三相不平衡有哪些危害？为何会引起电力系统三相不平衡？

电力系统中有一个专用术语叫：三相不平衡。顾名思义：三相不平衡是由于三相负载不平衡以及系统元件三相参数不对称所致。电力系统三相电压平衡的状况是电能质量的主要指标之一。三相不平衡将导致旋转电机附加发热和振动,变压器漏磁增加和局部过热,电网线损增大以及多种保护和自动装置误动等等。那么三相不平衡会有哪些危害呢？

A、增加线路电能损耗

在三相四线制供电网络中，电流通过线路导线时，因存在阻抗必将产生电能损耗，其损耗与通过电流的平方成正比。当低压电网以三相四线制供电时，由于有单相负载存在，造成三相负载不平衡在所难免。当三相负载不平衡运行时，中性线即有电流通过。这样不但相线有损耗，而且中性线也产生损耗，从而整体增加了电网线路的损耗。

B、增加配电变压器电能损耗

配电变压器是低压电网的供电主设备，当其在三相负载不平衡工况下运行时，将会造成配变损耗的增加。因为配变的功率损耗是随负载的不平衡度变化而变化的。

C、配变出力减少

配变设计时，其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的，其绕组性能基本一致，各相额定容量相等。配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制。假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行，负载轻的一相就有富余容量，从而使配变的出力减少。其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关。三相负载不平衡越大，配变出力减少越多。为此，配变在三相负载不平衡时运行，其输出的容量就无法达到额定值，其备用容量亦相应减少，过载能力也降低。假如配变在过载工况下运行，即极易引发配变发热，严重时甚至会造成配变烧损。

D、配变产生零序电流

配变在三相负载不平衡工况下运行，将产生零序电流，该电流将随三相负载不平衡的程度而变化，不平衡度越大，则零序电流也越大。运行中的配变若存在零序电流，则其铁芯中将产生零序磁通。(高压侧没有零序电流)这迫使零序磁通只能以油箱壁及钢构件作为通道通过，而钢构件的导磁率较低，零序电流通过钢构件时，即要产生磁滞和涡流损耗，从而使配变的钢构件局部温度升高发热。配变的绕组绝缘因过热而加快老化，导致设备寿命降低。同时，零序电流的存也会增加配变的损耗。

E、影响用电设备安全运行

配变是根据三相负载平衡运行工况设计的，其每相绕组的电阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。当配变在三相负载平衡时运行，其三相电流基本相等，配变内部每相压降也基本相同，则配变输出的三相电压也是平衡的。假如配变在三相负载不平衡时运行，其各相输出电流就不相等，其配变内部三相压降就不相等，这必将导致配变输出电压三相不平衡。
    同时，配变在三相负载不平衡时运行，三相输出电流不一样，而中性线就会有电流通过。因而使中性线产生阻抗压降，从而导致中性点漂移，致使各相相电压发生变化。负载重的一相电压降低，而负载轻的一相电压升高。在电压不平衡状况下供电，即容易造成电压高的一相接带的用户用电设备烧坏，而电压低的一相接带的用户用电设备则可能无法使用。所以三相负载不平衡运行时，将严重危及用电设备的正常运行。

F、电动机效率降低

配变在三相负载不平衡工况下运行，将引起输出电压三相不平衡。由于不平衡电压存在着正序、负序、零序三个电压分量，当这种不平衡的电压输入电动机后，负序电压产生旋转磁场与正序电压产生的旋转磁场相反，起到制动作用。但由于正序磁场比负序磁场要强得多，电动机仍按正序磁场方向转动。而由于负序磁场的制动作用，必将引起电动机输出功率减少，从而导致电动机效率降低。同时，电动机的温升和无功损耗，也将随三相电压的不平衡度而增大。所以电动机在三相电压不平衡状况下运行，不仅耗能增加还很危险。

图示：生产中的三相不平衡模块车间

那么，既然三相不平衡有这么多的危害，让我们找出引起三相不平衡的罪魁祸首！

A、断线故障

系统出现断线故障但未接地，或断路器、隔离开关某相未接通，电压互感器熔断器熔断均会造成三相参数不平衡，故障相电压为零，非故障相电压正常，此时三相用电设备处于缺相运行状态。

B、接地故障

当中性点不直接接地系统出现断线并接地时，虽引起三相电压不平衡，但接地后线电压值不改变。单相接地分为金属性接地和非金属性接地两种。发生金属性接地时，故障相电压为零或接近零，非故障相电压升高线电压，且持久不变；发生非金属性接地时，故障相与大地间存在拉弧，接地相电压不为零而是降低为某一数值，其他两相电压升高不到√3倍，由于拉弧现象的存在，会有拉弧过电压。

C、系统谐振

随着工业的飞速发展，非线性电力负荷大量增加，某些负荷不仅产生谐波，还引起供电电压波动与闪变，甚至引起三相电压不平衡。

D、三相负荷的不合理分配

我国的大多数用电系统都是动力系统和照明混系统共用的变压器，前期设计没有考虑到负荷的平均分配或者在设备开启时没有按设计要求三相平均使用，很大程度上造成了三相负荷的不平衡。

E、三相设备的缺相运行

三相负载由于故障原因某相停止工作或者工作不正常，此时三相电流不平衡，设备的噪音不正常。

F、对于配变负荷的监视力度的削弱

在配电网的管理上，经常会忽略三相负荷分配中的管理问题。在配电网的检测上，对配电变压器的三相负荷也没有进行定期的检测和调整。

理想的三相波形图与不平衡时的三相波形图