三相电流不平衡有危害吗?对供电的电缆有影响吗?

三相电流不平衡有危害吗?对供电的电缆有影响吗?
三相电流不平衡有危害吗?对供电的电缆有影响吗?

三相电流不平衡有危害吗?对供电的电缆有影响吗?
三相负荷不平衡的危害
3.1 对配电变压器的影响
（1）三相负荷不平衡将增加变压器的损耗：
变压器的损耗包括空载损耗和负荷损耗.正常情况下变压器运行电压基本不变,即空载损耗是一个恒量.而负荷损耗则随变压器运行负荷的变化而变化,且与负荷电流的平方成正比.当三相负荷不平衡运行时,变压器的负荷损耗可看成三只单相变压器的负荷损耗之和.
从数学定理中我们知道：假设a、b、c 3个数都大于或等于零,那么a+b+c≥33√abc .
当a=b=c时,代数和a+b+c取得最小值：a+b+c＝33√abc .
因此我们可以假设变压器的三相损耗分别为：Qa＝Ia2 R、Qb= Ib2 R 、Qc =Ic2 R,式中Ia、Ib、Ic分别为变压器二次负荷相电流,R为变压器的相电阻.则变压器的损耗表达式如下：
Qa+Qb+Qc≥33√〔（Ia2 R）（Ib2 R）（Ic2 R）〕
由此可知,变压器的在负荷不变的情况下,当Ia=Ib=Ic时,即三相负荷达到平衡时,变压器的损耗最小.
则变压器损耗：
当变压器三相平衡运行时,即Ia=Ib=Ic=I时,Qa＋Qb＋Qc=3I2R；
当变压器运行在最大不平衡时,即Ia=3I,Ib=Ic＝0时,Qa=(3I)2R=9I2R=3(3I2R)；
即最大不平衡时的变损是平衡时的3倍.
（2）三相负荷不平衡可能造成烧毁变压器的严重后果：
上述不平衡时重负荷相电流过大（增为3倍）,超载过多,可能造成绕组和变压器油的过热.绕组过热,绝缘老化加快；变压器油过热,引起油质劣化,迅速降低变压器的绝缘性能,减少变压器寿命（温度每升高8℃,使用年限将减少一半）,甚至烧毁绕组.
（3）三相负荷不平衡运行会造成变压器零序电流过大,局部金属件温升增高：
在三相负荷不平衡运行下的变压器,必然会产生零序电流,而变压器内部零序电流的存在,会在铁芯中产生零序磁通,这些零序磁通就会在变压器的油箱壁或其他金属构件中构成回路.但配电变压器设计时不考虑这些金属构件为导磁部件,则由此引起的磁滞和涡流损耗使这些部件发热,致使变压器局部金属件温度异常升高,严重时将导致变压器运行事故.
3.2 对高压线路的影响
（1）增加高压线路损耗：
低压侧三相负荷平衡时,10k V高压侧也平衡,设高压线路每相的电流为I,其功率损耗为：ΔP1 = 3I2R
低压电网三相负荷不平衡将反映到高压侧,在最大不平衡时,高压对应相为1.5I,另外两相都为0.75 I,功率损耗为：
ΔP2 = 2（0.75I）2R＋（1.5I）2R = 3.375I2R =1.125（3I2R）；
即高压线路上电能损耗增加12.5％.
（2）增加高压线路跳闸次数、降低开关设备使用寿命：
我们知道高压线路过流故障占相当比例,其原因是电流过大.低压电网三相负荷不平衡可能引起高压某相电流过大,从而引起高压线路过流跳闸停电,引发大面积停电事故,同时变电站的开关设备频繁跳闸将降低使用寿命.
3.3 对配电屏和低压线路的影响
（1）三相负荷不平衡将增加线路损耗：
三相四线制供电线路,把负荷平均分配到三相上,设每相的电流为I,中性线电流为零,其功率损耗为：ΔP1 = 3I2R
在最大不平衡时,即某相为3I,另外两相为零,中性线电流也为3I,功率损耗为：
ΔP2 = 2（3I)2R = 18I2R = 6（3I2R)；
即最大不平衡时的电能损耗是平衡时的6倍,换句话说,若最大不平衡时每月损失1200 kWh,则平衡时只损失200 kWh,由此可知调整三相负荷的降损潜力.
（2）三相负荷不平衡可能造成烧断线路、烧毁开关设备的严重后果：
上述不平衡时重负荷相电流过大（增为3倍）,超载过多.由于发热量Q＝0.24I2Rt,电流增为3倍,则发热量增为9倍,可能造成该相导线温度直线上升,以致烧断.且由于中性线导线截面一般应是相线截面的50％,但在选择时,有的往往偏小,加上接头质量不好,使导线电阻增大.中性线烧断的几率更高.
同理在配电屏上,造成开关重负荷相烧坏、接触器重负荷相烧坏,因而整机损坏等严重后果.
3.4 对供电企业的影响
供电企业直管到户,低压电网损耗大,将降低供电企业的经济效益,甚至造成供电企业亏损经营.农电工承包台区线损,线损高农电工奖金被扣发,甚至连工资也得不到,必然影响农电工情绪,轻则工作消极,重则为了得到钱违法犯罪.
变压器烧毁、线路烧断、开关设备烧坏,一方面增大供电企业的供电成本,另一方面停电检修、购货更换造成长时间停电,少供电量,既降低供电企业的经济效益,又影响供电企业的声誉.
3.5 对用户的影响
三相负荷不平衡,一相或两相畸重,必将增大线路中的电压降,降低电能质量,影响用户的电器使用.
变压器烧毁、线路烧断、开关设备烧坏,影响用户供电,轻则带来不便,重则造成较大的经济损失,如停电造成养殖的动植物死亡,或不能按合同供货被惩罚等.中性线烧断还可能造成用户大量低压电器被烧毁的事故.