5分鐘教你正確理解電力系統(tǒng)中的正序負序零序

1、<p>　　5分鐘教你正確理解電力系統(tǒng)中的正序負序零序</p><p>　　電力 三相不平衡 作圖法 對稱分量法</p><p>　　1：三相不平衡的的電壓（或電流），可以分解為平衡的正序、負序和零序</p><p>　　2：零序為3相電壓向量相加，除以3</p><p>　　3：正序?qū)C相旋轉(zhuǎn)120度到A相位置，這樣3個向量相

2、加會較長，3個向量相加，除以3</p><p>　　4：負序?qū)C相旋轉(zhuǎn)120度到A相相反位置，這樣3個向量相加會較短，3個向量相加，除以3</p><p>　　為理解三相不平衡做的總結(jié)。總沒有理解三相不平衡，因為我沒有上過電力系統(tǒng)的課程，實際上課本上有，所以百度上很少。有很多東西，網(wǎng)上沒有的原因是因為實際很簡單，專家們都不好意思寫。</p><p>　　對稱分量法

3、參考借用了東南大學(xué)電器工程學(xué)院的PPT的圖片。作圖法用CAD的平移很方便，求3分點位置還網(wǎng)上查了下。歡迎補充、更正、交流。</p><p>　　1:不過我仍沒有了解三相不平衡的各種保護方法。零序保護倒是理解，用開口三角即可。負序保護難道采樣后用算，那一個周波都過了，保護時間是否足夠。</p><p>　　2：similink是否可以仿真故障并做相序分析</p><p&g

4、t;　　3：可以方便的實現(xiàn)matlab編程，將不平衡的三相精確地分解為正序、負序與零序（曾經(jīng)有簡單估算方法）。計算程序需要輸入每相的幅值與相角。 不平衡保護設(shè)備現(xiàn)場計算需要采集幅值與相角作為輸入?yún)?shù)嗎？這個問題肯定很簡單，但我沒查到文章介紹實現(xiàn)方法。</p><p>　　4：暫態(tài)過程的不平衡一致嗎</p><p>　　5：希望理解或仿真電力系統(tǒng)故障導(dǎo)致的不平衡，并以此判定系統(tǒng)故障，本次仍沒

5、能實現(xiàn)，希望下次再突擊閱讀理解。</p><p><b>　　歡迎推薦文章。</b></p><p><b>　　一：理解</b></p><p><b>　　1 相序</b></p><p>　　在三相電力系統(tǒng)中，各相電壓或電流依其先后順序分別達到最大值（以正半波幅值為準）的

6、次序，稱為相序。</p><p>　　正相序：分別達到最大值的次序為A、B、C；負相序：分別達到最大值的次序為A、C、B。</p><p>　　對于理想的電力系統(tǒng)，只有正序分量。</p><p><b>　　以電壓為例。</b></p><p>　　對稱的三相系統(tǒng)：三相中的電壓Ua、Ub、Uc對稱，只有一個獨立變量。如

7、三相相序為a、b、c，由Ua得出其余兩相</p><p>　　式中α為復(fù)數(shù)算子 </p><p>　　2不對稱運行狀態(tài)的主要原因</p><p>　?。?）外施電壓不對稱，三相電流也不對稱。</p><p>　?。?）各相負載阻抗不對稱。當初級外施電壓對稱，三相電流不對稱。不對稱的三相電流流經(jīng)變壓器，導(dǎo)致各相阻抗壓降不相等，從而次級電壓也不

8、對稱。</p><p>　?。?）外施電壓和負載阻抗均不對稱。</p><p><b>　　3對稱分量法</b></p><p>　　對稱分量法是分析三相不對稱運行的基本方法。 任意一組三相不對稱的物理量（電壓、電流等）均可分解成三組同頻率的對稱的物理量。</p><p>　　以電流為例，說明如下：</p>

9、<p><b>　　理解為：</b></p><p>　　1：一個三相，幅值各不相同,方向差也可能不互為120。</p><p>　　2：我們可以將其分解為3個三相，正序、負序、零序。</p><p>　　3：將新分解產(chǎn)生的每相各自相加，即可還原為源三相的各相電壓。</p><p>　　4：正序、負序、零序的

10、出現(xiàn)是為了分析在系統(tǒng)電壓、電流出現(xiàn)不對稱現(xiàn)象時，把三相的不對稱分量分解成對稱分量（正、負序）及同向的零序分量。</p><p><b>　　二：作圖出正負零序</b></p><p><b>　　理解及記憶方法</b></p><p>　　（1）零序，三個向量不動。向量相加后/3</p><p>

11、　?。?）正序，將BC相指針撥到與A方向大概一致，這樣3個相加會較長。于是B逆時針撥120度，C順時針撥120度。撥后的3個向量相加/3,即為正序的A相</p><p>　?。?）負序，將BC相位置大概調(diào)換，這樣3個相加會較短。于是B順時針撥120度，C逆時針撥120度。撥后的3個向量相加/3,即為負序的A相</p><p>　　求出A相后，BC相按正負相序旋120度或240度。</

12、p><p><b>　　2.1 作圖求零序</b></p><p>　　把三個向量相加求和。即A相不動，B相的原點平移到A相的頂端（箭頭處），同方法把C相的平移到AB’的頂端。此時作o點到C’向量，這個向量就是三相向量之和。取此向量幅值的三分之一，向量o0,這就是零序分量。</p><p><b>　　2.2 作圖求正序</b>

13、;</p><p>　　(1)保持A相不動，然后B相逆時針轉(zhuǎn)120度OB’，C相順時針轉(zhuǎn)120度OC’，得到新的向量圖。</p><p>　　(2)對新的向量圖進行圖解零序時進行的操作，得到向量OC”。</p><p>　　(3)取OC”向量幅值的三分之一,O1即為正序分量的A相</p><p><b>　　2.3 作圖求負序&

14、lt;/b></p><p>　　(1)保持A相不動，B相順時針轉(zhuǎn)120度OB’，C相逆時針轉(zhuǎn)120度OC’，得到新的向量圖。</p><p>　　(2)對新的向量圖進行圖解零序時進行的操作，得到向量OC"，</p><p>　　(3)取OC"向量幅值的三分之一即為負序分量的A相</p><p>　　三 計算得出正負

15、零序</p><p><b>　　以電流為例 </b></p><p><b>　?。?）引入復(fù)數(shù)因子</b></p><p>　　在正序中，A相領(lǐng)先B相120度。由于角度一般以逆時針為正，如電壓用向量表示的話，向量B可由向量A逆時針旋轉(zhuǎn)240度而得，而不是120度。 向量C可由向量A逆時針旋轉(zhuǎn)120度而得，而不是240度

16、。</p><p>　　若A相電壓表示為，則B相電壓可表示為，C相電壓可表示為</p><p><b>　　在中α為復(fù)數(shù)算子。</b></p><p>　　乘α相當于逆時針旋轉(zhuǎn)，乘α2 相當于順時針順轉(zhuǎn)。</p><p>　　已知三相電流向量，包含幅值與相角，求正負零序</p><p><b

17、>　　矩陣法表示為：</b></p><p><b>　　分列表示為：</b></p><p>　　乘α相當于逆時針旋轉(zhuǎn)，乘α2 相當于順時針順轉(zhuǎn)。和作圖法是一樣的。</p><p>　　已知A相的正負零序后，BC相的可以旋轉(zhuǎn)而得</p><p>　　利用上述公式，已知系統(tǒng)的各相電壓及相角，即可用程序求

18、出正負零序。也就是可以通過編程求正負零序。</p><p>　?。?）已知正負零序，合成三相電流向量</p><p>　　BC相的正負序都可有A相的正負序旋轉(zhuǎn)而得，零序3個相同</p><p>　　（4）理解分解與疊加 以A相為例</p><p><b>　　先證明</b></p><p>　　A

19、相可由A相的正負零序向量相加</p><p>　　四 三相電壓向量和為零</p><p>　　對稱的三相系統(tǒng)，其3相電壓向量之和為零。</p><p><b>　?。?）用三角函數(shù)</b></p><p>　　sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβsin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ<

20、;/p><p>　　A相電壓 U sinα</p><p>　　B相電壓 U sin(α-120)</p><p>　　C相電壓 U sin(α+120)</p><p>　　Ua+Ub+Uc =U(sinα+sin(α-120)+sin(α+120))</p><p>　　=U(sinα+(sinαcos120-c

21、osαsin120)+ (sinαcos120+cosαsin120) )</p><p>　　=U(sinα+2sinαcos120)</p><p>　　=U(sinα+2sinα(-0.5))=0</p><p>　?。?）使用用復(fù)數(shù)算子</p><p>　　我們在來算三相電壓相加</p><p><

22、b>　　結(jié)論</b></p><p>　　正常時，開口三角形的電壓即為3相電壓之和，為0</p><p><b>　　五 系統(tǒng)故障情況</b></p><p>　　網(wǎng)上搜的，有些未理解。待再學(xué)習。</p><p>　　正常電流（理想情況）只有正序電流</p><p>　　單相接地

23、短路：故障相正序、負序、零序電流相等</p><p>　　兩相短路：故障點零序電流為零，正序和負序電流互為相反數(shù)</p><p>　　兩相短路接地：故障點正序、負序、零序電流均有</p><p>　　三相對稱短路：只有正序</p><p>　　三相對稱接地短路：有正序</p><p>　　三相不對稱短路：有正序和負序&

24、lt;/p><p>　　三相不對稱接地短路：有正序負序和零序</p><p>　　一相斷線：斷口電流有正序、負序和零序？</p><p>　　兩相斷線：斷口上各序電流相等？</p><p>　　三相短路故障和正常運行時，系統(tǒng)里面是正序。單相接地故障時候，系統(tǒng)有正序負序和零序分量。兩相短路故障時候，系統(tǒng)有正序和負序分量。兩相短路接地故障時，系

25、統(tǒng)有正序負序和零序分量。</p><p>　　六 Matlab計算</p><p>　　1：輸入3相電壓與相角</p><p>　　2：根據(jù)公式計算正負零序</p><p>　　3：輸出正負零序的幅值與相角</p><p><b>　　武高所彭慶華初結(jié)</b></p><p&g

26、t;　　什么叫不對稱運行?產(chǎn)生的原因及影響是什么?任何原因引起電力系統(tǒng)三相對稱(正常運行狀況)性的破壞，均稱為不對稱運行。如各相阻抗對稱性的破壞，負荷對稱性的破壞，電壓對稱性的破壞等情況下的工作狀態(tài)。非全相運行是不對稱運行的特殊情況。 不對稱運行產(chǎn)生的負序、零序電流會帶來許多不利影響。 電力系統(tǒng)三相阻抗對稱性的破壞，將導(dǎo)致電流和電壓對稱性的破壞，因而會出現(xiàn)負序電流，當變壓器的中性點接地時，還會出現(xiàn)零序電流。 當負序電流流過發(fā)電機時，將

27、產(chǎn)生負序旋轉(zhuǎn)磁場，這個磁場將對發(fā)電機產(chǎn)生下列影響: ⑴發(fā)電機轉(zhuǎn)子發(fā)熱; ⑵機組振動增大; ⑶定子繞組由于負荷不平衡出現(xiàn)個別相繞組過熱。 不對稱運行時，變壓器三相電流不平衡，每相繞組發(fā)熱不一致，可能個別相繞組已經(jīng)過熱，而其它相負荷不大，因此必須按發(fā)熱條件來決定變壓器的可用容量。 不對稱運行時，將引起系統(tǒng)電壓的不對稱，使電能質(zhì)量變壞，對用戶產(chǎn)生不良影響。對于異步電動機，一般情況下雖不致于破壞其正常工作，但也會引起出力減小，壽命降低。例如負序

28、電壓達5%時，電動機出力將降低10∽15%，負序電壓達7%時，則出力降低達20∽25%。 當高壓輸電線一相斷開時，較大的零序電流</p><p>　　注意了：Ia+Ib+Ic=0與三相對稱不是一回事；Ia+Ib+Ic=0時，三相仍可能不對稱。注意了：三相不平衡與零序電流不可混淆呀！三相不平衡時，不一定會有零序電流的；同樣有零序電流時，三相仍可能為對稱的。前面好幾位把兩者混淆了吧！正序、負序、

29、零序的出現(xiàn)是為了分析在系統(tǒng)電壓、電流出現(xiàn)不對稱現(xiàn)象時，把三相的不對稱分量分解成對稱分量（正、負序）及同向的零序分量。只要是三相系統(tǒng)，一般針對三相三線制的電機回路，就能分解出上述三個分量（有點象力的合成與分解，但很多情況下某個分量的數(shù)值為零）。對于理想的電力系統(tǒng)，由于三相對稱，因此負序和零序分量的數(shù)值都為零（這就是我們常說正常狀態(tài)下只有正序分量的原因）。 當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，三相變得不對稱了，這時就能分解出有幅值的負序和零

30、序分量度了（有時只有其中的一種），因此通過檢測這兩個不應(yīng)正常出現(xiàn)的分量，就可以知到系統(tǒng)出了毛?。ㄌ貏e是單相接地時的零序分量）。下面再介紹用作圖法簡單得出各分量幅值與相角的方法，先決條件是已知三相的電壓或電流（矢量值），當然實際工程上是直接測各分量的。由于上不了圖，請大家按文字說明在紙上畫圖。</p><p>　　2）求正序分量：對原來三相向量圖先作下面的處理：A相的不動，B相逆時針轉(zhuǎn)120度，C相順時針轉(zhuǎn)120

31、度，因此得到新的向量圖。按上述方法把此向量圖三相相加及取三分一，這就得到正序的A相，用A相向量的幅值按相差120度的方法分別畫出B、C兩相。這就得出了正序分量。3）求負序分量：注意原向量圖的處理方法與求正序時不一樣。A相的不動，B相順時針轉(zhuǎn)120度，C相逆時針轉(zhuǎn)120度，因此得到新的向量圖。下面的方法就與正序時一樣了?？傊?，零序電流通常作為漏電故障判斷的參數(shù)；負序電流常作為電機故障判斷；正序電流對電機運行質(zhì)量是一種評估。

32、注意了：Ia+Ib+Ic=0與三相對稱不是一回事；Ia+Ib+Ic=0時，三相仍可能不對稱。三相不平衡與零序電流不可混淆呀！三相不平衡時，不一定會有零序電流的；同樣有零序電流時，三相仍可能為對稱的。兩者不能混淆！三相四線電路中，三相電流的相量和等于零，即Ia+Ib+IC=0 如果在三相四線中接入一個電流互感器，這時感應(yīng)電流為零。當電路中發(fā)生觸電或漏電故障時，回路中有漏電電流流過，這時穿過互感器的三相電流相量和不等零

33、，其相量和為：Ia+</p><p>　　正序：A相領(lǐng)先B相120度，B相領(lǐng)先C相120度，C相領(lǐng)先A相120度。負序：A相落后B相120度，B相落后C相120度，C相落后A相120度。零序：A,B,C三相相位相同，哪一相也不領(lǐng)先，也不落后。三相短路故障和正常運行時，系統(tǒng)里面是正序。單相接地故障時候，系統(tǒng)里有正序，負序和零序分量。兩相短路故障時候，系統(tǒng)有正序和負序分量。兩相短路接地故障時，系統(tǒng)有正序，