变压器三相负载不平衡危害及解决办法

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。
变压器的不平衡电流系指三相变压器绕组之间的电流差。这种电流差主要是由于三相负载不一样造成的。负载的不对称，使流过变压器的三相电流不对称。由于电流不对称，使变压器三相阻抗压降不对称，因而二次侧的三相电压也就不对称。这对变压器和用电设备都是不利的。更重要的是在Y／Yo一12接线的变压器中，零线将出现零序电流。而零序电流将产生零序磁通，绕组中将感应出零序电势，使中性点位移。其中电流大的一相电压下降，其他两相电压上升。另外对充分利用变压器的功率输出也很不利。
当变压器接近额定值时，由于三相负载的不平衡，将使电流大的一相过负荷，而电流小的一相，负荷达不到额定值，所以，一般规定变压器零线电流不应超过变压器额定电流的25％。变压器零线导线截面的选择也是根据这一原则决定的。因此，对带有单相动力和照明用电负荷的变压器，要经常进行负荷测量，尽量使变压器三相电流达到平衡。零线电流超过额定电流的25％时，要及时进行负荷的调整。
危害
1．增加线路的电能损耗。在三相四线制供电网络中，电流通过线路导线时，因存在阻抗必将产生电能损耗，其损耗与通过电流的平方成正比。当低压电网以三相四线制供电时，由于有单相负载存在，造成三相负载不平衡在所难免。当三相负载不平衡运行时，中性线即有电流通过。这样不但相线有损耗，而且中性线也产生损耗，从而增加了电网线路的损耗。
2．增加配电变压器的电能损耗。配电变压器是低压电网的供电主设备，当其在三相负载不平衡工况下运行时，将会造成配变损耗的增加。因为配变的功率损耗是随负载的不平衡度而变化的。
3．配变出力减少。配变设计时，其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的，其绕组性能基本一致，各相额定容量相等。配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制。假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行，负载轻的一相就有富余容量，从而使配变的出力减少。其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关。三相负载不平衡越大，配变出力减少越多。为此，配变在三相负载不平衡时运行，其输出的容量就无法达到额定值，其备用容量亦相应减少，过载能力也降低。假如配变在过载工况下运行，即极易引发配变发热，严重时甚至会造成配变烧损。
4．配变产生零序电流。配变在三相负载不平衡工况下运行，将产生零序电流，该电流将随三相负载不平衡的程度而变化，不平衡度越大，则零序电流也越大。运行中的配变若存在零序电流，则其铁芯中将产生零序磁通。(高压侧没有零序电流)这迫使零序磁通只能以油箱壁及钢构件作为通道通过，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。配变的绕组绝缘因过热而加快老化，导致设备寿命降低。同时，零序电流的存也会增加配变的损耗。
5．影响用电设备的安全运行。配变是根据三相负载平衡运行工况设计的，其每相绕组的电阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。当配变在三相负载平衡时运行，其三相电流基本相等，配变内部每相压降也基本相同，则配变输出的三相电压也是平衡的。
假如配变在三相负载不平衡时运行，其各相输出电流就不相等，其配变内部三相压降就不相等，这必将导致配变输出电压三相不平衡。同时，配变在三相负载不平衡时运行，三相输出电流不一样，而中性线就会有电流通过。因而使中性线产生阻抗压降，从而导致中性点漂移，致使各相相电压发生变化。负载重的一相电压降低，而负载轻的一相电压升高。在电压不平衡状况下供电，即容易造成电压高的一相接带的用户用电设备烧坏，而电压低的一相接带的用户用电设备则可能无法使用。所以三相负载不平衡运行时，将严重危及用电设备的安全运行。
6．电动机效率降低。配变在三相负载不平衡工况下运行，将引起输出电压三相不平衡。由于不平衡电压存在着正序、负序、零序三个电压分量，当这种不平衡的电压输入电动机后，负序电压产生旋转磁场与正序电压产生的旋转磁场相反，起到制动作用。但由于正序磁场比负序磁场要强得多，电动机仍按正序磁场方向转动。而由于负序磁场的制动作用，必将引起电动机输出功率减少，从而导致电动机效率降低。同时，电动机的温升和无功损耗，也将随三相电压的不平衡度而增大。所以电动机在三相电压不平衡状况下运行，是非常不经济和不安全的。
解决办法
由不对称负荷引起的电网三相电压不平衡可以采取的解决办法：
1、将不对称负荷分散接在不同的供电点，以减少集中连接造成不平衡度严重超标的问题。
2、使用交叉换相等办法使不对称负荷合理分配到各相，尽量使其平衡化。
3、加大负荷接入点的短路容量，如改变网络或提高供电电压级别提高系统承受不平衡负荷的能力。
4、装设平衡装置。 简要列出以上几种解决三相电压或电流不平衡对电网及电能质量危害的技术措施。
具体应该采取哪一种措施更为合理有效，还要根据实际情况，经过技术和经济比较后确定实施。
在低压三相四线制的城市居民和农网供电系统中：由于用电户多为单相负荷或单相和三相负荷混用，并且负荷大小不同和用电时间的不同。所以，电网中三相间的不平衡电流是客观存在的，并且这种用电不平衡状况无规律性，也无法事先预知。导致了低压供电系统三相负载的长期性不平衡。对于三相不平衡电流，电力部门除了尽量合理地分配负荷之外几乎没有什么行之有效的解决办法。
电网中的不平衡电流会增加线路及变压器的铜损，还会增加变压器的铁损，降低变压器的出力甚至会影响变压器的安全运行，最终会造成三相电压的不平衡。
调整不平衡电流无功补偿装置，有效地解决了这个难题，该装置具有在补偿系统无功的同时调整不平衡有功电流的作用。其理论结果可使三相功率因数均补偿至1，三相电流调整至平衡。实际应用表明，可使三相功率因数补偿到0.95以上，使不平衡电流调整到变压器额定电流的10％以内。