三相电压不平衡的原因是什么？如何解决

三相电压的三角形接法是将各相电源或负载依次首尾相连，并将每个相连的点引出，作为三相电压的三条相线。

好的，三相电压不平衡是指三相系统中各相电压有效值或相位差偏离理想对称状态的情况，它会带来诸多危害。以下是主要原因和解决方法：

? 一、三相电压不平衡的主要原因

三相负荷分配不均 (最主要原因):
- 现象: 各相接入的单相负载功率或功率因数差异过大。
- 常见场景:
  - 大量单相设备（如照明、空调、电脑、小功率电焊机、服务器、家用电器）集中连接在某一相或两相上，而其他相负载较轻。
  - 虽然名义上是三相设备，但内部各相的阻抗或功率消耗不一致（这在老旧的或设计不良的设备中可能发生）。
  - 大型单相负载（如大功率电炉）接在某相上。
不对称的系统阻抗:
- 现象: 各相导线（或电缆）的长度、截面积、电阻、电抗（包括变压器绕组、开关设备）不相等。
- 常见场景:
  - 线路老化、氧化、接触不良、接头松动，导致个别相电阻增大。
  - 输电线路不对称架设（如地理条件限制）。
  - 个别相存在断股、破损等情况。
  - 三相变压器内部绕组不对称或故障。
系统侧原因:
- 现象: 供电电源本身输出的三相电压就不平衡。
- 常见场景:
  - 上级变电站变压器故障或三相输出电压调节不一致。
  - 变电站三相并联补偿电容组投入不均衡或故障（部分组熔丝熔断或开关故障）。
  - 大容量单相负载或不对称负载（如电气化铁路）接入电网点距离测量点较近，影响了同一母线上其他用户的电压质量。
  - 三相四线制系统中性线断线或接触不良。
短路故障:
- 现象: 瞬间出现的严重不平衡状态。
- 常见场景: 单相接地短路、两相短路、两相接地短路故障发生时。
暂态事件:
- 现象: 短暂的不平衡状态。
- 常见场景: 大型单相设备启动、雷击、大风吹动树枝短暂触碰导线等。

⚙ 二、三相电压不平衡的解决方法

解决思路主要围绕 平衡负载 和 减小不对称影响 两方面：

调整负荷分配 (最根本有效的方法)：
- 测量分析： 使用电能质量分析仪或钳形电流表定期测量各相电流、电压和功率。
- 重新分配： 尽可能平均地将单相负荷分配到三相上。 检查现有配电盘和馈线，重新连接部分单相设备（如照明、插座回路）到负载率低的相线上。优化调整各个回路的设计。
- 分散安装位置： 避免在同一区域集中大量单相设备。
- 使用三相均衡器：
  - 自动换相开关： 利用电力电子开关技术，自动或半自动地将单相负荷在相间切换，以达到动态平衡。效果较好，成本相对较高。
  - 静态相位平衡器： 利用电容、电感网络进行相位补偿，适用于对相位敏感的应用或特定的不平衡问题。这类方法相对简单，但补偿范围和效果有限制。
优化配电线路：
- 排查故障： 检查线路接头、开关触点、熔断器等，确保连接牢固、接触良好，消除过热氧化等问题。特别注意中性线的连接。
- 对称布线： 在设计和施工时，尽量保证A、B、C三根相线的长度、材料和规格一致。若已有线路不对称难以更改，应将其纳入负载分配调整的考虑因素。
补偿功率因数：
- 有针对性补偿： 对于功率因数较低且负荷较重的相，适当增加该相的补偿电容（使用分相补偿装置），可以在一定程度上改善该相的电压，从而降低三相电压差。但前提是负荷不平衡的根本原因依然存在，过度补偿反而可能引起过电压等问题。注意电容器的投切顺序应配合负荷分布。
使用先进设备和技术：
- 有源滤波器： 除滤除谐波外，部分高级APF也可以补偿三相不平衡电流。基本原理是检测不平衡分量，主动注入相反的补偿电流使系统电流趋于平衡。这是目前电能质量治理中针对不平衡最有效且灵活的方式之一，尤其适用于负荷变动快、精度要求高的场合，但成本和复杂度也最高。
- 平衡变压器/特殊变压器： 对于特定场合（如电气化铁路牵引供电），可采用斯科特(Scott)变压器、斯泰恩梅茨(Steinmetz)电路等特殊接法的变压器或补偿装置来产生对称的三相电源。
加强系统侧管理：
- 与供电公司沟通： 如果确认不平衡主要来源于上级电网（如变电站出口电压就不平衡），应及时向供电部门反映，要求其排查变压器、补偿装置和配电线路问题。
- 监测和告警： 安装三相不平衡度监测装置，设定阈值进行告警，便于及时发现问题采取行动。
处理系统故障：
- 对于短路等故障导致的不平衡，按照规程操作，故障排除后会自动恢复。