)展了利用多臺(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廣闊的空間。

        (5)積極進(jìn)行變壓器負(fù)荷的實(shí)測(cè)及調(diào)整。負(fù)荷的測(cè)量工作看似簡(jiǎn)單，但實(shí)際工作中有幾點(diǎn)需要注意：一是測(cè)量工作中不能簡(jiǎn)單地測(cè)量配變低壓側(cè)的A、B、C三相引出線的相電流，而且要測(cè)量零線上的電流，或者測(cè)量零線(排)對(duì)地電壓，從而更好地比較三相負(fù)荷的不平衡情況，二是在大的用戶負(fù)荷時(shí)，要通過(guò)及時(shí)的測(cè)量配變低壓出線和接近用戶端的低壓線路電流，從而更好地比較三相負(fù)荷的不平衡情況，二是在大用戶負(fù)荷的監(jiān)測(cè)工作中，通過(guò)及時(shí)測(cè)量配變低壓出線和接近用戶端的低壓線路電流，確定設(shè)備的運(yùn)行情況，這樣才能更好地比較三相負(fù)荷的不平衡情況，二是在大的用戶負(fù)荷投運(yùn)和在高峰負(fù)荷期間進(jìn)行負(fù)荷測(cè)量，這樣就可以進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)配變低壓出線和接近用戶端的低壓線路電流，從而更好地比較三相負(fù)荷的不平衡情況，二是在大的用戶負(fù)荷的投運(yùn)和高峰負(fù)荷的測(cè)量中，要增加測(cè)量的次數(shù)，但在實(shí)際工作中有幾點(diǎn)需要注意：一是測(cè)量負(fù)荷不能簡(jiǎn)單地測(cè)量三相負(fù)荷，二是測(cè)量三相負(fù)荷的不平衡。