何 平

（富順縣富益電力股份有限公司，四川 自貢 643200）

目前所有供電網(wǎng)都采用三相制，但某些用電設(shè)備，不適于三相用電，僅適于單相用電，這樣的設(shè)備接于電網(wǎng)上必造成三相電流不平衡。不平衡的電流在系統(tǒng)各相中產(chǎn)生不同的電壓降落，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓的三相不平衡。其主要危害論述如下：

1 對感應(yīng)電機(jī)的危害

三相電壓不平衡，在感應(yīng)電動機(jī)的定子上便產(chǎn)生一個逆序旋轉(zhuǎn)磁場，感應(yīng)電機(jī)在正逆兩個磁場的作用下運行。因正序旋轉(zhuǎn)磁場比逆序旋轉(zhuǎn)磁場強(qiáng)大得多，故感應(yīng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向仍為正序方向相同，但轉(zhuǎn)子逆阻抗很小，故逆序電流較大，又因為有逆序電流、逆序磁場存在，而產(chǎn)生較大的逆序制動力矩，使電動機(jī)輸出功率大小減小，電動機(jī)繞組要過分發(fā)熱。

2 影響變、配電設(shè)備的出力，增加電能損耗

發(fā)、供、變電設(shè)備的容量都是在三相負(fù)荷平衡的條件下設(shè)計確定的。如果三相負(fù)荷不平衡則電容量必然減少。

變壓器、供電線路的電能損耗，都與其負(fù)荷電流的平方成正比，即按I2R關(guān)系變化。故在供同樣容量時，三相電流不平衡比平衡電流損失要多很多。

3 不平衡的三相電流易引起零序繼電保護(hù)誤動作。

三相三線網(wǎng)路中，當(dāng)三相電流平衡時，所產(chǎn)生的磁通可互相“抵消”而等于零。如果三相三線網(wǎng)路中有一相或兩相電流與另一相或兩相電流相差很大，各相所產(chǎn)生的磁通不能完全互相“抵消”，則必呈現(xiàn)一定的磁場。

零序繼電保護(hù)就是利用這一原理進(jìn)行工作的，如三相電流不平衡太大，雖非事故也能引起零序保護(hù)的誤動作，使零序保護(hù)失去保護(hù)作用。

為了將不平衡的三相負(fù)荷轉(zhuǎn)化為平衡的三相負(fù)荷，以解決因供電不平衡而帶來的不利影響，有很多辦法。下面就兩臺單相變壓器供電法；三臺單相變壓器供電法；V接三相——單相轉(zhuǎn)換裝置法；變壓器——電容器相平衡法；容抗平衡法；移相平衡法論述如下：

1 兩臺單相變壓器法

用兩臺單相變壓器，其中一次側(cè)V接線，二次側(cè)倒轉(zhuǎn)一相串聯(lián)，如圖1所示。

從網(wǎng)絡(luò)取三相電流，而負(fù)載為單相，這樣，網(wǎng)絡(luò)的三相電流比用一臺單相變壓器的電流平衡。

2 三臺單相變壓器法

三臺單相變壓器供單相負(fù)載時，變壓器一次側(cè)Y接線，三臺變壓器的二次側(cè)串聯(lián)，如圖2所示。

這樣二次側(cè)端電壓為變壓器二次側(cè)額定電壓的2倍，當(dāng)A、B、C三相電壓互差120°時，二次電壓關(guān)系如下：

Eao=Ebo=Eco 互差 120°

因Eao與Ebo相 差120°，故Eao+Ebo=Eab， 又 因 為Eab與Eco大小相等，相位相同，因此，Eab+Eco=2Eao=2Eab=2Eac=Exyo

這種接法，二次端電壓（Exy）為每臺變壓器二次額定電壓的二倍。因變壓器二次繞組三臺串聯(lián)，為變壓器二次額定電流所限，三臺單相變壓器實際負(fù)荷能力，為三臺變壓器總?cè)萘康?/3倍。

3 V接三相——單相轉(zhuǎn)換裝置法

這種裝置是一個V形連接的變壓器輸入三相電流，輸出單相負(fù)荷，變壓器輸入的三相電流是不平衡的，可用一組電容器Qp使之平衡，這組電容器同樣可以起到補(bǔ)償工率因率作用。V接變壓器的兩個一次繞阻中各裝有載調(diào)壓開關(guān)，用它調(diào)整變壓比以改變二次電壓，配合用電設(shè)備對電壓和電流的不同要求。由于兩個變壓器的變比不同，也可以改變單相負(fù)載的相角，使單相負(fù)載能在各種功率因數(shù)下恰好與電容器Qp組成全平衡的關(guān)系，達(dá)到了不調(diào)整或少調(diào)整電容的目的，簡化了操作，又有滿意的平衡效果。如果單相負(fù)載沒有需調(diào)整電壓的必要，變壓器一次側(cè)可不備調(diào)壓開關(guān)，這時需調(diào)整Qp的容量，以適應(yīng)二次負(fù)載變化的需要。

這種裝置如圖3所示。

4 變壓器——電容器相平衡法

這一方法接線的特點是電容器既起到相平衡作用，又起到功率因數(shù)補(bǔ)償作用，在經(jīng)濟(jì)上是合理的。

這種方法的原理接線如圖4所示。

圖中的Rf與Xf是單相負(fù)載的電阻和阻抗，Tp是平衡變壓器，其變壓比為N，Qp是平衡電容器。

5 容抗平衡法

這是解決大容量單相感性負(fù)載接入三相電網(wǎng)，并使其三相電流平衡的一個方法。它的特點是按一定的容量比例在三相電網(wǎng)接入單相負(fù)載的同時接入一組平衡電容器與一組平衡電抗器，用以組成三相平衡電流。這樣就能拒單相負(fù)載匹配成三相對稱的負(fù)載，消除了逆序電壓，改善了供電質(zhì)量，節(jié)約線路電能損耗。

這一方法的原理接線如圖5所示。

6 移相平衡法

所謂移相平衡法是為了區(qū)別于上述各種方法。在使單相負(fù)載轉(zhuǎn)化為三相平衡負(fù)載時不需附加平衡電容器，平衡變壓器、平衡電抗器之類設(shè)備的一種方法。嚴(yán)格講，上述幾種方法也是通過移相來實現(xiàn)三相電流平衡的，這一方法又用電容器來移相，這些電容器作為移相用，又作為補(bǔ)償用，所以是經(jīng)濟(jì)合理的，在很多條件下比前幾種方法優(yōu)越。

移相平衡法可采用以下兩種方法中的任何一種，均能實現(xiàn)三相電流平衡。

（1）在接有單相負(fù)載的三相電力系統(tǒng)中，在一定的相序間加裝一定數(shù)量的電容器，使這些電容器既起到補(bǔ)償功率的作用，又利用它與負(fù)載電流方向不同的電流來移動相位，將單相電流轉(zhuǎn)化為三相平衡電流。

（2）當(dāng)兩個單相負(fù)載接成“V”形或三個功率不等的單相負(fù)載接成“△”形成“V”供電時，三相電流是不平衡的。但當(dāng)采用了移相平衡法后，不需附加任何設(shè)備，即可使上述三種方式運行不平衡的三相電流，轉(zhuǎn)化成平衡的三相電流。

移相平衡法的幾種接線：

A在三相供電網(wǎng)上A、B相間接一單相負(fù)載P2，另設(shè)一組電容量Qab、Qcb、Qca分別接于電源，按三角形接線，如圖6所示。

B如果另有一個單相負(fù)載P1，將P1接于B-C相間，將平衡電容器接于C-A相間，如圖7所示。

C由兩個單相負(fù)載P1和P2同時投入運行，經(jīng)加裝了平衡電容器平衡的三相平衡系統(tǒng)，如圖8所示。

通過以上幾種連接方法，都可將不平衡的三相負(fù)荷轉(zhuǎn)化為平衡的三相負(fù)荷，從而達(dá)到節(jié)電的目的。

參考資料

[1]電工與電子基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1980（07）.

[2]用電安全技術(shù).石油化學(xué)工業(yè)出片社，1977（02）.

[3]電器安全工程學(xué).北京經(jīng)濟(jì)學(xué)院勞動保防工程系編.

[4]水電站電氣設(shè)備運行與維修[M].北京：中國水利水電出版社，2006，07.