5分鐘教你正確理解電力系統(tǒng)中的正序負(fù)序零序

1、<p>　　5分鐘教你正確理解電力系統(tǒng)中的正序負(fù)序零序</p><p>　　電力 三相不平衡 作圖法 對(duì)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(fù)序和零序</p><p>　　2：零序?yàn)?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(gè)向量相

2、加會(huì)較長(zhǎng)，3個(gè)向量相加，除以3</p><p>　　4：負(fù)序?qū)C相旋轉(zhuǎn)120度到A相相反位置，這樣3個(gè)向量相加會(huì)較短，3個(gè)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?yàn)槲覜]有上過電力系統(tǒng)的課程，實(shí)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?yàn)閷?shí)際很簡(jiǎn)單，專家們都不好意思寫。</p><p>　　對(duì)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(diǎn)位置還網(wǎng)上查了下。歡迎補(bǔ)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(hù)方法。零序保護(hù)倒是理解，用開口三角即可。負(fù)序保護(hù)難道采樣后用算，那一個(gè)周波都過了，保護(hù)時(shí)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(shí)現(xiàn)matlab編程，將不平衡的三相精確地分解為正序、負(fù)序與零序（曾經(jīng)有簡(jiǎn)單估算方法）。計(jì)算程序需要輸入每相的幅值與相角。 不平衡保護(hù)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算需要采集幅值與相角作為輸入?yún)?shù)嗎？這個(gè)問題肯定很簡(jiǎn)單，但我沒查到文章介紹實(shí)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(shí)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(dá)到最大值（以正半波幅值為準(zhǔn)）的

6、次序，稱為相序。</p><p>　　正相序：分別達(dá)到最大值的次序?yàn)锳、B、C；負(fù)相序：分別達(dá)到最大值的次序?yàn)锳、C、B。</p><p>　　對(duì)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(duì)稱的三相系統(tǒng)：三相中的電壓Ua、Ub、Uc對(duì)稱，只有一個(gè)獨(dú)立變量。如

7、三相相序?yàn)閍、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(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)的主要原因</p><p>　　（1）外施電壓不對(duì)稱，三相電流也不對(duì)稱。</p><p>　　（2）各相負(fù)載阻抗不對(duì)稱。當(dāng)初級(jí)外施電壓對(duì)稱，三相電流不對(duì)稱。不對(duì)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(jí)電壓也不

8、對(duì)稱。</p><p>　?。?）外施電壓和負(fù)載阻抗均不對(duì)稱。</p><p><b>　　3對(duì)稱分量法</b></p><p>　　對(duì)稱分量法是分析三相不對(duì)稱運(yùn)行的基本方法。 任意一組三相不對(duì)稱的物理量（電壓、電流等）均可分解成三組同頻率的對(duì)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(gè)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(gè)三相，正序、負(fù)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(fù)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(duì)稱現(xiàn)象時(shí)，把三相的不對(duì)稱分量分解成對(duì)稱分量（正、負(fù)序）及同向的零序分量。</p><p><b>　　二：作圖出正負(fù)零序</b></p><p><b>　　理解及記憶方法</b></p><p>　?。?）零序，三個(gè)向量不動(dòng)。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(gè)相加會(huì)較長(zhǎng)。于是B逆時(shí)針撥120度，C順時(shí)針撥120度。撥后的3個(gè)向量相加/3,即為正序的A相</p><p>　　（3）負(fù)序，將BC相位置大概調(diào)換，這樣3個(gè)相加會(huì)較短。于是B順時(shí)針撥120度，C逆時(shí)針撥120度。撥后的3個(gè)向量相加/3,即為負(fù)序的A相</p><p>　　求出A相后，BC相按正負(fù)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(gè)向量相加求和。即A相不動(dòng)，B相的原點(diǎn)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(shí)作o點(diǎn)到C’向量，這個(gè)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(dòng)，然后B相逆時(shí)針轉(zhuǎn)120度OB’，C相順時(shí)針轉(zhuǎn)120度OC’，得到新的向量圖。</p><p>　　(2)對(duì)新的向量圖進(jìn)行圖解零序時(shí)進(jìn)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(fù)序&

14、lt;/b></p><p>　　(1)保持A相不動(dòng)，B相順時(shí)針轉(zhuǎn)120度OB’，C相逆時(shí)針轉(zhuǎn)120度OC’，得到新的向量圖。</p><p>　　(2)對(duì)新的向量圖進(jìn)行圖解零序時(shí)進(jìn)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(fù)序分量的A相</p><p>　　三 計(jì)算得出正負(fù)

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(shí)針為正，如電壓用向量表示的話，向量B可由向量A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)240度而得，而不是120度。 向量C可由向量A逆時(shí)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(dāng)于逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，乘α2 相當(dāng)于順時(shí)針順轉(zhuǎn)。</p><p>　　已知三相電流向量，包含幅值與相角，求正負(fù)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(dāng)于逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，乘α2 相當(dāng)于順時(shí)針順轉(zhuǎn)。和作圖法是一樣的。</p><p>　　已知A相的正負(fù)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(fù)零序。也就是可以通過編程求正負(fù)零序。</p><p>　　（3）已知正負(fù)零序，合成三相電流向量</p><p>　　BC相的正負(fù)序都可有A相的正負(fù)序旋轉(zhuǎn)而得，零序3個(gè)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(fù)零序向量相加</p><p>　　四 三相電壓向量和為零</p><p>　　對(duì)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?cè)趤硭闳嚯妷合嗉?lt;/p><p><

22、b>　　結(jié)論</b></p><p>　　正常時(shí)，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(xí)。</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(fù)序、零序電流相等</p><p>　　兩相短路：故障點(diǎn)零序電流為零，正序和負(fù)序電流互為相反數(shù)</p><p>　　兩相短路接地：故障點(diǎn)正序、負(fù)序、零序電流均有</p><p>　　三相對(duì)稱短路：只有正序</p><p>　　三相對(duì)稱接地短路：有正序</p><p>　　三相不對(duì)稱短路：有正序和負(fù)序&

24、lt;/p><p>　　三相不對(duì)稱接地短路：有正序負(fù)序和零序</p><p>　　一相斷線：斷口電流有正序、負(fù)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(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)里面是正序。單相接地故障時(shí)候，系統(tǒng)有正序負(fù)序和零序分量。兩相短路故障時(shí)候，系統(tǒng)有正序和負(fù)序分量。兩相短路接地故障時(shí)，系

25、統(tǒng)有正序負(fù)序和零序分量。</p><p>　　六 Matlab計(jì)算</p><p>　　1：輸入3相電壓與相角</p><p>　　2：根據(jù)公式計(jì)算正負(fù)零序</p><p>　　3：輸出正負(fù)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(duì)稱運(yùn)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(duì)稱(正常運(yùn)行狀況)性的破壞，均稱為不對(duì)稱運(yùn)行。如各相阻抗對(duì)稱性的破壞，負(fù)荷對(duì)稱性的破壞，電壓對(duì)稱性的破壞等情況下的工作狀態(tài)。非全相運(yùn)行是不對(duì)稱運(yùn)行的特殊情況。 不對(duì)稱運(yùn)行產(chǎn)生的負(fù)序、零序電流會(huì)帶來許多不利影響。 電力系統(tǒng)三相阻抗對(duì)稱性的破壞，將導(dǎo)致電流和電壓對(duì)稱性的破壞，因而會(huì)出現(xiàn)負(fù)序電流，當(dāng)變壓器的中性點(diǎn)接地時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)零序電流。 當(dāng)負(fù)序電流流過發(fā)電機(jī)時(shí)，將

27、產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)將對(duì)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生下列影響: ⑴發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)熱; ⑵機(jī)組振動(dòng)增大; ⑶定子繞組由于負(fù)荷不平衡出現(xiàn)個(gè)別相繞組過熱。 不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，變壓器三相電流不平衡，每相繞組發(fā)熱不一致，可能個(gè)別相繞組已經(jīng)過熱，而其它相負(fù)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(duì)稱運(yùn)行時(shí)，將引起系統(tǒng)電壓的不對(duì)稱，使電能質(zhì)量變壞，對(duì)用戶產(chǎn)生不良影響。對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)，一般情況下雖不致于破壞其正常工作，但也會(huì)引起出力減小，壽命降低。例如負(fù)序

28、電壓達(dá)5%時(shí)，電動(dòng)機(jī)出力將降低10∽15%，負(fù)序電壓達(dá)7%時(shí)，則出力降低達(dá)20∽25%。 當(dāng)高壓輸電線一相斷開時(shí)，較大的零序電流</p><p>　　注意了：Ia+Ib+Ic=0與三相對(duì)稱不是一回事；Ia+Ib+Ic=0時(shí)，三相仍可能不對(duì)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(shí)，不一定會(huì)有零序電流的；同樣有零序電流時(shí)，三相仍可能為對(duì)稱的。前面好幾位把兩者混淆了吧！正序、負(fù)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(duì)稱現(xiàn)象時(shí)，把三相的不對(duì)稱分量分解成對(duì)稱分量（正、負(fù)序）及同向的零序分量。只要是三相系統(tǒng)，一般針對(duì)三相三線制的電機(jī)回路，就能分解出上述三個(gè)分量（有點(diǎn)象力的合成與分解，但很多情況下某個(gè)分量的數(shù)值為零）。對(duì)于理想的電力系統(tǒng)，由于三相對(duì)稱，因此負(fù)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(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，三相變得不對(duì)稱了，這時(shí)就能分解出有幅值的負(fù)序和零

30、序分量度了（有時(shí)只有其中的一種），因此通過檢測(cè)這兩個(gè)不應(yīng)正常出現(xiàn)的分量，就可以知到系統(tǒng)出了毛病（特別是單相接地時(shí)的零序分量）。下面再介紹用作圖法簡(jiǎn)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(dāng)然實(shí)際工程上是直接測(cè)各分量的。由于上不了圖，請(qǐng)大家按文字說明在紙上畫圖。</p><p>　　2）求正序分量：對(duì)原來三相向量圖先作下面的處理：A相的不動(dòng)，B相逆時(shí)針轉(zhuǎn)120度，C相順時(shí)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(fù)序分量：注意原向量圖的處理方法與求正序時(shí)不一樣。A相的不動(dòng)，B相順時(shí)針轉(zhuǎn)120度，C相逆時(shí)針轉(zhuǎn)120度，因此得到新的向量圖。下面的方法就與正序時(shí)一樣了?？傊阈螂娏魍ǔＷ鳛槁╇姽收吓袛嗟膮?shù)；負(fù)序電流常作為電機(jī)故障判斷；正序電流對(duì)電機(jī)運(yùn)行質(zhì)量是一種評(píng)估。

32、注意了：Ia+Ib+Ic=0與三相對(duì)稱不是一回事；Ia+Ib+Ic=0時(shí)，三相仍可能不對(duì)稱。三相不平衡與零序電流不可混淆呀！三相不平衡時(shí)，不一定會(huì)有零序電流的；同樣有零序電流時(shí)，三相仍可能為對(duì)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(gè)電流互感器，這時(shí)感應(yīng)電流為零。當(dāng)電路中發(fā)生觸電或漏電故障時(shí)，回路中有漏電電流流過，這時(shí)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(fù)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(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)里面是正序。單相接地故障時(shí)候，系統(tǒng)里有正序，負(fù)序和零序分量。兩相短路故障時(shí)候，系統(tǒng)有正序和負(fù)序分量。兩相短路接地故障時(shí)，系統(tǒng)有正序，