三相电压不平衡是指三相系统中三相电压的不平衡程度，可利用对称分量法来定义，即用负序或零序分量与正序分量的百分比加以衡量。电压不平衡（小于2％）主要是负荷不平衡（如单相运行）所致，或者是三相电容器组的某一相熔断器熔断造成的。电压严重不平衡（大于5％）很有可能是由单相负荷过重引起的。三相不平衡现象可分为幅值不平衡与相位不平衡。幅值不平衡是三相负载大小不同导致三相之间输出电流的差异较大，从而引起三相之间产生了负序电流。相位不平衡则是三相负载间阻抗角的差异，导致三相之间相位相差不是120°，与120°相差较大。
三相电压不平衡（即存在负序分量）会引起继电保护误动、电机附加振动力矩和发热。额定转矩的电动机，如长期在负序电压含量4％的状态下运行，由于发热，电动机绝缘的寿命会降低一半，若某相电压高于额定电压，其运行寿命的下降会更加严重。