實現三相交流供電

李毅靈

摘要： 所謂三相交流供電， 就是用戶直接引進三相交流電， 這就要求所有的家用電器都改用三相電源。交流輸送電質量不如直流電， 而新一代直流輸電工程在我國從1999 年就實現了。在電機制造方面， 若用相同的材料， 三相電機的容量較單相機的容量可大50%?，F在單相電機大踏步走入家庭， 家用空調、電風扇、冰箱、洗衣機、微波爐、抽油煙機等都是單相電機， 現在生活用電由原來占總用電的7% 上升到15%以上。所有的家用電器的電機都改為三相電機， 其節能效果一定是顯著的。三相交流供電提高線路運行的穩定性， 改善了居民用電質量， 節約了有限的能源， 是利大于弊的。本文就關于單相交流電220V 變成三相交流供電進行深入探討，可供參考。

關鍵詞： 單相交流電；220V；三相交流供電；平衡；安全系數

前言：現在單相電機大踏步走入家庭， 家用空調、電風扇、冰箱、洗衣機、微波爐、抽油煙機等都是單相電機， 所有的家用電器的電機都改為三相電機， 其節能效果一定是顯著的，實現家庭三相交流供電代替單相交流供電， 三相交流供電由于負載永遠平衡， 使三相不平衡變成相對的。三相交流供電提高線路運行的穩定性， 改善了居民用電質量， 節約了有限的能源。三相交流供電可以有兩種實施方案， 一種是不改變現在的配電方式（ 220V/380V） 。實際上就是提高電壓， 等價于擴大供電范圍。緩解當前供電緊張。另一種是從安全角度出發降低電壓， 降低電壓到線電壓110V， 即相電壓65V 是比較理想的。本文具體分析單相交流供電變三相交流供電的必要性。

1 三相供電有利供電網絡的平衡

實現三相交流配電， 負載始終對稱， 扭轉過去三相平衡是相對的， 三相不平衡是絕對的。徹底消除了三相不平衡對用戶的影響。

當三相不平衡時能引起一相電壓升高， 兩相電壓降低。這是一般電工理論書都有的習題， 也是生活中所能見到的事實。三相不平衡使中性線有電流， 有可能使中性線帶危險電壓。如三相不平衡超過允許偏差范圍， 致使供電質量下降，用戶不能正常運行。網上資料表明： “電壓偏高10%， 白熾燈壽命將縮短一半以上”。

三相不平衡對電機可有影響。在同步電機中， 三相不平衡產生的負序電流能產生相對于轉子轉速2 倍的反向磁場，從而在轉子和定子中產生附加損耗及振動。在異步電動機中， 由于負序阻抗是正序阻抗的1/8 -1/5， 即使不大的負序分量（ 1%額定電壓） ， 也將得到很大的不對稱電流（ 7% - 9%額定電流） ， 使電機增加損耗（ 發熱） ， 減少轉矩， 產生振動。因此三相不平衡也是三相電機過載原因之一。

三相不平衡的零序電流導致配電變壓器溫升過高， 不平衡電流使配電變壓器動力下降。不平衡運行通過配電變壓器可反饋到一次回路， 造成網絡不平衡， 它也是產生高次諧波的原因之一， 對供電網絡的保護系統造成誤動作， 人們稱為諧波“污染” ， 諧波產生的電磁輻射， 也能干擾鄰近通訊。

2 三相供電實現節省能源

三相供電在原有導線規格不變的情況下， 增加一根導線， 輸出功率是原來的3 倍， 即

輸出容量比原來提高3 倍。在功率不變的情況下， 三相電一根相線的電流是單相電一根線電流的1/3 倍， 電流和導線截面積成正比， 增加一根導線， 導線截面積就可減小， 節約了銅線。在功率不變的情況下， 忽略感抗容抗影響， 線路損失功率計算如下：

在相等時間內， 線路能量損失下降為原來的一半?？梢娫黾右桓鶎Ь€， 經濟效益是顯著的。在當前供電緊張情況下， 降低了線損、提高了容量， 在保證供電電壓偏差范圍內， 實際上就是提高供電范圍。

雖然單相電機已經發展多年， 但單相電機與三相電機相比還有三低， 即效率低、過載能力低和功率因數低， 表1 給出三相電機與單相電機的對比參數。

由表1 還可見， 在功率相同情況下， 還有兩高。單相電機起動電流的平均值是三相電機的4.5 倍為一高， 它是居民家庭電壓閃變的來源之一； 另一高是工作電流單相電機是三相電機的3.65 倍。

實現三相供電， 對電機就能推廣Y-△負載切換裝置，減輕負載時將繞組切換成星形接法， 以提高效率減少損耗。例如家庭空調， 比較常用的是抽濕， 如果將抽濕檔電機接成Y 形連接， 既提高了功率因數也節省了能源。

可見三相供電比單相供電經濟效益高。但在小區、樓宇里目前還是單相供電， 這是以前人們無法解決的， 也是只滿足照明需要的年代沒有必要解決的。

3 三相供電提高居民用電質量

鑒于人們生活水平的逐步提高， 對于燈的作用， 已不再停留在基本照明這一簡單的需求上， 而是把燈作為一種生活中不可缺少的藝術品來看待。居民家庭對于照明的質量也明顯提高。對周期性電壓急劇變化引起的照明閃變， 也就是照明燈閃爍引起人眼視覺不適或疲勞， 人們提出了更高的要求。由此市場研究開發出無閃燈， 除直流燈外， 有變頻燈， 它升高頻率帶來電磁輻射， 有裂相燈， 它是把單相電分裂成兩相， 接兩個燈管。而三相電源相當于接三個燈管， 自然是最佳的選擇。燈的亮度選擇也可以用上Y-△負載變換， 向上撥動開關是星形聯結夜間照明用， 向下撥動開關是三角形負載額定功率發光。對電視機來說， 三相電源整流比單相電源整流效率高、波形好。

4 三相供電提高用電安全系數

由單相供電變三相供電， 可以有兩種方案， 一種是前面講的不改變現在的配電方式（ 220V/380V） 。這實際是升高了電壓， 降低供電電流， 節約銅線， 降低損耗， 提高供電范圍， 緩解當前供電緊張的局面。在國外對小區、對塔樓升高到四百多伏單相供電的實例是存在的。英國居民用電就是240V。另一種方案是從人身安全角度考慮， 降低電壓。據資料統

計： 低壓觸電占觸電總數85%。而單相觸電又占低壓觸電75%， 即一相一地直接或間接觸電。如改成三相供電， 線電壓110V， 則相電壓110/ ≈ 63.5v（ 簡單說成65V） ， 把220V 相電壓降低約3. 5 倍， 人站在地上碰火線不是110V， 而是63.5V。這樣人一相一地觸電幾率大大下降， 提高了安全系數。

三相交流供電給用戶帶來的變動。三相供電比當前提倡推廣的TN- S 配電系統（ 三相五線制） 還是少了一棵線。有利， 就有弊， 降低了電壓， 在相同功率下（ 65V 下） ， 線電流就要比220V 時的單相電流增大1. 15 倍。白熾燈的燈絲由三段構成， 連接成星形或三角形負載， 像舊式電子管一樣用插頭、插座形式引出。日光燈也是一樣， 由三個燈管構成， 像節能燈那樣， 也可組成圓形燈管?，F在的科技完全可以制造成5 瓦、10 瓦的光源。所有單相插座改為三相插座， 在降低電壓情況下， 三線插座不用轉換成四線插座。室內布線相應增加一根。開關、電度表都換成三相開關和三相電度表， 電度表旁的漏電保護器替換成斷相保護器， 防缺相運行。單相交流電的優點是一根線帶電（ 一般情況） ， 線路簡單。缺點是漏電保護器許多人不喜歡用， 它的靈敏動作給家庭生活帶來不便（ 冰箱停電） 。

5 結束語

總之，三相交流供電在公寓中已經到戶，大的中央空調就是三相交流供電。當前世界各國居民用電都是單相交流供電， 在大量單相電機涌入家庭的今天， 為了節省能源、提高電機效率， 為了克服電壓閃變 的現象， 提高居民供電質量， 為了電網穩定及平衡的需要， 改變配電方式實現三相交流供電到每一家是值得大力推廣的。

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