三相不平衡

電力系統三相不平衡是由於三相負載不平衡以及系統元件三相參數不對稱所致。電力系統三相電壓平衡的狀況是電能質量的主要指標之一。三相不平衡將導致旋轉電機附加發熱和振動，變壓器漏磁增加和局部過熱，電網線損增大以及多種保護和自動裝置誤動等等。

由不對稱負荷引起的電網三相不平衡可以採取的解決辦法：

1、將不對稱負荷分散接在不同的供電點，以減少集中連接造成不平衡度嚴重超標的問題。

2、使用交叉換相等辦法使不對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，如改變網路或提高供電電壓級別提高系統承受不平衡負荷的能力。

4、裝設平衡裝置。簡要列出以上幾種解決三相電壓或電流不平衡對電網及電能質量危害的技術措施。

具體應該採取哪一種措施更為合理有效，還要根據實際情況，經過技術和經濟比較后確定實施。

在低壓三相四線制的城市居民和農網供電系統中：由於用電戶多為單相負荷或單相和三相負荷混用，並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，並且這種用電不平衡狀況無規律性，也無法事先預知。導致了低壓供電系統三相負載的長期性不平衡。對於三相不平衡電流，電力部門除了盡量合理地分配負荷之外幾乎沒有什麼行之有效的解決辦法。

電網中的不平衡電流會增加線路及變壓器的銅損，還會增加變壓器的鐵損，降低變壓器的出力甚至會影響變壓器的安全運行，最終會造成三相電壓的不平衡。

調整不平衡電流無功補償裝置-自動調補電容器組，有效地解決了這個難題，該裝置具有在補償系統無功的同時調整不平衡有功電流的作用。其理論結果可使三相功率因數均補償至1，三相電流調整至平衡。實際應用表明，可使三相功率因數補償到0.95以上，使不平衡電流調整到變壓器額定電流的10%以內。

根據wangs定理（王氏定理），在相間跨接的電容可以在相間轉移有功電流。調整不平衡電流無功補償裝置就是利用wangs定理來進行設計的，在各相與相之間以及各相與零線之間恰當地接入不同數量的電容器，不但可以使各相都得到良好的補償，而且可以調整不平衡有功電流。

換相開關通過智能化邏輯判斷自動選擇供電相，自動調整三相負荷的不平衡。降低電能在傳輸過程中的損耗，最大化的提高電能利用率的同時增強了電網供電的可靠性

還有最為流行的三相不平衡調節裝置SPC，主要用於低壓配電用戶側，治理三相電流不平衡，相電壓偏低和補償無功，優化電能質量。SPC產品規格覆蓋50A/35kvar, 75A/50kvar，150A/100kvar,可同時補償三相不平衡電流和無功，實現連續、動態補償。

1．增加線路的電能損耗。在三相四線制供電網路中，電流通過線路導線時，因存在阻抗必將產生電能損耗，其損耗與通過電流的平方成正比。當低壓電網以三相四線制供電時，由於有單相負載存在，造成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。這樣不但相線有損耗，而且中性線也產生損耗，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，將會造成配變損耗的增加。因為配變的功率損耗是隨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，其繞組性能基本一致，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。假如當配變處於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。為此，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，過載能力也降低。假如配變在過載工況下運行，即極易引發配變發熱，嚴重時甚至會造成配變燒損。

4．配變產生零序電流。配變在三相負載不平衡工況下運行，將產生零序電流，該電流將隨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，則其鐵芯中將產生零序磁通。(高壓側沒有零序電流)這迫使零序磁通只能以油箱壁及鋼構件作為通道通過，而鋼構件的導磁率較低，零序電流通過鋼構件時，即要產生磁滯和渦流損耗，從而使配變的鋼構件局部溫度升高甚至發熱。配變的繞組絕緣也可能因過熱而加快老化，導致設備壽命降低。同時，零序電流的存在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致。當配變在三相負載平衡時運行，其三相電流基本相等，配變內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，其配變內部三相壓降就不相等，這必將導致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。因而使中性線產生阻抗壓降，從而導致中性點漂移，致使各相相電壓發生變化。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無法使用。所以三相負載不平衡運行時，將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，將引起輸出電壓三相不平衡。由於不平衡電壓存在著正序、負序、零序三個電壓分量，當這種不平衡的電壓輸入電動機后，負序電壓產生旋轉磁場與正序電壓產生的旋轉磁場相反，起到制動作用。但由於正序磁場比負序磁場要強得多，電動機仍按正序磁場方向轉動。而由於負序磁場的制動作用，必將引起電動機輸出功率減少，從而導致電動機效率降低。同時，電動機的溫升和無功損耗，也將隨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，是非常不經濟和不安全的。