不接地系统【电压不平衡】原因分析

35kV不接地系统，母线空载时，三相电压为UA=25kV、UB=20kV、UC=22kV，开口三角3U0=10kV，线电压UAB=37kV，UBC=37kV，UCA=37kV，带上负载后3U0基本为0，请问这是怎么回事？

线电压对称，但相电压不平衡且3U0数值较大，这是为什么呢？下面，思仿小编与您一起分析不平衡的原因。

1、理论上，不接地系统“不存在”对地相电压

上图是不接地系统示意图，三相电路能测量到对地电压吗？

答案是：不能！因为电压的定义为两点之间的电势差，要求这两点之间必须有电气上的连接，否则无法测量。试想，在“火星上”的某个电路相对于“地球”的大地有电压吗？

2、现实中，不接地系统“可以测量”对地相电压

电压互感器可以测量到三相对地电压，这又是怎么回事呢？

实际上，母线等电气设备对于大地是存在“电容”的，如下图所示：

为了表示方便，用Za、Zb、Zc表示母线对地的阻抗，并忽略负载的影响。

首先，计算一下中性点N的电压Un，根据节点电压方程有：

Un(1/Za + 1/Zb + 1/Zc) = -(Ea/Za + Eb/Zb +Ec/Zc)

Un = -(Ea/Za + Eb/Zb + Ec/Zc)/(1/Za + 1/Zb+ 1/Zc)

对于三相对称电路，Za = Zb = Zc，因此有：

Un = -(Ea + Eb + Ec) = 0

A相电压Ua = Un + Ea = Ea，与A相电源电势相等，BC相亦是如此。

3、三相电压偏移的原因

前述分析假定Za = Zb = Zc，实际上Za、Zb、Zc可能不相等，则：

Un = -(Ea/Za + Eb/Zb + Ec/Zc)/(1/Za + 1/Zb+ 1/Zc)≠ 0

此时：

Ua = Un + Ea ≠ Ea

Ub = Un + Eb ≠ Eb

Uc = Un + Ec ≠ Ec

虽然Ea、Eb、Ec是三相对称的，但因为Un的存在，导致Ua、Ub、Uc不再对称，这就是三相电压不平衡的根源所在。

下左图是Za=Zb=Zc时的三相电压，大地G和中性点N是重合的。

下右图是Za≠Zb≠Zc时的三相电压，大地G和中性点N是分开的。

当母线上的接入大量负载后，三相对地电容阻抗趋同，从而会大大降低中性点Un电压。

4、中性点Un的幅值大致有多大？

以A相阻抗Za为基准，定义Kb = Zb/Za，Kc = Zc/Za，可以得到 Un 随Kb、Kc变化的三维曲线：

似乎还不太直观？我们绘制该曲线的等高线：

可见，当Kb = 2，Kc = 2时，Un幅值可以达到0.3倍左右的Ea。