在理想的三相电源供电系统中 ABC 三相电压和电流幅值相等，相位相差 120°。当实际系统偏离上述情况时，就产生了不平衡问题及相应的电源利用效率降低的问题。如发电机和大型电动机，负荷不平衡造成设备的不对称运行，产生负序分量，会引起设备过热和损耗，缩短设备的使用寿命。

了解三相不平衡的定义，探究其产生原因，认识其潜在危害，并且掌握相应的识别和治理方法，对于保障电力系统的稳定运行和提高能源利用率至关重要。

1、三相不平衡产生的原因分析

电力系统中三相电压不平衡主要是由负荷不平衡和系统三相阻抗不对称引起的。

负荷不平衡是系统三相不平衡的最主要因素，产生三相负荷不平衡的主要原因是单相大容量负荷在三相系统中的电气功率分布不合理，在三相电系统中，三相负荷的功率不同，会导致三相电压的幅值和相位不同。例如，当一个相的负载过重时，这个相的电压会下降，而另外两个相的电压则会上升，从而导致三相电压不平衡。

系统三相阻抗不对称主要来自供电线路的不对称，系统三相阻抗不对称而引起的电压不平衡度一般很少超过0.5%，但在高峰负荷时，或高压线停电时，不平衡度有时会超过1%。

2、三相不平衡的危害和影响

根据变压器运行规程规定，在运行中的变压器中性线电流不得超过变压器低压侧额定电流的25%。在生产、生活用电中，三相负载不平衡时，使变压器处于不对称运行状态，造成变压器的损耗增大(包括空载损耗和负载损耗)。

此外，三相负荷不平衡运行会造成变压器零序电流过大，局部金属件升温增高，甚至会导致变压器烧毁。三相电压不平衡的发生还会导致达到数倍电流不平衡的发生，诱导电动机中逆扭矩增加，从而使电动机的温度上升，效率下降，能耗增加，发生震动，输出亏耗等影响。

3、如何判断三相负荷不平衡？

假设我们有一个三相电源系统，我们需要判断其是否存在三相不平衡，可以使用合适的仪表来测量三相的电压或电流值

测量电压、电流的正序、负序和零序幅值及相位，并计算和分析电压、电流不平衡度，包括负序不平衡度和零序不平衡度，计算公式如下：

①电压、电流负序不平衡度

②电压、电流零序不平衡度

在实际应用中，通常会有一个不平衡度的允许范围，比如不超过10%或15%。因此，由上述的计算公式，我们可以判断该三相电源系统是否存在显著的三相不平衡问题。

4、如何处理三相不平衡？

当识别了三相不平衡的具体原因，如何对三相不平衡问题进行处理呢？

1、调整负载分布

对于由负载不平衡引起的三相不平衡，可以通过调整负载分布来解决问题。包括实施自动换相、配电网络重构、负荷动态规划等运行措施，应用三相不平衡补偿装置（APF、UPFC、STATCOM等），应用光伏逆变器、储能系统、光伏逆变器-储能联合控制措施等。

2、技术升级与改造

如果不平衡问题较为严重或无法通过简单调整解决，可能需要考虑对电力系统进行技术升级或改造。

例如，改变网络结构、提高供电电压级别以提高系统承受不平衡负荷的能力。

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，可以采用自动调补电容器组等技术措施，来平衡各相之间的负载。

3、加强监测和维护

用户定期监测三相电流和电压的平衡情况，及时发现不平衡问题并采取措施进行处理。确保设备处于良好的工作状态，避免因设备故障引起的不平衡问题。