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三相电压不平衡带来的危害及解决方法

摘要：本文主要针对三相电压不平衡带来的危害及解决方法展开深入研究，在变压器方面、用电设备方面等阐述了三相电压不平衡带来的危害，然后重点提出了几点解决方法，主要包括重视规划和加强沟通、争取低压集束导线供电、降低零线电能损耗、安装三相不平衡智能调节器等，顺利解决和处理好三相电压不平衡现象，确保电能质量的稳步提升，提高能源控制消耗水平，避免出现不必要的损耗现象。
关键词：三相电压；不平衡；危害；解决方法
在电力系统中，针对三相不平衡来说，作为重要的指标之一，对电能质量产生了极大的影响，已经成为了电力企业内部共同关注的话题之一。一般来说，三相负荷的因素是较不统一的，所以供电点的三相电压和电流，出现的不平衡现象比较常见，影响和损耗线路的正常运行，而且也严重影响着供电点上的电动机，不利于电动机的正常运行。因此，必须要制定切实可行的解决方法，对三相电压不平衡的原因进行深入分析，将三相不平衡控制在配电网承受的范围之内，促进电力系统的安全运行，将产生的危害降至最低。
一、三相电压不平衡带来的危害
（一）在变压器方面
三相负载不平衡，很难确保变压器运行的平衡状态，变压器负载和空载损耗比较大，变压器输出容量与其额定值不相符合，过载能力的提升比较缓慢。在过载工况下，变压器的运行极容易使变压器发热现象显著，这对于变压器的经济运行产生了极大的威胁，也不利于延长变压器的使用寿命。同时，在变压器三相负载不平衡现象显著的情况下，零序电流会越来越大，一定程度上增加了变压器铁芯磁滞和涡流损耗，局部温升比较显著，所以变压器绝缘老化现象比较常见，很难保证变压器的使用年限。
（二）在用电设备方面
要想确保电能质量，电力系统三相负载平衡发挥的作用是不可比拟的，一旦三相负载出现不对称现象，极容易导致中性点电位出现偏移现象，进一步加重线路压降和功率损失。高负荷一相的单相用户，极容易导致电压较低【1】，而且也会影响到照明亮度。而对于低负荷相的单相用户来说，其电压比较高。
对于电机设备，其电压分量主要包括正序、负序等，在这种不平衡电压输入到电机以后，负序电压和正序电压，所产生的旋转磁场是呈现相反的状态，其制动作用比较显著，进而不利于提高电机输出功率，也很难确保电动机的效率。
（三）在线损方面
三相负载的平衡，有助于实现节能降耗目标。在单相负载的影响下，三相负载不平衡现象比较常见。三相负载不平衡，很难确保三相电流、电压的高度平衡，并导致线路损耗的增加。如果电流不平衡度比较明显，也会增大线损程度。结合相关数据可以看出，三相负载不平衡，线损率至少升高约2％，如果三相负荷不平衡度在10％以上，将会进一步加剧线损程度。
二、三相电压不平衡的解决方法
（一）重视规划和加强沟通
要积极开展和落实好低压配电网的规划工作，与地方政府规划等部门保持密切的沟通和联系，不断提高配电网建设的有序性，在配电网建设和改造中，要合理分区分片供电低压台区，配变布点，要与负荷中心保持较近的距离，防止出现扇型供电和迂回供电，在配电网络的建设过程中，要按照相应的配变选址原则来进行，比如“小容量、多布点”等。
（二）争取低压集束导线供电
如果供电地区应用了低压三相四线制，对有条件的配电台区，要加强低压集束导线供电的应用，具体传输到用户端，在低压线路施工中，要将低压装表工作落实到位，单相电表在A、B、C三相的分布【2】，要确保高度的均匀性，避免在线路末端导致负荷偏相的出现。
（三）降低零线电能损耗
在低压配电网零线，要加强多点接地的应用对零线电能损耗进行有效控制。现阶段，由于三相负荷的分布平衡性严重缺失，加大了零线电流的发生概率，结合相应的规程要求，零线电流要控制在相线电流的25%以下，在运行过程中，零线导线截面比较细，如果零线电流过大，在导线上极容易导致电能损耗的出现。因此，低压配电网公用主零线中，要加强多点接地的应用，对零线电能损耗进行有效控制，避免在负荷不平衡的影响下，导致零线电流产生的电压严重化，甚至对人身安全造成威胁，而且加强多点接地的应用，避免了由于发热等原因，导致零线断股断线的出现，涨高用户使用的相电压，并对家用电器造成损坏问题。
此外，针对零线损耗问题，在一般低压电缆中，零线的截面，是相线的一半，电阻值大如果造成三相负荷不平衡，将会大大加剧零线的损耗程度【3】，所以要对零线的导线截面进行增大，比如五芯电缆，每相所用的芯线为一个，而零线所用的芯线为两个。
（四）安装三相不平衡智能调节器
针对三相不平衡问题，要加强三相不平衡智能调节器-STUR的研发和应用，该装置具有补偿系统无功，而且对于不平衡有功电流的调整也具有极大的帮助。其理论结果，可以使三相功率因数均补偿到1，确保三相电流高度的平衡状态。在实际应用过程中，三相功率因数补偿可以达到0.95，不平衡电流调整到变压器额定电流的允许范围内。
三、三相不平衡测试实例
在供配电系统中，负荷情况具有高度的复杂性，对于主要生产设备，三相负荷与单相负荷比较显著，尤其对于制丝、卷包等设备，三相不平衡，是设备安全运行的重要影响因素。以某学校实训楼低压配电系统为例，对系统中三相不平衡现状进行深入分析。
在三相不平衡现场测试选择过程中，配电变压器低压侧出线柜发挥着极大的作用，加强Fluke434电能质量分析仪的运用，其测量精度在±0.3%左右【4】。图1为某学校实训楼三相不平衡度的测试数据。
图1三相不平衡度测试数据表
有图1可以看出，某学校实训楼各台变压器三相电压不平衡度最少为0，最高可至0.2%，电流不平衡度控制效果显著，大都在10%以内。图2为某学校实训楼卷包7#变压器的电压不平衡相位图：
图2卷包7#变压器电压不平衡（左）
与电流不平衡（右）相位图
由图2可知，A、B、C三相电压（电流）相位相差120°，电压和电流不平衡度分别为0.2%、4.2%，三相电压、电流相位分布比较良好，所以在系统中，三相负载分配满足合理性要求，也有利避免了负载不平衡损害现象的出现。
四、结束语
总之，针对三相电压不平衡现象，必须要对其危害进行深入分析，并制定出可行合理的解决方法，满足节能降耗需求，避免出现不必要的浪费现象，确保电气设备使用效率的稳步提升。
参考文献：
[1]刘青松，邓军，伍衡，楚金伟，王奇，孙勇.500kV变压器低压侧电压不平衡度仿真及应用研究[J].变压器，2018，55（10）：36-40.
[2]徐玉刚，张超，刘其颖，李卓昕，丁贤兵.110kV变电站35kV侧三相电压不平衡原因探究[J].湖南电力，2018，38（04）：29-33.
[3]黄志诚，楚红波.电气化铁路三相电压不平衡分析及治理措施研究[J].电器与能效管理技术，2017（09）：74-77.
[4]王吉彪，陈启宏，刘莉，张立炎，全书海.面向微电网三相电压不平衡补偿的逆变器并网控制[J].电力系统自动化，2017，41（08）：38-44.

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