淺談三相電流不平衡會帶來的后果---江陰和源
2023-12-11
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1、什么是三相不平衡
三相不平衡:是指在電力系統中三相電流(或電壓) 幅值不一致，且幅值差超過規定范圍。三相不平衡是電能質量的一個重要指標，雖然影響電力系統的因素非常的多，但正常性不平衡的情況大多是因為三相的元器件、線路參數或負荷的不對稱。由于三相負荷的因素是不一定的，所以供電點的三相電壓和電流極易出現三相不平衡的現象，損耗線路。
一個三相平衡電路的三相電壓源必須是正弦波，且頻率相同，幅度相同，相位互差 120 度:三相的負荷阻抗相同且均為線性阻抗，因此三相的電流都是正弦波，且頻率相同，幅度相同，相位互差 120 度。絕對的三相平衡是不存在的，實際的三相系統總是存在不同程度的不平衡現象。
2、三相電流不平衡會帶來的后果
三相負荷平衡是安全供電的基礎。三相負荷不平衡，輕則降低線路和配電變壓器的供電效率，重則會因重負荷相超載過多，可能造成某相導線燒斷、三相電流不平衡會帶來哪些后果：
（1）導致電網供電不足 電壓的變化范圍過大電網供電不足，供電部門采取降壓供電，或地處偏遠地帶，損耗過多，導致電壓偏低。電網用電太少，導致電壓偏高電壓低負載不能正常工作，電壓太高，負載使用壽命縮短，或將負載燒毀。
（2）造成波形失真 波形失真（或稱諧波）：普遍的波形失真指標準電源波形的多種諧波。電網諧波產生的原因是整流器、UPS電源、電子調速裝備、熒光燈系統、計算機、微波爐、節能燈、調光器等電力電子設備和電器設備中開關電源的使用或二次電源本身自身產生。
（3）引起電涌現象 突波（或稱電涌）指在瞬間內（數毫秒間）輸出電壓有效值高于額定值110%，持續時間達一個或數個周期。是破壞精密電子設備的主要元兇。除受到雷擊產生外另外主要是由于在電網上連接的大型電氣設備關機開機時，電網因突然卸載而產生的高壓。
（4）產生尖波 尖波（或高壓尖脈沖） ：指峰值達6000V，持續時間從萬分之一秒至二分之一周期（10ms）的電壓。這主要是由于雷擊、電弧入電、靜態放電或大型電氣設備的開關操作而產生。危害：在煉鋼廠、 軋鋼廠或者大量使用晶閘管設備、電火花設備、電力機車等地方，這種尖峰干擾為害尤厲。其幅度大的可達數百伏甚至上千伏，而脈寬一般為μS數量級。雷電也常以尖峰脈沖方式入侵。尖峰脈沖幅度很大時，會破壞工控機開關電源輸入濾波器、整流器甚至主振管。再加之其頻譜很寬，也會竄入計算機造成干擾。
（5）造成瞬態過電壓和暫態過電壓 瞬態過電壓（transient overvoltage）和暫態過電壓（temporary overvoltage）：指峰值電壓高達20000V，但持續時間介于百萬分之一秒至萬分之一秒的脈沖電壓。其主要原因及可能造成的破壞類似于高壓尖脈沖，主要由雷電所致。危害：以大規模集成電路為核心組件的測量、監控、保護、通信、計算機網絡等先進電子設備廣泛運用于電力、航空、國防、通信、廣電、金融、交通、石化、醫療以及其它現代生活的各個領域，以大型CMOS集成元件組成的這些電子設備普遍存在著對暫態過電壓、過電流耐受能力較弱的缺點，暫態過電壓不僅會造成電子設備產生誤操作，或者造成電子設備受到干擾，數據丟失，或暫時癱瘓；嚴重時可引起元器件擊穿及電路板燒毀，使整個系統陷于癱瘓。
（6）造成電壓下降 電壓下陷/下降（Sags & Brownouts） 指市電電壓有效值界于額定值的80-85%之間的低壓狀態，并且持續時間達一個到數個周期，甚至更長。其產生原因包括：大型設備啟動和應用、大型電動機啟動、或大型電力變壓器接入、主電力線切換、線路過載等。危害：電壓下陷是Z常見的電力問題，它占了電力問題的87％。電源可能因某種原因而造成短時間的電壓下降。它對計算機的影響輕則使keyboard等接口設備暫停作業，重則使數據流失、檔案毀壞。電壓的下陷同時也會使計算機內的組件毀壞，以致于壽命減短。
（7）三相電壓不平衡
三相電壓不平衡 指各相之間電壓不相等或相角不相等，由于各相負載不平衡造成。三相不平衡的危害和影響 三相不平衡是指三相電源各相的電壓不對稱。是各相電源所加的負荷不均衡所致，屬于基波負荷配置問題。發生三相不平衡即與用戶負荷特性有關，同時與電力系統的規劃、負荷分配也有關。
此外，三相負載不平衡運行會造成變壓器零序電流過大，局部金屬件升溫增高，甚至會導致變壓器燒毀。對用電設備的影響。三相電壓不平衡的發生將導致達到數倍電流不平衡的發生。誘導電動機中逆扭矩增加，從而使電動機的溫度上升，效率下降，能耗增加，發生震動，輸出虧耗等影響。各相之間的不平衡會導致用電設備使用壽命縮短，加速設備部件更換頻率，增加設備維護的成本。
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