低压配电系统三相负载不对称的危害及消除

1 造成三相负载不对称的原因
　　正常情况下，各种单相负载（电灯、电扇、电视机、电冰箱、洗衣机等）连接在低压电力网中，一般说来，三相负载是不会对称的,这是因为在连接时，三相负载的分配很难做到平衡; 各个单相负载的开停时间不会做到同时; 在使用中每一相负载的增长速度也不相同，另外还存在着电焊机负载问题。
非正常情况下，三相负载不对称尤为严重,其原因有配电变压器高（低）压侧发生一相或两相断线或接地故障; 配电变压器分接开关接触不良或高（低）压侧接头、绕组故障; 配电变压器高（低）压侧一相或两相熔断器熔断电动机绕组中有一相或两相发生故障。

2 三相负载不对称的最大限值
　2.1三相负载不对称度的计算公式:
　b= Imax-Iar ×100% (1)
式中，b——不对称度; Imax——三相电流中最大一相电流值; Iar——三相平均电流
　　需要指出的是，有的书中关于三相负载不对称度的计算公式和标准说法不一致，如: b= IN ×100% （2）
式中，b——不对称度; IN——中性线中的电流值。
　　显然，式（2）是以中性线中的电流占三相平均电流的百分比来计算的，严格地讲，三相负载对称与否，应该包括三相负载的阻抗值和阻抗角两个内容，反映在电流上就是三相电流的值和相位两个内容，不能取决于中性线中电流的有无，所以计算三相负载不对称度用式（1）更为适宜。
　2.2在三相三线制系统中，一般要求异步电动机任一相电流与三相电流平均值的偏差不超过10%。
　2.3在三相四线制系统中，三相负载不对称度在电源侧不得大于10%，在负载侧不得大于20%。
　2.4在DL/T572《电力变压器运行规程》中规定: 接线组别Y-yno的配电变压器中性线的不平衡电流不得超过配电变压器额定电流的25%，这主要是从配电变压器安全运行的角度考虑的。

3 低压三相负载不对称对电网及设备的影响
　3.1三相负载不对称会使配电变压器损耗增大，降低变压器的出力。由于变压器绕组结构是按对称运行情况设计的，三相绕组结构性能一致，其最大允许出力受每相额定容量的限制。当不对称运行时，负载轻的相就有富裕容量，降低了变压器的出力，变压器的备用容量亦相应减少，使变压器的过载能力大大降低，运行中如果变压器短时产生过载就可能引起过热以致烧坏。
　3.2三相负载不对称会造成各相电压不平衡。由于配电变压器是按三相负载对称运行设计的，其每相绕组的电阻、漏抗和励磁阻抗基本一致，三相负载对称时，三相电流相等，变压器的内部压降相同，其输出的电压是对称的。当三相负载不对称时，各相电流不一致，每相在变压器内部的压降就不相等，造成三相输出电压不对称。当变压器三相负载很不平衡时，中性线电流较大，使中性线具有较大的阻抗压降，中性点发生位移，各相电压发生变化，当A相负载为感性时，A相电压变化最严重，B相次之，C相最小; 当A相负载为阻性负载时，B相电压变化最为严重; 当中性线电流为额定电流的25%时，在感性负载的情况下，负载相的电压变化率为8%，当中性线电流为额定电流的50%时，负载相的电压变化率达12%，而非负载相则不超过5%，这种电压变化，使某相的电压过高或过低，对电气设备的运行和安全极为不利。
　3.3三相负载不对称使零序电流增大。三相负载不对称运行时产生零序电流，这个零序电流随不对称度的大小而变化，不对称度越大零序电流越大。由于零序电流的存在，在变压器铁芯中产生零序磁通，而高压侧没有零序电流，这就迫使零序磁通只能从变压器的油箱壁及钢结构件中通过，这些钢构件在设计时并没考虑导磁，所以磁滞和涡流损耗造成钢构件局部温度升高，产生功率损耗。
　3.4三相负载不平衡会降低电动机的效率。由于变压器三相负载不平衡引起的不平衡电压，存在着正序、负序和零序三个电压分量，当输入电动机以后，负序电动势就产生与正序电动势相反的旋转磁场，起到制动作用。由于正序磁场比负序磁场大，电动机仍与正序磁场旋转方向一致，但由于负序磁场的制动作用，使电动机的输出功率减少，如果电动机的中性线接零，还将有零序电流通过，这个零序电流在绕组电阻上消耗电能，增加电动机的发热量，同时这个零序电流还产生一个脉振磁场，消耗较大的无功功率。
　3.5三相负载不平衡，将使低压线损增大。电流通过导体产生的功率损耗与线路电流的平方成正比，当采用三相四线制线路供电时，其有功功率消耗为:

式中，IA、IB、IC分别为每相电流; IO为中性线电流; R为每相导线的电阻值。
　　当三相负载平衡时，其有功功率损耗为
　　设三相电路对称时， 每相电流值为30A，中性线电流为零; 三相电路不对称时，每相电流分别为
:
P1=3I2R=3×302R×10-3=2700R×10-3KW
　　由此可见，在送电容量相同的情况下，三相负载不对称运行所造成的线路损耗是比较大的，运行是极不经济的。

4 三相负载不对称运行的消除措施
　4.1为了取得三相负载的对称，三组单相接户线应尽量由同一电杆上分别从A、B、C三相中引下，且三组单相接户线的负载应尽量平衡。
　4.2定期测量三组接户线的负载，检查三相负载是否平衡，不平衡时应及时进行调整。
　4.3减少单相接户线的总长，一般不超过20米，单相负载电流超过10A时必须直接从三相四线制线路上引下，如距三相四线制线路较远，应重新架设三相四线制线路。
　4.4三相四线制线路上所带的电焊机应根据电焊机台数分别规定出所接电源的相别，使全线路的各用户使用的电焊机分别接到不同相上，并分别规定出使用时间。