在城鎮(zhèn)居民和農(nóng)村供電系統(tǒng)的低壓單相四線制中：由于用電用戶大部分是三相負載或三相、單相負載混合，且負載不同，耗電時間不同。 因此，電網(wǎng)中單相電流不平衡是客觀存在的，而且這些不平衡用電情況是無規(guī)律的，難以提前預(yù)測。
1、三相不平衡概述
是指電力系統(tǒng)中三相電流（或電流）幅值不一致，幅值差超出規(guī)定范圍。 由于各相電源施加的負載不平衡，屬于基波負載配置問題。 三相不平衡的發(fā)生不僅與用戶負荷的特性有關(guān)，還與電力系統(tǒng)的規(guī)劃和負荷分配有關(guān)。 《電能質(zhì)量三相電流允許不平衡度》（GB/-1995）適用于交流額定頻率50Hz。 電力系統(tǒng)正常運行方式下變壓器零序電流過大的危害，PCC點連接點由于負序分量而出現(xiàn)電流不平衡。 標準規(guī)定，電力系統(tǒng)公共連接點正常運行方式下的不平衡度允許值為2%，短期內(nèi)不得超過4%。 電流不平衡度不超過10%。
實踐證明，正常情況下，單相負載不平衡可使線損率下降2%-10%，如果三相負載不平衡超過10%，煤耗將明顯降低。 相關(guān)規(guī)定規(guī)定，配電變壓器出口處負載電壓不平衡度應(yīng)大于10%，中性線電壓不超過低壓側(cè)額定電壓的25%，首端電壓不平衡度低壓干線和主支線的比例應(yīng)大于20%。
2、危害：
1、增加線路功耗。 在單相四線制供電網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)電流通過線路導(dǎo)線時，由于阻抗的存在，必然形成電能損耗，該損耗與通過電壓的平方成正比。 當(dāng)?shù)蛪弘娋W(wǎng)采用單相四線制供電時，由于三相負載的存在，不可避免地會造成三相負載不平衡。 當(dāng)三相負載不平衡時，中性線上就會有電壓通過。 這樣不僅失去了地線，還失去了中性線，從而減少了電網(wǎng)線的損耗。
三相四線制形式，三相負載平衡時煤耗最小； 當(dāng)一相負荷重、兩相負荷輕時，煤耗增量較小； 當(dāng)一相負荷較重時，一相負荷較輕變壓器零序電流過大的危害，第二相、三相負荷為平均負荷時，煤耗增量較大； 當(dāng)一相負荷輕、兩相負荷重時，煤耗增量最大。 當(dāng)單相負載不平衡時，無論負載分配如何，電流不平衡越大，線損增量越大。
2、增加配電變壓器的用電量。 配電變壓器是低壓電網(wǎng)的主要供電設(shè)備。 當(dāng)它在三相負載不平衡的情況下運行時，將減少配電變壓器的損耗。 因為配電變壓器的功率損耗隨著不平衡負載的變化而變化。
在生產(chǎn)和生活用電中，當(dāng)三相負荷不平衡時，變壓器處于不對稱運行狀態(tài)。 變壓器的損耗降低（包括空載損耗和負載損耗）。 根據(jù)變壓器運行規(guī)定，運行中的變壓器中性線電壓不得超過變壓器低壓側(cè)額定電壓的25%。 另外，三相負載的不平衡運行會導(dǎo)致變壓器零序電壓過高，局部金屬件溫度升高，甚至導(dǎo)致變壓器損壞。
3、分配產(chǎn)量減少。 配電變壓器設(shè)計時，其定子結(jié)構(gòu)是按負載平衡運行工況設(shè)計的，其定子性能基本相同，各相額定容量相等。 配電變壓器的最大允許輸出受每相額定容量的限制。 如果配電變壓器在三相負載不平衡的情況下運行，輕載相就會有過剩容量，從而減少配電變壓器的出力。
其輸出的降低程度與三相負載的不平衡程度有關(guān)。 三相負載不平衡度越大，配電變壓器的出力減少越多。 為此，配電變壓器在三相負載不平衡時運行時，其輸出容量很難達到額定值，其備用容量相應(yīng)減少，其過載能力也隨之降低。 如果配電變壓器在過載情況下運行，極易引起配電變壓器發(fā)熱，嚴重時甚至導(dǎo)致配電變壓器燒蝕。
4. 轉(zhuǎn)化為零序電壓。 當(dāng)配電變壓器在三相負載不平衡的情況下運行時，會形成零序電壓。 該電壓會隨著三相負載不平衡的程度而變化。 不平衡度越大，零序電壓越大。 運行中的配電變壓器如果存在零序電壓，其鐵芯上就會形成零序鐵損。 （高壓側(cè)無零序電流）這使得零序磁路僅穿過油箱壁和鋼構(gòu)件，鋼構(gòu)件的磁導(dǎo)率較低。 當(dāng)零序電壓通過鋼構(gòu)件時，會形成磁滯和渦流消耗，使配電變壓器鋼構(gòu)件局部溫度下降、升溫。 配電變壓器定子絕緣因過熱而老化，導(dǎo)致設(shè)備壽命增加。 同時，零序電壓的存儲也會減少配電變壓器的損耗。
5、影響電氣設(shè)備的安全運行。 配電變壓器按三相負載平衡運行工況設(shè)計，各相繞組的內(nèi)阻、漏抗、勵磁阻抗基本相同。 當(dāng)配電變壓器三相負載平衡運行時，其單相電壓基本相等，配電變壓器內(nèi)部各相電壓降也基本相同，因此配電變壓器輸出的三相電壓為也平衡了。
如果配電變壓器在三相負載不平衡時運行，則各相輸出電壓不相等，配電變壓器內(nèi)部單相壓降也不相等，必然造成三相輸出電流配電變壓器不平衡。 同時，配電變壓器在三相負載不平衡時運行，三相輸出電壓不同，中性線會有電壓通過。 從而使中性線形成阻抗降，使中性點漂移，導(dǎo)致各相相電壓發(fā)生變化。 重載相電流增大，輕載相電流減小。 在電流不平衡的情況下供電，即大電流相連接的用電設(shè)備容易燒壞，而小電流相連接的用電設(shè)備可能難以使用。 因此，當(dāng)三相負載不平衡時，將嚴重影響用電設(shè)備的安全運行。
三相電壓不平衡的發(fā)生會導(dǎo)致電壓不平衡的發(fā)生達到數(shù)倍。 引起電機內(nèi)反向扭矩減少，使電機溫度升高，效率下降，能耗減少，產(chǎn)生振動，影響輸出損耗。 相間不平衡會縮短用電設(shè)備的使用壽命，加快設(shè)備零部件的更換頻率，增加設(shè)備維護成本。 斷路器的允許電壓裕度減小，負載變化或交變時，容易造成過擠和短路。 過大的不平衡電壓流入中性線，導(dǎo)致中性線變粗。
6.提高電機效率。 配電變壓器在三相負載不平衡的情況下運行，會導(dǎo)致三相輸出電流不平衡。 由于不平衡電壓具有亂序、負序和零序三種電流分量，當(dāng)這些不平衡電流輸入電機時，負序電壓形成與亂序電流形成的旋轉(zhuǎn)磁場相反的旋轉(zhuǎn)磁場，起到剎車的作用。 但由于隨機序列磁場比負序磁場強得多，因此電機仍沿隨機序列磁場方向旋轉(zhuǎn)。 并且由于負序磁場的制動作用，電機的輸出功率會降低，從而提高電機的效率。 同時，電機的溫升和無功損耗也會隨著三相電壓的不平衡而降低。 因此，電機在三相電壓不平衡的情況下運行是非常不經(jīng)濟和不安全的。
通過以上對三相不平衡危害的描述，相信三相不平衡調(diào)節(jié)的重要性已經(jīng)基本清楚了。 電網(wǎng)中的不平衡電流會降低線路和變壓器的銅損，同時也會降低變壓器的焦比，降低變壓器的功率損耗。 輸出甚至?xí)绊懽儔浩鞯陌踩\行。 如何有效糾正三相不平衡并有效減少由此帶來的危害？
目前解決三相不平衡的措施主要有三類：
1.一種換相開關(guān)式單相負載不平衡整流裝置，其特征在于，至少包括控制部件和執(zhí)行器； 致動器包括至少一相變開關(guān)； 控制組件包括至少一主控制器； 用于測量支路電網(wǎng)電壓的電流傳感器以獲取信息； 電流傳感器的信號輸出端電連接至主控制器的輸入端； 主控制器連接至單相電網(wǎng)； 每個主控制器可通過有線通訊或無線通訊方式與至少一個換向開關(guān)連接，換向開關(guān)與負載電連接； 各主控制器檢查三相不平衡電壓、主控制器控制的換相開關(guān)的故障信息、當(dāng)前相位、當(dāng)前負載電流； 開關(guān)調(diào)整目標相位并發(fā)出換相命令。 該方案可以防止嚴重的三相不平衡，真正調(diào)節(jié)線路負荷。 但由于其安裝復(fù)雜，需要在線安裝多臺設(shè)備，并且主控設(shè)備必須同時改裝，實施起來比較復(fù)雜。 ，不能保證不平衡會達到更高的水平。
2、相間電容式三相不平衡調(diào)整裝置（相間無功補償裝置），通過連接電容器實現(xiàn)三相平衡。 該方案應(yīng)用于供電系統(tǒng)用戶（負載）端，全面完成以下三個功能：（1）無功補償功能； (2) 相間有功電能手動平衡功能； (3)有源濾波器功能。
由于該方案所選擇的電容元件，當(dāng)功率素數(shù)未達到一定限度時，電容器組可能無法切換，無法達到動態(tài)平衡的效果。 電容器組投切時，可能對電網(wǎng)產(chǎn)生浪涌脈沖干擾，對家用電器和其他設(shè)備造成損壞，且三相不平衡整流效果高于換相開關(guān)式整流裝置。
3.主動不平衡控制裝置（AUC）。 AUC裝置通過外部電流互感器（CT）實時檢測系統(tǒng)電壓，并通過內(nèi)部控制器對系統(tǒng)電壓信息進行處理和分析，判斷系統(tǒng)是否處于不平衡狀態(tài)。 同時估算出達到平衡狀態(tài)時需要補償?shù)呢撔蚝土阈螂妷海缓笙騼?nèi)部IGBT發(fā)送控制信號，驅(qū)動其動作，補償負載所需的不平衡電壓，從而實現(xiàn)補償?shù)哪康摹?該方案應(yīng)用于供電系統(tǒng)用戶（負載）端，還完成以下三個功能：（1）無功補償功能； (2)三相手動平衡功能； (3)有源濾波功能。
AUC具有軟件和硬件雙重過流保護功能。 過流保護閾值在1.2-1.6倍額定電壓范圍內(nèi)可調(diào)。 設(shè)備過流后，能可靠地與電網(wǎng)斷開，保證設(shè)備及電網(wǎng)的安全。 設(shè)備可以記錄電網(wǎng)的過壓、過欠壓等風(fēng)浪情況。 還可以記錄故障時電網(wǎng)的電流、電壓波形以及故障發(fā)生后設(shè)備的運行參數(shù)，以便于后續(xù)的故障分析和診斷。
只有AUC才能對電網(wǎng)的不平衡狀態(tài)進行實時動態(tài)調(diào)整，確保不平衡程度達到1%，并能整流13級紋波，可以有效防止電網(wǎng)帶來的紋波干擾。 與前面兩種解決方案相比，具有顯著的優(yōu)勢。
節(jié)能降耗是世界性的主題，尤其對我國意義重大。 科學(xué)手段節(jié)約電能，減少電力傳輸?shù)目蛰d損耗勢在必行。