一、發電機繞組過熱與絕緣老化
三相電流不平衡引發渦流損耗
發電機組定子繞組的三相電流不平衡時，會產生負序電流（對稱分量法中，不平衡電流可分解為正序、負序和零序分量）。負序電流在轉子中感應出2 倍工頻（100Hz）的渦流，導致轉子鐵芯和繞組發熱加劇。
數據對比：當負序電流達到額定電流的 10% 時，轉子溫升可能增加 20%~30%；若持續超過 15%，絕緣壽命可能縮短 50% 以上。
局部過熱風險
不平衡負載導致某相繞組電流過載（如單相電焊機集中接于某相），該相銅損（I 2R）顯著增加，可能引發繞組局部過熱冒煙，甚至燒毀絕緣層，造成相間短路。
二、機械振動與軸承磨損加劇
轉子受到交變電磁力矩沖擊
負序電流產生的旋轉磁場與轉子轉速反向（工頻 50Hz 系統中，負序磁場轉速為 - 1000r/min，與正序磁場 1000r/min 合成后形成 2000r/min 的交變力矩），導致轉子產生倍頻振動（100Hz）。
典型現象：機組振動幅值可能從正常的 2mm/s 躍升至 5mm/s 以上，伴隨異常噪聲（如 “嗡嗡” 聲）。
軸承負載不均加速磨損
不平衡力矩會通過聯軸器傳遞至軸承，導致徑向和軸向載荷分布不均。滑動軸承可能出現油膜振蕩，滾動軸承的滾珠 / 滾道易產生點蝕，縮短軸承壽命（正常壽命 5 萬小時可能降至 2 萬小時以下）。
三、控制系統異常與保護誤動作
電壓傳感器誤判觸發保護
三相電壓不平衡時，機組的 AVR（自動電壓調節器）可能因采樣偏差誤調勵磁電流，導致輸出電壓波動（如某相電壓驟升觸發過壓保護停機）。
負序保護裝置動作
現代發電機組普遍配置負序電流保護（如反時限過流保護），當負序電流超過整定值（如額定電流的 8%~10%）時，會自動降功或停機，影響供電連續性。
并聯運行機組環流增大
多臺機組并聯時，三相不平衡會引發機組間的環流（ circulating current），環流不僅增加銅損，還可能導致各機組有功 / 無功分配失衡，甚至引發振蕩解列。
四、燃油效率下降與經濟性惡化
發動機燃燒不充分
對于柴油發電機組，電氣系統的不平衡會通過聯軸器反作用于發動機，導致曲軸受力不均，缸內燃燒壓力波動。實測表明，三相不平衡度達 20% 時，燃油消耗率可能增加 5%~8%（如從 200g/kWh 升至 210g/kWh 以上）。
機組降額運行
為避免過載，發電機組可能被迫降容使用。例如，一臺額定容量 100kVA 的機組，在三相不平衡度超過 25% 時，實際可用容量可能降至 70kVA 以下，造成資源浪費。
五、加速機組老化與縮短壽命
金屬疲勞累積
長期振動和交變應力會導致轉子鐵芯疊片松動、定子繞組端部綁線斷裂，甚至引發軸系裂紋（如發電機軸頸、聯軸器輪轂處）。
絕緣材料加速劣化
高溫 + 振動的雙重作用下，繞組絕緣漆層易開裂脫落，云母帶等絕緣材料的介電強度下降，最終可能引發匝間短路或對地擊穿。
壽命對比：長期在不平衡度＞15% 工況下運行的機組，大修周期可能從常規的 2 萬小時縮短至 1 萬小時，整機壽命減少 30%~50%。
六、特殊場景下的風險放大
應急備用機組的可靠性隱患
在醫院、數據中心等場景中，發電機組作為備用電源，若平時帶載不平衡，可能導致關鍵部件（如轉子、軸承）隱性損傷，當突發停電需要啟動時，易因機械故障無法正常供電。
移動電站的動態失衡風險
車載或船用發電機組在移動過程中本身存在振動，疊加三相不平衡引發的額外振動，可能導致固定螺栓松動、管路泄漏（如燃油管、冷卻水管），甚至引發機組移位碰撞。
預防與應對措施
負載合理分配
安裝前對單相負載進行三相均分（偏差≤10%），避免集中接于某一相；對非線性負載（如變頻器）采用三相平衡接線。
實時監測與保護
配置三相電流、電壓監測儀表，設置負序電流報警閾值（如＞8% 額定電流時預警）；啟用機組的自動調壓（AVR）和自動調頻（ governor）功能，確保動態平衡。
定期維護與檢修
每季度檢查繞組絕緣電阻（應≥2MΩ）、軸承油隙（如滑動軸承頂隙應為軸徑的 0.15%~0.2%），測量機組振動值（應＜4.5mm/s）；對并聯機組進行環流測試，確保環流＜5% 額定電流。
加裝補償裝置
使用三相不平衡調節器（如靜止無功發生器 SVC）實時調整各相負載；對諧波嚴重的場景，配置有源電力濾波器（APF）抑制負序電流和諧波。