三相不平衡的判断方法和处理对策

　　要知道三相不平衡，我们首先需要知道三相平衡三相平衡判断
　　我们通常所说的三相不平衡都是指三个火线中每根火线上所带负载功率不一致。我们都知道在对称三相交流电路中，不论负载的连接是哪种形式，对称三相负载的平均功率都是：
　　P=  √3UIcosφ，式中：U、I---分别为线电压、线电流。cosφ---功率因数，若为三相阻性负载，如三相电炉，cosφ=1 则P=√3UI。
　　从功率计算公式可以看出，功率大小和电压、电流、功率因素有关。三相电压波动及偏差很小，几乎可以认为是不变的。一般三相线路中两相设备占比少，所以三相功率因素也几乎一致。所以可以通过监测三相电流来判断三相是否平衡。三相不平衡是电能质量的一个重要指标，虽然影响电力系统的因素有很多，但正常性不平衡的情况大多是因为三相元件、线路参数或负荷不对称。由于三相负荷的因素是不一定的，所以供电点的三相电压和电流极易出现不平衡的现象，损耗线路。不仅如此，其对供电点上的电动机也会造成不利的影响，危害电动机的正常运行。因此，如果三相不平衡超过了配电网可以承受的范围，那么整体的电力系统的安全运行就会受到影响。
　　（1）三相不平衡的基本概念
　　三相不平衡是指在电力系统中三相电流（或电压）幅值不一致，且幅值差超过规定范围。由于各相电源所加的负荷不均衡所致，属于基波负荷配置问题。发生三相不平衡即与用户负荷特性有关，同时与电力系统的规划、负荷分配也有关。在电网系统中，三相平衡主要指的是三相的电压相量的大小相等，而且如果按照A、B、C的顺序进行排列，他们两两之间构成的角度都为2n/3。
　　三相不平衡是电能质量的指标之一，分为三相电压不衡和三相电流不平衡。对于三相电压不平衡，国标GB15543-2008《电能质量三相电压不平衡》对电压不平衡的定义为，三相电压在幅值上不同或相位差不是120度，或兼而有之。且规定电力系统公共连接点电压不平衡度限值为负序电压不平衡度允许值不超过2%，短时不超过4%。
　　理想的三相波形图与不平衡时的三相波形图三相电流不平衡度计算方法一般有以下常用的两个公式：
　　不平衡度%=（最大电流-最小电流）/最大电流×100%
　　不平衡度%=（MAX相电流-三相平均电流）/三相平均电流×100%
　　举个例子：
　　三相电流分别为IA=9A IB=8A IC=4A，则三相平均电流为7A，相电流-三相平均电流分别为2A 1A 3A，取差值最大那个，故MAX（相电流-三相平均电流）=3A，所以三相电流不平衡度=3/7。
　　（2）引起三相不平衡的原因有哪些？
　　引起三相电压不平衡的原因有多种，如：单相接地、断线谐振等，运行管理人员只有将其正确区分开来，才能快速处理。
　　1. 断线故障
　　如果一相断线但未接地，或断路器、隔离开关一相未接通，电压互感器保险丝熔断均造成三相参数不对称。上一电压等级线路一相断线时，下一电压等级的电压表现为三个相电压都降低，其中一相较低，另两相较高但二者电压值接近。本级线路断线时，断线相电压为零，未断线相电压仍为相电压。
　　2. 接地故障
　　当线路一相断线并单相接地时，虽引起三相电压不平衡，但接地后电压值不改变。单相接地分为金属性接地和非金属性接地两种。金属性接地，故障相电压为零或接近零，非故障相电压升高1.732倍，且持久不变；非金属性接地，接地相电压不为零而是降低为某一数值，其他两相升高不到1.732倍。
　　3. 谐振原因
　　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。
　　谐振引起三相电压不平衡有两种：
　　1）基频谐振
　　基频谐振，特征类似于单相接地，即一相电压降低，另两相电压升高，查找故障原因时不易找到故障点，此时可检查特殊用户，若不是接地原因，可能就是谐振引起的。
　　2）分频谐振
　　另一种是分频谐振或高频谐振，特征是三相电压同时升高。
　　另外，还要注意，空投母线切除部分线路或单相接地故障消失时，如出现接地信号，且一相、两相或三相电压超过线电压，电压表指针打到头，并同时缓慢移动，或三相电压轮流升高超过线电压，遇到这种情况，一般均属谐振引起。
　　4. 三相负荷的不合理分配
　　很多的装表接电的工作人员并没有专业的对于三相负荷平衡的知识概念，因此在接电的时候并没有注意到要控制三相负荷平衡，只是盲目和随意的进行电路的接电荷装表，这在很大程度上造成了三相负荷的不平衡。其次，我国的大多数电路都是动力和照明混为一体的，所以在使用单相的用电设备时，用电的效率就会降低，这样的差异进一步加剧了配电变压器三相负荷的不平衡状况。
　　5. 用电负荷的不断变化
　　造成用电负荷不稳定的原因包括了地II经常出现的拆迁，移表或者用电用户的增加；临时用电和季节性用电的不稳定性。这样在总量上和时间上的不确定和不集中性使得用电的负荷也不得不跟随实际情况而变化。
　　6. 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。除此之外，还有很多因素造成了三相不平衡的现象，例如线路的影响以及三相负荷矩的不相等等。
　　（3）三相不平衡有哪些危害？
　　目前我国低压配网三相不平衡问题非常普遍，损耗高、缺陷多多，运行可靠性差，威胁电网安全运行。三相负载不平衡问题对电力系统、用户供电等都带来了严重的危害，主要表现在以下几个 方面 ：
　　(1) 三相电流不平衡产生零序电流，增加中性线线路损耗， 在中性线产生压降，从而导致中性点漂移，致使三相电压发生变化化，负载重的一相电压降低，而负载轻的一相电压升高，过电压 影响用电设备的安全运行 ；如果在 TN-C 系统，中性点漂移，导致 PEN线路带电，带来安全隐患。
　　(2) 三相电流不平衡致使配电变压器实际出力减少，配变的 最大允许出力要受到每相额定容量的限制，当配电变压器处于三级 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 配电变压器的实际出力减少 ；
　　(3) 三相电流不平衡致使配电变压器铁芯中将产生零序磁通。由于变压器高压侧采用角接方式无零序电流通道，这迫使零序磁通只能以油箱壁及钢构件作为通道，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，高温可导致配电变压器的绕组绝缘老化加速，导致变压器寿命降低。
　　（4）如何改进三相不平衡
　　01、注重对三相负荷的合理分配
　　在对三相负荷的分配问题上，电力工作人员应当在实际的工作中将相关的数据进行认真地采集和记录，达到能够在一定程度上预测用电负荷的状态。其次，可以通过装设平衡装置的方式来达到更好三相平衡的分配问题。
　　在一些采用低压三相四线制的地方,可以增设调整不平衡电流无功补偿装置来解决经常出现的电网中的不平衡电流现象造成的各类后果。这样的装置不仅可以补偿系统无功，而且也可以调整不平衡有功电流的作用。另外，根据实际情况中负荷矩的不同情况，适当的调整接线方式也对合理分配三相负荷有一定的影响。
　　02、对三相负荷中不平衡电流的治理方法
　　传统治理三相不平衡的手段相对欠缺，而且投入大、效率低、 不能从根本上解决三相不平衡问题，传统主要解决方法如下 ：
　　（1）通过人工改线调整负荷。这种方法使用率最高，但其人力投入大，需切断用户供电，而且难以长期适应负荷的变化规律。
　　（2）自动换相器。自动换相器采用永磁继电器对单相负载进 行换相，永磁继电器受控于远程控制器，对通信可靠性要求极高， 换相实时性低；永磁继电器寿命有限，可靠性差 ；且安装点多， 实施难度大，投入大，性价比差。
　　（3）通过电容、电感进行补偿。电容、电感可以滤除谐波，并对三相不平衡起到一定的补偿作用，但这种方法成本高，而且也不能做到实时跟踪无极补偿调节。
　　03、增设对三相负荷的检测调整
　　定期开设对三相负荷的检测工作也是非常必要的。在对三相符合的合理分配以及控制后，相关部门应当开展检测工作。电力的平衡不能是绝对的，只能是尽力做到相对的平衡，在实际的检测工作中，各部门应当以国家和相关部门制定的平衡度的衡量指标作为一个标准，将检测的结果进行专业的记录和分析，对各相的负荷电流进行定期的检测，以便于及时发现一些三相的不平衡状况。
　　当在检测过程中发现有安全隐患的部位，要及时的进行调整和修改。对于检测过程中未发现问题的部位，也应当提高瞽惕。在检测结束以后，不仅需要进行数据的整理和分析，还要进行及时的反馈。这里的反馈主要是指根据检测结果推断出的三相需要进行的调整，以及对于新技术在三相中运用的可能性预测。通过合理的检测和对检测结果的深入分析，我们可以在最大程度上避免不平衡现象的出现，降低用电事故的出现。