2.3 电能质量

2.3.1 电能质量概述

电力系统的电能质量是指电压、频率和波形的质量。电能质量主要指标包括：电压偏差、电压波动和闪变、频率偏差、谐波（电压谐波畸变率和谐波电流含有率）和三相电压不平衡度等。此外还增加了电动机启动时的电压下降及有关解决措施。

供电频率偏差允许值为±0.2Hz，电网容量在3000MW以下者为±0.5Hz。频率值通常由系统决定，除特别要求采用不间断供电装置局部稳频外，在配电设计时，一般不必采取稳频措施。

引起电压偏差、电压波动以及电压下降等的根本原因，是动态而非静态，当电流恒定不变时，则不会引起这些问题：由于网络中电流变化通过阻抗元件而造成的电压损失变化，主要是线路和变压器的电压损失的变化。在串联电路中，阻抗元件两端电压相量的几何差称为电压降。图2.2位阻抗串联电路，AD间的电压降为

电压损失是指串联电路中阻抗元件两端电压的代数差，如图2.2（b）中AD间的电压损失为

在工程计算中，电压损失为电压降的横向分量DE，而误差EF忽略不计即

通常用系统标称电压的百分数表示，即

式中 Un——AD段所在系统的标称电压；

ΔU——标称电压的百分数，%；

I——负荷电流，A；

cosφ——负荷的功率因数；

P——负荷的有功功率，kW;

Q——负荷的无功功率，kvar；

R、X——阻抗元件的电阻和电抗（感抗），Ω。

线路电压损失按以下公式计算：

三相平衡负荷线路

线电压的单相负荷线路

相电压的单相负荷线路

以上式中 ΔU——线路电压损失，%；

Un——系统标称电压，kV；

I——负荷电流，A；

cosφ——负荷功率因数；

P——负荷的有功功率，kW；

l——线路长度，km；

R′、X′——三相线路单位长度的电阻和电抗，Ω/km；

Δua——三相线路单位电流长度的电压损失，%/（A·km）；

Δup——三相线路单位功率长度的电压损失，%/（kW·km）。

线路单位长度的电阻、电抗和电压损失数据见第9章。

变压器电压损失%按下式计算。

式中 SrT——变压器的额定容量，kVA；

ua——变压器阻抗电压的有功分量，%；

ur——变压器阻抗电压的无功分量，%；

uT——变压器的阻抗电压，%；

ΔPT——变压器的短路损耗，kW；

β——变压器的负荷率，即实际负荷与额定容量SrT的比值；

cosφ——负荷的功率因数；

P——二相负荷的有功功率，kW；

Q——三相负荷的无功功率，kvar。

2.3.2 电压偏差

1.基本概念

电压偏差是供配电系统在正常运行方式下（即系统中所有元件都按预定工况运行），系统各点的实际电压U对系统标称电压Un的偏差ΔU，常用相对于系统标称电压的百分数表示，即

式中 ΔU——电压偏差；

U——用电设备的实际电压；

Un——用电设备的额定电压。

2.电压偏差允许值

用电设备端子电压实际值偏离额定值时，其性能将直接受到影响，影响的程度视电压偏差的大小而定。根据设备制造和网络建设的综合考虑，制订用电设备端子电压偏差允许值还应考虑到设备的某些具体运行状况。例如对于不常使用的用电设备，使用时间短暂且次数很少的用电设备以及少数远离变电所的用电设备等，其电压偏差允许范围可以适当放宽，以免过多地增加线路投资。某些用电设备，例如电阻焊机，当电压正偏差过大时，将使焊机出热量过多而造成焊件过熔，其负偏差过大时会使焊接热量不足而造成虚焊。又如信息技术设备，若电压超过产品规定的允许值将影响其工作的精确度，因此这些设备往往带有专用稳压电源装置，这时对网络电压偏差的要求可适当放宽。电压偏差对用电设备性能的影响如下：

（1）对感应电动机的影响。由于电动机转矩与其端电压的平方成正比，因此当电动机的端电压比其额定电压低10%时，其实际转矩将只有额定转矩的81%，而负荷电流将增大5%～10%，温升将提高10%～15%，绝缘老化程度将比规定增加1倍以上，从而明显地缩短电机的使用寿命。而且由于转矩减小，转速下降，不仅会降低生产效率，减少产量，而且还会影响产品质量，增加废次品。

当其端电压偏高时，负荷电流和温升一般也要增加，绝缘也要受损，对电机也是不利的，但不像电压偏低时那么严重。

（2）对同步电动机的影响。当同步电动机的端电压偏高或偏低时，转矩也要按电压平方成正比变化。因此同步电动机的端电压偏差，除了影响其转速外，其他如对转矩、电流和温升等的影响，是与感应电动机相同的。

（3）对照明的影响。电压偏差对白炽灯的影响最为显著。当白炽灯的端电压较其额定电压降低10%时，灯泡的使用寿命将延长2～3倍，但其发光效率将下降30%以上，灯光明显变暗，照度降低，严重影响人的视力健康，降低工作效率，还可能增加事故发生率。当其端电压较其额定电压升高10%时，发光效率将提高1/3。电压偏差对荧光灯等气体放电灯的影响不像对白炽灯那么明显，但也有一定的影响。当其端电压偏低时，灯管不易起燃。如果多次反复起燃，则灯管寿命将大受影响。而且电压降低时，照度下降，影响视力及工作。当其电压偏高时，灯管寿命又要缩短。

用电设备端子电压偏差允许值见表2.4。

供电部门和用户产权分界处的供电电压允许偏差值列于表2.5中。

3.电压偏差的计算

如果在某段时间内线路或其他供电元件首段的电压偏差为δu1，线路电压降为Δu1，则线路末端电压偏差为

当有变压器或其他调压设备时，还应计入该类设备内的电压提升，即

在图2.3所示的电路中，其末端的电压偏差为

以上式中 δu1——线路首端的电压偏差，%;

∑Δu1——回路中电压降总和，%;

Δul1、Δul2——高压线路和低压线路的电压降，%;

ΔuT——变压器电压降，%;

e——变压器分接头设备的电压提升，%，常用配电变压器分接头与二次空载电压和电压提升的关系见表2.6。

如果工厂负荷不变，地区变电站供电母线电压也不变，则电路沿线各点的电压偏差也是固定不变的。但实际上用户和地区变电站的负荷是在最大负荷和最小负荷之间变动，电路沿线电压偏差曲线也相应地在图2.3所示的实线和虚线之间变动。电路某点电压偏差最大值与最小值的差额成为电压偏差范围。如图2.3所示，用户负荷变化引起网络电压降的变化，从而引起各级线路电压偏差范围逐级加大，形成喇叭状。

4.改善电压偏差的主要措施

（1）合理选择变压器的变比和电压分接头。选择分接头的目的是通过改变变压器的变比，使出现最大负荷时的电压负偏差与出现最小负荷时的电压正偏差得到调整，使之保持在正常合理的范围内，但不能缩小正负偏差之间的范围。

（2）合理减小配电系统阻抗。例如尽量缩短线路长度，采用电缆代替架空线，加大电缆或导线的截面等。

（3）合理补偿无功功率。

1)调整并联补偿电容器组的接入容量。投入电容器后线路及变压器电压损失减少的数据，可按以下两式估算：

线路

变压器

上二式中 ΔQC——并联电容器的投入容量，kvar；

XL——线路的电抗，Ω；

Un——系统标称电压，kV；

SrT——变压器的额定容量，kVA；

uT——变压器的阻抗电压，%。

电网电压过高时往往也是电力负荷较低，功率因数偏高的时候，适时减少电容器组投入的容量，能同时起到合理补偿无功功率和调整电压偏差水平的作用。如果采用的是低压电容器，调压效果将更显著，应尽量采用按功率因数或电压水平调整的自动装置。

2)调整同步电动机的励磁电流。在铭牌规定值的范围内适当调整同步电动机的励磁电流，使其超前或滞后运行，就能产生或消耗无功功率，从而达到改变网络负荷的功率因数和调整电压偏差的目的。

（4）尽量使三相负荷平衡。

（5）改变配电系统运行方式。

（6）采用有载调压变压器。

1）110kV及以上电压的降压变电所中的主变压器直接向10（6）kV电网送电时，应采用有载调压变压器。

2)少数用电单位因其负荷曲线特殊或距地区变电所过远等原因，35kV降压变电所的主变压器，在电压偏差还不能满足电压质量要求时，宜采用有载调压变压器。

3）10（6）kV配电变压器不宜采用有载调压变压器，但在当地10（6）kV电源电压不能满足要求时，亦可采用10（6）kV有载调压变压器。

2.3.3 电压波动

1.基本概念

（1）供配电系统的电压波动主要是由于系统中的冲击负荷引起的。冲击负荷引起的电压对工频来说是调幅波（即交流电压波的包络线）性质的。为了表征电压波动的大小，用电压调幅波中两个相邻极值（极大和极小）电压均方根值之差（Umax-Umin）对额定电压Un的百分数来表示，即

电压变化频度r是单位时间内电压变动的次数（电压由大到小或由小到大各算一次变动），称为电压变动的频度，一般以min-1或s-1作为频度的单位。同一方向的若干次变动，如间隔时间小于30ms，则算一次变动。

国际电工标准（IEC）规定，在低压民用电力网中，稳态电压变动d应不超过3%，最大的电压变动dmax应不超过4%，电压变动d超过3%的持续时间不应超过200ms。

（2）闪变P是电压波动引起的视感效应，是指灯光照度不稳定造成的视觉感受。短时闪变值Pst是衡量短时间（若干分钟）内闪变强弱的一个统计值。Pst=1为闪变引起视感刺激性的通常值。

（3）闪变的主要决定因素。

1)供电电压波动的幅值、频度和波形。

2)对照明装置，以对白炽灯照度的波动影响的程度有关。

3）对人对闪变的主观视感。为了区别电压波动（电压的快变化）和电压偏差（电压的慢变化），国家标准GB 12326—90《电能质量·电压允许波动和闪变》中规定，电压波动的变化速度应不低于每秒0.2%。

电压闪变反映了电压波动引起的灯光闪烁对人视觉产生影响的效应。引起照度闪变的电压波动现象称为电压闪变。因灯光照度急剧变化使人眼感到不适的电压，称为闪变电压。

2.电压波动和闪变的危害

波动性负荷在系统阻抗上将引起电压降的波动。当负荷波动时，系统阻抗越大（或系统短路容量越小），则其所导致的电压波动越大，这决定于供电系统的容量、供电电压、用户负荷位置、类型、大功率用电设备的启动频度等。电压波动和闪变将引起很多危害，如：

（1）引起照明灯光闪烁，使人的视觉容易疲劳和不适，从而降低工作效率。

（2）电视机画面亮度发生变化，垂直和水平幅度摇动。

（3）影响电动机正常启动，甚至无法启动；导致电动机转速不均匀，危及本身的安全运行，同时影响产品质量。例如使造纸、制丝不均匀，降低精加工机床制品的光洁度，严重时产生废品等。

（4）使电子仪器设备（例如示波器、X光机）、计算机、自动控制设备工作不正常。

（5）使硅整流器的出力波动，导致换流失败等。

（6）影响对电压波动较敏感的工艺或试验结果。例如，使光电比色仪工作不正常，使化验结果出差错。

国家标准GB 12326—90规定了电力系统公共供电点由冲击性负荷产生的电压波动和闪变的允许值，见表2.7和表2.8。

2.3.4 电动机启动时电压下降

1.基本概念

电动机启动时在配电系统中要引起电压下降。启动前的电压有效值U与启动时的电压有效值Ust之差称为电压下降（曾称电压波动，但为区别连续电压变动或电压周期性变动，这里改称电压下降），用相对值（与系统标称电压U的比值）或百分数表示，即

电动机启动时的电压相对值（与系统标称电压U的比值）或百分数表示，即

2.电动机启动时在配电系统中引起电压下降时的电压允许值

电动机启动时，其端子电压应能保证被拖动机械要求的启动转矩，且在配电系统中引起的电压下降不应妨碍其他用电设备的工作，即电动机启动时，配电母线上的电压应符合下列要求。

（1）在一般情况下，电动机频繁启动时不应低于系统标称电压的90%；电动机不频繁启动时，不宜低于标称电压的85%。

（2）感性负荷且电动机不频繁启动时，不应低于标称电压的80%。

（3）配电母线上未接其他用电设备时，可按保证电动机启动转矩的条件决定；对于低压电动机，还应保证接触器线圈的电压不低于释放电压。

3.笼型电动机和同步电动机启动方式的选择

（1）全压启动。是最简单、最可靠、最经济的启动方式，应优先采用，但启动电流大，在配电母线上引起的电压下降也大。当符合下列条件时，电动机应全压启动。

1）电动机启动使配电母线的电压符合上述（2）项要求；

2)被拖动机械能承受电动机全压启动时的冲击转矩；

3）制造厂对电动机的启动方式无特殊规定（指特殊结构的大型高压电动机，至于低压电动机和一般高压电动机均可全压启动）。

电动机启动方式及其特点见表2.9。

设计中应计算电动机启动时配电系统中的电压，以便正确选择启动方式和供配电系统，并根据启动电流或容量校验供配电和启动电器的过负荷能力。

4.选择降压启动电器需要满足的基本条件

（1）启动时电动机端子电压应能保证传动机械要求的启动转矩，即

式中 ustM——启动时电动机端子电压相对值，即端子电压与标称电压的比值；

MstM——电动机启动转矩相对值，即启动转矩与额定转矩的比值；

Mj——电动机传动机械的静阻转矩相对值。

（2）低压电动机启动时还应保证接触器线圈的电压不低于释放电压。

（3）结构特殊的大型高压电动机的启动方式，应符合制造厂的规定。具体计算式如下述。

电动机启动时间（s）为

为使同步电动机铜制阻尼笼温度不超过300℃，在冷却状态下连续启动2次（或在热状态下启动一次）时，电动机的最长允许启动时间（s）为

上二式中 PrM——电动机的额定功率，kW；

nr——电动机的额定转速，r/min；

G——同步电动机阻尼笼中阻尼条的铜重，kg；

Mj——电动机传动机械的静阻转矩相对值；

J——机组总转动惯量；

Mstp——电动机平均启动转矩相对值，同步电动机为MstM，但当MstM<My时，为1.1MstM，普通笼型电动机为MstM+0.2（Mmax-MstM），JKZ型高速笼型电动机为MstM+0.25（Mmax-MstM）；

MstM——电动机的启动转矩相对值；

My——同步电动机的牵入转矩相对值；

Mmax——电动机的最大转矩相对值。

5.降压启动方式的选择

低压电动机一般采用星-三角或自耦变压器起动。高压电动机一般采用电抗器启动，当不能同时满足降低启动电流和保证启动转矩的要求时，则采用自耦变压器启动。大型高压电动机尚需考虑电动机的结构和允许温升，按制造厂规定的方式启动。

根据具体情况还可采用其他适当方式，如对大型同步电动机-直流发电机组采用准同步启动方式，即先使直流发电机作为直流电动机启动（直流电源另给），拖动同步电动机至准同步转速，投入励磁后再与电网并车。还可用另外的小电动机拖动大型电动机启动，以及对大型同步电动机先接上变频电源低频启动等。

2.3.5 谐波

1.基本概念

交流电网中，由于许多非线性电气设备的投入运行，其电压、电流波形实际上不是完全的正弦波形，而是不同程度畸变的非正弦波。非正弦波通常是周期性电气分量，根据傅里叶级数分析，可分解成基波分量和具有基波分量整数倍的谐波分量。非正弦波的电压或电流有效值等于基波和各次谐波电压或电流有效值的方均根（平方和的平方根）值。基波频率为电网频率（工频50Hz）。谐波次数（n）是谐波频率与基波频率的整数比。

谐波将引起供配电系统正弦波形畸变，为了表示畸变波形偏离正弦波形的程度，最常用的特征量有谐波总含量、总畸变率和h次谐波的含有率。

1)谐波总含量。所谓谐波总含量，就是各次谐波的平方和开方。谐波电压总含量为

2）电压总谐波畸变率。电压总谐波畸变率THDu按式（2.4）计算，为

式中 U1——基波电压均方根值；

UH——谐波电压总含量。

3）谐波含有率第h次谐波电压含有率HRUh，按式（2.5）计算，为

式中 Uh——第h次谐波电压均方根值。

谐波含有率是周期性电气量中含有的第n次谐波分量有效值与基波分量有效值之比，用百分数表示。第n次谐波电压和谐波电流含有率分别为

式中 Un、U1——第n次谐波电压和基波电压有效值；kV；

In、I1——第n次谐波电流和基波电流有效值，A。

谐波含量（电压或电流）是周期性电气量中含有的各次谐波分量有效值的方均根值。谐波电压和谐波电流含量分别为

表征波形畸变程度的总谐波畸变率，是用周期性电气量中的谐波含量与其基波分量有效值之比，用百分数表示。电压、电流总谐波畸变率分别为

式中 U——电压有效值，kV；

I——电流有效值，A。

谐波按照相序，分为正序谐波（第4、7、10、…、3n+1次）、负序谐波（第2、5、8、…、3n-1次）和零序谐波（第3、6、9、…、3n次）。按照谐波次数，分为偶次谐波、奇次谐波和分次谐波（非整数次谐波）。

第n次谐波电压含有率HRUn与第n次谐波电流分量In的关系如下：

近似的工程估算按下式计算：

式中 Un——电网的标称电压，kV；

SK——公共连接点的三相短路容量，MVA;

In——第n次谐波电流，A;

Zn——系统中第n次谐波电抗，Ω。

两个谐波源的同次谐波电流在一条线路的同一相上叠加，当相位角已知时，按下式计算

式中 In1——谐波源1的第n次谐波电流，A;

In2——谐波源2的第n次谐波电流，A;

θn——谐波源1和谐波源2的第n次谐波电流之间的相位角。

当相位角不确定时可按下式计算：

式中Kn系数按表2.10选取。

2.谐波源及部分电气设备产生的谐波电流值

（1）谐波源。用户向公用电网注入谐波电流的电气设备或在公用电网中产生谐波电压的电气设备，统称谐波源。常见谐波源主要有换流设备、电弧炉、铁芯设备、照明设备、某些生活日用电器等非线性电气设备。

公用电网谐波电压（相电压）极值见表2.11。

（2）谐波产生的原因。在电能的生产、传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。

在供配电系统中，谐波产生的主要原因是系统中存在具有非线性特性的电气设备，主要有以下三种：

1）具有铁磁饱和特性的铁芯设备，如变压器、电抗器等。

2）以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等。

3）以电力电子元件为基础的开关电源设备或装置，如各种电力交流设备（整流器、逆变器、变频器）、相控调速和调压装置、大容量的电力晶闸管可控开关设备等。它们大量的用于化工、电气铁道、冶金、矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。

上述非线性电气设备的显著特点是从供配电系统中取用非正弦电流，也就是说，即使电源电压是正弦波形，但由于负荷具有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压-电流特性，使得流过负荷的电流是非正弦波形，它由基波及其整数倍的谐波组成。产生的谐波使供配电系统电压严重失真。这些向供配电系统注入谐波电流的非线性电气设备通称为谐波源。在电力电子装置普及以前，变压器是主要谐波源，目前各种电力电子装置已成为主要谐波源。

3.谐波的危害

目前，国际上公认谐波“污染”是供配电系统的公害，其具体危害有以下几个方面。

（1）对旋转电动机的影响。旋转电动机定子中的正序和负序谐波电流，分别形成正向和反向旋转磁场，使旋转电动机产生固定数的振动力矩和转速的周期变化，从而使电动机效率降低，发热增加。对于同步电动机的转子，又分别感应出正序和负序谐波电流。由于集肤效应，其主要部分并不是在转子绕组中流动，而是在转子表面形成环流，造成明显局部发热，缩短其使用寿命，并使电动机转子出现振动现象，严重影响机械加工的产品质量。

（2）对变压器的影响。变压器等电气设备由于过大的谐波电流而产生附加损耗，从而引起过热，使绝缘介质老化加速，导致绝缘损坏。正序和负序谐波电流同样使变压器铁芯产生磁滞伸缩和噪声，电抗器产生振动和噪声。

（3）对并联电容器的影响。并联电容器的容性阻抗特性，以及阻挠和频率成反比的特性，使得电容器容易吸收谐波电流而引起过载发热；当其容性阻抗与系统中感性阻抗相匹配时，容易构成谐波谐振，使电容器发热导致绝缘击穿的故障增多。谐波电压与基波电压峰值发生叠加，使得电容器介质更容易发生局部放电；此外，谐波电压与基波电压叠加时使电压波形增多了起伏，倾向于增多每个周期中局部放电的次数，相应地增加了每个周期中局部放电的功率，而绝缘寿命则与局部放电功率成反比。

（4）对断路器的影响。谐波电流的发热作用大于有效值相等的工频电流，能降低热元件的发热动作电流。高次谐波含量较高的电流能使断路器的开断能力降低。当电流的有效值相同时波形畸变严重的电流与工频正弦波形的电流相比，在电流过零时的di/dt可能较大。当存在严重的谐波电流时，某些断路器的磁吹线圈不能正常工作。

（5）对电子设备的影响。使相位控制设备的正常工作因控制信号紊乱而受到干扰，如电子计算机误动作、电子设备误触发、电子元件测试无法进行等。

（6）对继电保护的影响。使某些类型的继电保护，如晶体管整流型距离保护、变压器及母线复合电压保护由于相位变化而误动或拒动。

（7）对通信线路的影响。使通信线路、信息线路产生噪声，甚至造成故障。

（8）其他。消弧线圈是按照所接的局部电网的工频参数调谐的，对于谐波不起实际作用。谐波电压使电缆绝缘局部放电增加，对电缆使用寿命有较大影响。大容量高压变压器由谐波造成的涌磁过程能延续数秒或更长的时间，有可能引起谐波过电压，并使有关避雷器的放电时间过长，放电能量过大而受到损坏。三相或单相电压互感器往往由于谐波引起的谐振而导致损坏。谐波电流引起的电气设备及配电线路过载导致短路，甚至引发火灾的事件屡有发生。

4.减小谐波影响的技术措施

减小谐波影响应对谐波掘本身或在其附近采取适当的技术措施，主要措施见表2.12。实际措施的选择要根据谐波达标的水平、效果、经济性和技术成熟度等综合比较后确定。

2.3.6 三相电压不平衡度

1.基本概念

交流额定频率为50Hz电力系统正常运行方式下，由于负序分量引起的公共连接点的电压不平衡。

（1）不平衡度：表示三相电力系统运行中三相不平衡的程度，用电压或电流负序分量与正序分量的方均根值百分比表示。

（2）正序分量：将不平衡的三相系统的电量按对称分量法分解后，其正序对称系统中的分量。

（3）负序分量：将不平衡的三相系统的电量按对称分量法分解后，其负序对称系统中的分量。

（4）公共连接点：电力系统中一个以上用户的连接处。

（5）电压不平衡度的允许值。

1)电力系统的公共连接点正常电压不平衡度允许值为2%，短时不得超过4%。

电气设备额定工况的电压不平衡度按电气设备各自的标准规定确定，例如旋转电机，按GB 755《旋转电机基本技术要求》规定。

2)接于公共连接点的每个用户，引起该点正常电压不平衡度允许值一般为1.3%。根据公共连接点的负荷状况，邻近发电机、继电保护和自动装置安全运行要求，可作适当变动，但必须满足1)的要求。

（6）引起电压不平衡的原因。电力系统中三相电压不平衡主要是由负荷不平衡、系统三相阻抗不对称以及消弧线圈的不正确调谐所引起的。由于系统阻抗不对称而引起的背景电压不平衡度，一般很少超过0.5%，但在高峰负荷时，或高压线停电时，不平衡有时超过1%。

一般架空线路的不平衡电压不超出0.5%~1.5%的范围，其中超出1%以上的情况往往是分段的架空线路，其换位是在变电所母线上实现的。电缆线路的不平衡度等于零，因为无论是三芯电缆或单芯电缆，各相芯线对接地的铠装外皮来说都处于对称的位置。

在中性点不接地系统（6kV、10kV、35kV）中，当消弧线圈调谐不当和系统对地电容处于串联谐振状态时，会引起中性点电压过高，从而引起三相对地电压的严重不平衡。GB/T 50064—2014《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》规定，中性点电压位移率应小于15%相电压。需要指出，这种由零序电压引起的三相电压不平衡并不影响三相线电压的平衡性，因此不影响用户的正常供电，但对输电线、变压器、互感器、避雷器等设备的安全是有威胁的，也必须加以控制。

2.不平衡负荷产生的影响

（1）引起旋转电机的附加发热和振动，危及其安全运行和正常出力。

（2）引起以负序分量为启动元件的多种保护发生误动作（特别是当电网中同时存在谐波时），这对电网安全运行是有严重威胁的。

（3）电压不平衡使半导体变流设备产生附加的谐波电流（非特征谐波），而这种设备一般设计上只允许2%的电压不平衡度。

（4）电压不平衡使发电机容量利用率下降。由于不平衡时最大相电流不能超过额定值，在极端情况下，只带单相负荷时，则设备利用率仅为UI/=0.577。

（5）变压器的三相负荷不平衡，不仅使负荷较大的一相绕组过热导致其寿命缩短，而且还会由于磁路不平衡，大量漏磁通经箱壁、夹件等使其严重发热，造成附加损耗。

（6）在低压配电线路中，三相负荷不平衡会影响计算机正常工作，还会引起照明光源寿命缩短（电压过高）或照度不足（电压过低）以及电视机的损坏等。

（7）三相负荷不平衡时，将引起电网损耗的增加。

（8）使电加热炉的电能消耗增加，产量减少，使炉子的效率降低。

（9）对于通信系统，电力三相不平衡时，会增大对其干扰，影响正常通信质量。

3.降低三相低压配电系统的不平衡度的措施

为降低三相低压配电系统的不平衡度，设计低压配电系统时常用的措施如下：

（1）单相用电设备接入220/380V三相系统时应尽量使三相负荷平衡。

（2）由地区公共低压电网供电的220V照明负荷，若线路电流不超过30A可用单相供电，否则应以220/380V三相四线制供电。

（3）将不对称负荷接到更高的电压等级电网供电，以使连接点的短路容量Sk足够大（例如对于单相负荷，Sk大于50倍负荷容量时，就能保证连接点的电压不平衡度小于2%）。

（4）采用平衡装置。

4.不平衡度的相关计算表达式

（1）不平衡度的计算表达式。基本定义与规定：电压不平衡度，是衡量多相系统负荷平衡状态的指标，用电压负序分量的均方根值U2与电压正序分量的均方根值U1的百分比来表示，即

式中 U1——三相电压正序分量方均根值，V；

U2——三相电压负序分量方均根值，V。

如将式中的U1、U2换为I1、I2，则成为相应的电流不平衡度εi的表达式。

（2）不平衡度的近似计算式。

1)设公共连接点的正序阻抗与负序阻抗相等，则

式中 I2——电流的负序值，A；

SK——公共连接点的三相短路容量，MVA；

UL——线电压，kV。

2)相间单相负荷引起的电压不平衡度表达式为

式中 Sl——单相负荷容量，MVA。