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第１６卷第８期２００９年

董鲞堡蕉

三相不平衡的危害及解决措施

张立琴

贺

洁

７５００１１

宁夏银川供电局调度通信所银川

摘要：随着三相不对称负荷的不断增加，电力系统中三相不平衡问题日益严重，电力系统的安全稳定运行也越来越受到威胁。针对这一现状，本文将谈谈几．／／．看法。

关键词：三相不平衡解决措施

ｄｏｉ：１０．３９６９６．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２００９．０８．０１３

在中低配电网中，三相负荷由于是随机变化的，因此，一般

是不平衡的。三相不平衡会导致供电点三相电压、电流的不平衡，进而增加线路损耗，同时会对接在供电点上的电动机运行产生不利的影响。目前，在中低配电网中，广泛采用手动或自

动投切的电容器组进行补偿。但是，即使是最先进的晶闸管分

相投切电容器组，也只能解决功率因数的补偿问题，而不能有效的平衡三相负荷。

１．三相不平衡的基本概念

根据电工理论，多相正弦系统可分为对称的和不对称的两大

类。所谓对称的ｒ拥系统，是指各相电量（电动势、电压或电流）大

小相等、彼此的相位差均等于２叮ｒ，ｍ。多相系统又可分为平衡的与不平衡的，前者功率瞬时值与时间无关，而后者功率瞬时值随时间变代的。

可以证明，相数１１１＞２的正弦对称系统一定是平衡的。就是说，ｍ＞２的对称多相正系统的功率瞬时值与时间无关，因此，这

样的多相系统是平衡的。若电压是对称的，但多相电路参数不

对称，则一般说整个多相系统的功率瞬时值是随时间变化的，并且以角频率两倍脉动。

一个多相正弦系统的不对称性并不表明它一定是不平衡的。例如由两个大小相等而互成角的电动势组成的不对称二相系统，在电路对称时就是平衡的。但单相系统可算是不平衡

系统的典型例子，其功率在ｐ（１＋ｉ／ｃｏｓ由）和ｐ（１一ｌ／ｃｏｓ巾）之间波

动，其中Ｐ代表系统的有功功率。本文关于不平衡的论述均是针对三相正弦电力系统的，因此，对“不平衡”和“不对称”的术语使用上不必作严格的区分，两者是同义的。

２．三相不平衡的危害及解决措施

在电力系统中，产生三相不平衡的原因主要有两方面。第一，在装接单相用户时，供电部门应该将单相负载均衡地分接在Ａ、Ｂ、Ｃ三相上。但在实际操作及运行中，由于线路的标志、接

电工作人员的疏忽以及单相用户的不可控增容、大功率单相负

载的接入和单相负载用电不同时性等因素的存在，都会造成三相负载的不平衡。第二，随着国民经济的发展，电力系统中出现了许多大容量不对称负荷，例如电气化铁路和交流电弧炉。我国交流电气化铁路是由电力系统１１０ｋＶ（或２２０ｋＶ）经．牵引变

压器降压为２７．５ｋｖ（或５Ｓｋｙ）后向牵引网及电力机车单相供电。

牵引变压器对电力机车的这种不对称供电方式，在电力系统中会产生负序电流和负序电压。因此，对于电力系统来说，电气化铁路是影响面较大的非线性不平衡动态干扰性负荷；交流电弧炉炼钢由于技术经济上的优越性，发展很快。单台容量己由过去的几吨发展到３００－－－４００吨。相应的电炉变压器容量也由几

ＭＶＡ增大到１００－－＇２００ＭＶＡ。电弧炉工作时也会对电网产生许多不利的影响，包括有功功率和无功功率冲击引起的电压波动

万方数据

和闪变，电弧电阻的非线性导致的大量谐波注入电网以及三相负荷不对称引起的动态不平衡（负序）干扰等等。

在电力系统中，三相电压或电流不平衡会对电力系统和用

户造成一系列的危害，主要有：

１）引起旋转电机的附加发热和振动，危及其安全运行和正

常出力。发电机在不对称运行时负序电流会在气隙中产生逆旋

转磁场，给转子带来额外的损耗。

２）引起以负序分量为起动元件的多种保护发生误动作。特别

是当电网中同时存在谐波时，这对电网安全运行时有严重威胁。

３）电压不平衡使半导体变流设备产生附加的谐波电流非特征谐波，而这种设备在一般设计上只允许２％的电压不平衡度。

４）电压不平衡使发电机容量利用率下降。由于不平衡时最

大相电流不能超过额定值，在极端情况下，只带单相负荷时则设备利用率仅为０．５７７。

５）变压器的三相负荷不平衡，不仅使负荷较大的一相绕

组过热导致其寿命缩短，而且还会由于磁路不平衡，大量漏磁

通过箱壁、夹件等使其严重发热，造成附加损耗。

６）在低压配电线路中，三相不平衡会影响计算机正常工作，还会引起照明电灯寿命缩短，电压过高或照度不足，电压过

低以及电视机的损坏等。

７）三相不平衡时，将引起电网损耗的增加。

．－

８）对于通信系统，电力三相不平衡时，会增大对其干扰，影响正常通信质量。不对称负荷引起的三相不平衡，可以采取下列措施，主要有：

①将不对称负荷分散接到不同的供电点，以减小集中连接造成的不平衡度超标。

②使不对称负荷分散接到不同的供电点，以ａ或ｇｌ，－Ｊｊａ中连接造

成的不平衡度超标。这种方法元需增加任何设备投资，只要尽可能

地把单相用户均衡地接西三Ａ、Ｂ、ｃ三相匕就可以改善三相不平衡。

③将不对称负荷接到更高的电压级上供电，以使连接点

的短路容量足够大。

④采用三相平衡化装置。为了使ＳＶＣ可以补偿系统的三相不

平衡，需要其具有分相调节能力。参考文献：

【１】李鑫，曾光等．基于瞬时无功理论的ｓＶＣ无功电流检测方法

叨．电力电子技术，２００６．

【２】丁仁杰，刘健等．一种基于瞬时无功功率理论的ＳＶＣ控制方

’

法叨．电工技术学报，２００６．

【３】王茂海，孙元章．通用瞬时功率理论在三相不平衡负荷补偿

中的应用『Ｊ１．中国电机工程学报，２００３．

【４】王兆安，杨君，刘进军．谐波抑制和无功功率补偿【Ｍ】．北京：机

械工业出版社．２００２．