初學電力系統中正序 負序 零序及對稱分量法的推導

2021-10-06 13:26:19 字數 2429 閱讀 7562

#電力#

前言本人大學是學電子的,現在卻在一家電力公司上班,經常要接觸很多電力方面的知識。這不,最近乙個新專案,需要了解電力系統中的正序、負序、零序的概念,並且自己把對稱分量法的公式進行了推導。故在這裡小小記錄一下。

開始之前先了解幾個簡單基礎知識。
①在交流電中,計算時,經常使用的電壓、電流、阻抗都是複數概念的。

正弦交流電的三角函式表示式和波形圖可以表示交流電的正弦三要素特徵,但是對於計算就不是特別方便。所以引入相量法來分析計算正弦激勵線性電路,就是將三角函式運算轉換為複數形式的代數運算。複數中的運算法則就是模相±/;輔角相±/。複數中旋轉把乙個向量旋轉θ度,則相當於該向量乘以e^(iθ),i複數虛部。

②角度是按照逆時針的方向計算的。

現在正是介紹什麼是正序、負序、零序?幹嘛用的?怎麼計算的?

世界上的交流電力系統都是abc三相的。而正序、負序、零序都是根據abc三相的順序來定的。這三個是相對於從電源端輸出的三相電的順序而定的。

1.用最普通的語言描述如下:

正序:a相領先b相120°,b相領先c相120°,c相領先a相120°。(abc)

負序:a相落後b相120°,b相落後c相120°,c相落後a相120°。(abc)

零序:abc三相相位相同。

其實這三個小東東是用在對稱相量法中的。

**注意區分正序和逆序。

這裡所說的是對於產生交流電動勢端,產生三路電動勢為l1,l2,l3,如果他的相序為,l1相超前l2相120°,l2相超前l3相120°,l3相又超前l3相120°,這種相序l1→l2→l3,為正序,反之,相序為l1→l3→l2,為逆序(也稱負序),就是對於正序來說,任意交換兩相都是逆序。在實際的三相制供電系統中,普遍採用正序,也就是說輸送線路都是正序,只是測量的時候,測得是正序還是逆序。

2.對稱分量法

把三相不平衡的電流、電壓分解成三組對稱的正序分量、負序分量、零序分量;

這樣就能把不平衡問題轉換為平衡問題。

在對稱相量法中,可以將任意三相系統中的不對稱的三相量分解為對稱的三序分量,即正序分量、負序分量、零序分量。分解成這三個分量便於分析電路中故障。

正序分量:三相量大小相等,互差120°,並且系統正常執行的相序相同。

負序分量:三相量大小相等,互差120°,並且系統正常執行的相序相反。

零序分量:三相量大小相等,相位一致。

(可以把這三個分量理解為三個基準,像力的正交分解一樣)

正序分量、負序分量、零序分量如下所示

假設正序分量的三個相量為fa1、fb1、fc1;負序分量的三個相量為fa2、fb2、fc2;

零序分量的三個相量為fa0、fb0、fc0;

如果把這三組對稱相量進行合成,可得三組非對稱相量,各個分量裡以a相作為基準。記為fa、fb、fc;

則寫成表示式為

fa=fa1+fa2+fa0;

fb=fb1+fb2+fb0; ——式1

fc=fc1+fc2+fc0;

又因為他們都是對稱的相量,因為以a相作為基準,那麼其他b、c相可以經過旋轉240度、120度可得。因為上述的相量都是用複數表示的,故

fb1相當於fa1逆時針旋轉240度,旋轉240度在複數裡面表示為e^(j240),j為虛部。即·

fb1=e^(j240) fa1=a^2fa1; fb2=e^(120) fa2=afa2; fb0=fa0=fc0

fc1=e^(j120) fa1=afa1;fc2=e^(j240) fa2=a^2fa2; 其中a=e^(j240)。

代入式1中可得

fa=fa1+fa2+fa0;

fb=a^2fa1+afa2+fa0; 寫成行列式如下式2;

其逆關係為 如下式3

式3說明三個不對稱的相量可以唯一地分解成為三組對稱的相量,即對稱分量。

將式3變換關係應用於基頻電壓(或電流),即

ua1 = 1/3(ua + a^2 ub + a uc);

ua2 = 1/3(ua + a ub + a^2 uc);

ua0 = 1/3(ua + ub + uc);

ia1 = 1/3(ia + a^2 ib + a ic);

ia2 = 1/3(ia + a ib + a^2 ic);

ia0 = 1/3(ia + ib + ic);

正序分量、負序分量、零序分量這三種分量不可能就是為了計算,肯定是用於實際應用過程中,去判斷很多故障以和幫助給使用者供電。下次再記錄關於這三個分量是怎麼運用於實際的。

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