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負序電流

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三相電網不平衡運行時，電網電壓中將產生大量的負序和零序分量，當負序電流分量存在時，其會在發電機轉子中通過電磁感應產生2ω（電網基波頻率）頻率的交流電流量，從而引起發電機機組振動、轉子發熱過量、降低異步電機的最大運行負荷等問題。這些危害造成用電設備不能正常工作，甚至受到損害，進而導致正常的生產和生活秩序無法進行，間接地造成巨大的經濟損失，電力系統不對稱運行狀會對輸、配電線路和用電設備以及用户帶來嚴重的危害。 [1] 
中文名
負序電流 [1] 
外文名
negative-sequence current [1] 
類    別
電路學 [1] 
反義詞
正序電流 [1] 
相    關
零序電流 [1] 

目錄

  1. 1 定義
  2. 2 分析方法
  3. ▪ 對稱分量法
  4. ▪ 瞬時功率法
  5. ▪ 其他計算法
  6. 3 產生原因
  1. ▪ 事故性
  2. ▪ 正常性
  3. 4 對電網運行的影響
  4. ▪ 對變壓器的影響
  5. ▪ 對送電線路的影晌
  1. ▪ 對繼電保護保護的影響
  2. ▪ 對電機的影響
  3. ▪ 對通信系統的影響
  4. 5 抑制方法及濾除設備
  1. ▪ 抑制方法
  2. ▪ 濾除設備
  3. 6 相關名詞區分
  4. 7 應用

負序電流定義

當電網系統處於不對稱運行狀況時，導致負載運行時的電流不對稱，此時，系統電流不僅含有正序電流分量，而且此時的系統電流還包含有負序電流分量和零序電流分量。 [2] 

負序電流分析方法

負序電流對稱分量法

在三相電路中，對於任意一組不對稱的三相相量，總可以分解為正序、負序和零序三組三相對稱分量之和。正序和負序、零序的出現是為分析在系統電壓、電流出現不對稱現象的時候，將三相的不對稱分量分解成對稱分量（正與負序）以及同向的零序分量。只要為三相系統，就可以分解出上述三個分量（有點像力的合成及分解，但很多情況中某個分量的數值為零）。對理想的電力系統，因為三相對稱，所以負序和零序分量的數值都為零（這就是常説正常狀態下只有正序分量的原因）。系統出現故障時，三相變得不對稱，這時就可以分解出有幅值的負序和零序分量度了（有時只有其中的一種），因此通過檢測這兩個不應正常出現的分量，就可以知道系統出了毛病（特別為單相接地時的零序分量）。 [3] 
下面再介紹用作圖法簡單得出各分量幅值及相角的方法，先決條件為已知三相的電壓或電流（矢量值），實際工程上是直接測各分量的。從已知條件畫出系統三相電流（用電流為例，電壓亦是一樣）的向量圖：求零序分量：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），注意B相只是平移，不能轉動。同方法把C相的平移到B相的頂端。此時作A相原點到C相頂端的向量（此時是箭頭對箭頭），這個向量就是三相向量之和。最後取此向量幅值的三分一，這就是零序分量的幅值，方向與此向量是一樣的；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相順時針轉120度，C相逆時針轉120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；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相逆時針轉120度，C相順時針轉120度，因此得到新的向量圖。下面的方法就與正序時一樣了。 [3] 

負序電流瞬時功率法

負序電流瞬時值也可以通過“負序電流瞬時值=電流瞬時值-正序電流瞬時值-零序電流瞬時值”獲得。 [4] 

負序電流其他計算法

1. 負序電流分配係數法
用三相系統中兩相經阻抗短路的模型等效兩牽引供電臂上的負荷電流相差180°，牽引變壓器的高壓側無接地 點的情況，並用各支路的短路電流除以短路點的短路電流得到電流分佈係數，再由電力機車反應到網側的負序電流乘以各個支路的電流分佈係數，就可以得到實際運行過程中系統中的負序分佈。 [5] 
2. 計算網絡中負序電流分佈方法
首先計算出單個牽引變電站的負序注入電流，形成網絡的負序導納矩陣，求解負序網絡中負序電壓和電流的分佈，再計算多個牽引變電站負序疊加後的結果。 [6] 

負序電流產生原因

負序電流事故性

由於三相電力系統中某一相或兩相出現故障所致。 [7] 
對於事故性一般可由繼電保護、自動裝置動作切除元件後在短期內使系統恢復正常，從而消除負序電流。 [7] 
目前在我國，電氣化鐵路和交流電弧爐產生的負序電流佔電力系統中負序電流的主要部分。 [7] 

負序電流正常性

由於三相元件不對稱所致。 [7] 

負序電流對電網運行的影響

負序電流對變壓器的影響

負序電流的注入會造成系統變壓器的三相電流不對稱，因而使變壓器三相電 流中的一相電流最大，使得變壓器不能有效發揮其額定出力，就降低了變壓器容量的利用率。另外，負序電流還會增大變壓器的附加能量損失，同時使變壓器的鐵芯磁路產生附加發熱。 [1] 

負序電流對送電線路的影晌

負序功率實際上並不做功，當負序電流流過送電線路時，只會造成線路電能損失和增加損耗，使送電線路的輸送能力下降。 [1] 

負序電流對繼電保護保護的影響

負序電流作用時間較長時，容易使電力系統中以負序分量啓動的繼電保護裝置誤動作。電力機車是單相大功率整流負荷，在一定區段內會使電網三相失衡，在實際運行中，由於牽引負荷會引起負序電流超標，常常使牽引變電站附近的小發電機組頻繁跳閘，從而不能就近併網。不同容量的發電機組，允許流過發電機的負序電流不同，最大不超過額定電流的8%。另外，變壓器負序過流保護反映不對稱故障，但由於牽引負荷的單相性，若負序電流較大，容易超過變壓器負序過流保護中負序電流的整定值引起誤動作。 [1] 

負序電流對電機的影響

負序電流使得發電機定子的三相電流將不再對稱，當三相中某一相的電流達到額定值電流，而另外兩相小於額定電流時，則會降低發電機的出力。當負序電流流過發電機的定子繞組時，它產生的磁場的旋轉方向相對於同步速以兩倍速切割轉子繞組，在激磁繞組和阻尼繞組中產生兩倍工頻的附加電流，在轉子表面產生渦流，這些損耗將使轉子的温度升高，使發電機轉子發熱和產生附加損耗。同時由氣隙合成磁場所產生的交變磁力矩作用在定子機座和轉子轉軸上，將引起兩倍工頻的附加振動。 [1] 
負序電流流入系統中使異步電動機機端電壓不對稱，正序電壓分量減小。當電動機機械功率不變時，轉子電流必將增大，造成各相的出力不均，運行效率降低，電動機過熱。同時負序電流產生的負序磁場對轉子產生制動力矩，使電動機的出力下降，會可引起電動機的額外發熱，嚴重時甚至會燒燬電機。 [1] 

負序電流對通信系統的影響

對其周圍的通信設備以及通信線路而言，負序電流將是一個很大的干擾源，對通訊設備及電路帶來很大的干擾，嚴重影響正常通信信號質量，破壞正常的生產與生活秩序。 [2] 

負序電流抑制方法及濾除設備

負序電流抑制方法

  1. 將不對稱負載分散接到不同的供電點。 [7] 
  2. 將不對稱負載合理分類到各相。 [7] 
  3. 採用平衡裝置。 [7] 

負序電流濾除設備

  1. 有源濾波器：指基於柔性交流輸電技術的濾波設備，即 FACTS（Flexible Alternative Current Transmission Systems）補償控制器，例如靜止同步補償器、源電力濾波器等。 [2] 
  2. 無源濾波器：是指利用電容、電感、電阻組合設計而成的濾波器電路，例如雙調濾波器、高通濾波器等。 [2] 

負序電流相關名詞區分

諧波：工頻正弦波畸變 [7] 
無功：電壓電流波形不相同 [7] 
負序：三相電流波形不對稱 [7] 

負序電流應用

針對傳統無盲區孤島檢測方法的不足，提出一種基於電壓諧波畸變率和電壓不平衡度的負序電流注入式孤島檢測方法，其在電網正常運行情況下不注入負序電流，而在電網異常情況下注入負序電流，與其他主動式孤島檢測方法相比具有對電網擾動小、抗干擾性強、孤島檢測速度快的特點。在 PV功率與負荷功率匹配、電網電壓電網頻率都在規定的正常運行範圍內的不利情況下仍能快速、有效地檢測出孤島。當發生不對稱短路時，只在故障瞬間和故障切除瞬間電壓諧波畸變率很高，經過很短的時間諧波畸變率會降到很低，即其衰減時間常數通常很小，因此新方法中，採用當電壓諧波畸變率達到設定的定值為孤島時分佈式電源能夠快速退出運行，或使分佈式電源由併網運行轉入孤島運行控制方式改變提供了參考。 [8] 
參考資料