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。這時零線絕對沒有電流。事實上三相平衡并不存在絕對平衡，實際的三相系統(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)分運行，才能快速解決故障。以下內(nèi)容簡析如何判斷三相不平衡常見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)不對稱。前一電壓等級線路一相斷線時，下一電壓等級的電壓表現(xiàn)為三個相電壓均降低，一相較低，另兩相較高但兩者電壓值相近。本級線斷線時，斷線相電壓為零，未斷線相電壓仍為相電壓。

二、接地故障

在單相斷線和單相接地時，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，接地相電壓不為零，而是降低一個數(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，非線性電力負荷急劇增加，一些負荷不但產(chǎn)生諧波，而且造成供電電壓波動和閃變，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，查找故障原因時找不到故障點，此時可對特殊用戶進行檢查，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，其特點是三相電壓同時升高。

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

四、三相失衡對變壓器的危害

當三相負荷不平衡時，變壓器在生產(chǎn)、生活用電中處于非對稱運行狀態(tài)。變壓器損耗增加(包括空載損耗和負載損耗)。按照變壓器運行規(guī)程，工作中變壓器中性線電流不能超過變壓器低壓側(cè)額定電流的25%。另外，三相負載的不平衡運行將引起變壓器零序電流過大，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，三相負荷平衡時線損最?。划斠幌嘭摵芍厍覂上嘭摵奢p時，下線損增量較小；當一相負荷重時，一相負荷輕，而第三相的負荷為平均負荷，下線損增量較大；當一相負荷輕，兩相負荷重的情況下，兩相負荷增量最小。在三相負荷不平衡時，不論負載分配方式如何，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)電機運行在非對稱狀態(tài)時，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生額外損耗和發(fā)熱，從而導(dǎo)致電機整體或局部升溫，此外，反向磁場產(chǎn)生附加力矩也會使電機發(fā)生振動。對于發(fā)電機而言，定子中也會形成一系列高次諧波。

(2)負序分量作為啟動元件造成多種保護誤動作，直接威脅電網(wǎng)運行。

(3)不平衡電壓使硅整流裝置產(chǎn)生非典型諧波。

(4)對于發(fā)電機變壓器，當三相負荷不平衡時，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，則會造成負荷較大的一相過負荷，而且還會出現(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稱負荷引起的三相電壓不平衡？

(1)不對稱負荷被分散到不同的供電點，以減少集中連接造成的不平衡度嚴重超標的問題。

(2)采用交叉換相等方法將不對稱負荷合理地分配給各相，盡可能使其平衡。

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

七、解決三相負荷失衡的幾點措施

(1)重視低壓配電網(wǎng)的規(guī)劃工作，加強與地方政府規(guī)劃等部門的溝通，避免無序建設(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)和改造過程中要多加注意，在配電網(wǎng)建設(shè)中要多加點、多點少、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、多點、少點”的配網(wǎng)原則。

(2)在對采用低壓三相四線制供電的地區(qū)，對有條件的配電臺區(qū)，應(yīng)積極爭取采用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現(xiàn)負荷偏相。

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

(4)在單相負荷占較大比重的供電地區(qū)，積極推廣單相變供電。當前城市居民小區(qū)的負載電器大多采用單相電，由于線路負荷大多為電力、照明等混合負荷，而電氣設(shè)備采用的同步率較低，這使低壓三相負荷在實際運行中的負荷失衡程度更大。此外，從目前農(nóng)村的生活用電狀況來看，在許多欠發(fā)達和不發(fā)達地區(qū)的農(nóng)村，人均用電量少，居住分散，供電線路長，對這些地區(qū)可以考慮到對于用戶比較分散、用電負荷主要以照明為主、不大負荷的情況，采用單相變壓器供電的方式，以達到減少損耗和建設(shè)資金的目的。現(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)的單相變電壓等級可達380V和220V，同時在某些地區(qū)也開展了利用多臺單相變向三相負荷供電的試點，為使用單相變供電提供了更廣闊的空間。

        (5)積極進行變壓器負荷的實測及調(diào)整。負荷的測量工作看似簡單，但實際工作中有幾點需要注意：一是測量工作中不能簡單地測量配變低壓側(cè)的A、B、C三相引出線的相電流，而且要測量零線上的電流，或者測量零線(排)對地電壓，從而更好地比較三相負荷的不平衡情況，二是在大的用戶負荷時，要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，從而更好地比較三相負荷的不平衡情況，二是在大用戶負荷的監(jiān)測工作中，通過及時測量配變低壓出線和接近用戶端的低壓線路電流，確定設(shè)備的運行情況，這樣才能更好地比較三相負荷的不平衡情況，二是在大的用戶負荷投運和在高峰負荷期間進行負荷測量，這樣就可以進一步發(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荷的不平衡情況，二是在大的用戶負荷的投運和高峰負荷的測量中，要增加測量的次數(shù)，但在實際工作中有幾點需要注意：一是測量負荷不能簡單地測量三相負荷，二是測量三相負荷的不平衡。