正序負序零序

電氣基礎(chǔ)講座——什么是正序、負序、零序？什么是正序、負序、零序？對于非電氣專業(yè)的人來說，這個問題或許困擾了許久。就我個人感覺來講，當初在學(xué)校學(xué)的時候也困惑了很久，確實不是非常好理解。

用最簡單的語言概括如下：

當前世界上的交流電力系統(tǒng)一般都是ABC三相的，而電力系統(tǒng)的正序，負序，零序分量便是根據(jù)ABC三相的順序來定的。

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：ABC三相相位相同，哪一相也不領(lǐng)先，也不落后。

系統(tǒng)里面什么時候分別用到什么保護？

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，系統(tǒng)有正序負序和零序分量對稱分量法基本概念和簡單計算

正常運行的電力系統(tǒng)，三相電壓、三相電流均應(yīng)基本為正相序，根據(jù)負荷情況（感性或容性），電壓超前或滯后電流1個角度（Φ），如圖1。

圖1：正常運行的電力系統(tǒng)電壓電流矢量圖

對稱分量法是分析電力系統(tǒng)三相不平衡的有效方法，其基本思想是把三相不平衡的電流、電壓分解成三組對稱的正序相量、負序相量和零序相量，這樣就可把電力系統(tǒng)不平衡的問題轉(zhuǎn)化成平衡問題進行處理。在三相電路中，對于任意一組不對稱的三相相量（電壓或電流），可以分解為3組三相對稱的分量。

圖2：正序相量、負序相量和零序相量（以電流為例）

當選擇A相作為基準相時，三相相量與其對稱分量之間的關(guān)系（如電流）為：

IA=Ia1+Ia2+Ia0――――――――――――――――――――――――――○1

IB=Ib1+Ib2+Ib0=α2Ia1+αIa2+Ia0――――――――――○2

IC=Ic1+Ic2+Ic0=αIa1+α2Ia2+Ia0―――――――――――○3

對于正序分量：Ib1=α2Ia1，Ic1=αIa1

對于負序分量：Ib2=αIa2，Ic2=α2Ia2

對于零序分量：Ia0=Ib0=Ic0

式中，α為運算子，α=1∠120°,

有α2＝1∠240°,α3＝1,α+α2+1=0

由各相電流求電流序分量：

I1=Ia1=1/3(IA+αIB+α2IC)

I2=Ia2=1/3(IA+α2IB+αIC)

I0=Ia0=1/3(IA+IB+IC)

以上3個等式可以通過代數(shù)方法或物理意義（方法）求解。

以求解正序電流為例，對物理意義簡單說明，以便于記憶：

求解正序電流，應(yīng)過濾負序分量和零序分量。參考圖2，將IB逆時針旋轉(zhuǎn)120°、IC逆時針旋轉(zhuǎn)240°后，3相電流相加后得到3倍正序電流，同時，負序電流、零序電流被過濾，均為0。故Ia1=1/3(IA+αIB+α2IC)

對應(yīng)代數(shù)方法：○1式+α○2式+α2○3式易得：Ia1=1/3(IA+αIB+α2IC)。

實例說明：

例1、對某微機型保護裝置僅施加A相電壓60V∠0°，則裝置應(yīng)顯示的電壓序分量為：

U1=U2=U0=1/3UA=20V∠0°

例2、對該裝置施加正常電壓，UA＝60V∠0°，UB＝60V∠240°，UC＝60V∠120°，當C相斷線時，U1=？U2=？U0=？

解：U1=Ua1=1/3(UA+αUB+α2UC)=1/3(60V∠0°+1∠120°*60V∠240°)

=40∠0°；（當C相斷線時，接入裝置的UC=0。）

U2=Ua2=1/3(UA+α2UB+αUC)=1/3(60V∠0°+1∠240°*60V∠240°)

=20∠60°；

U0=Ua0=1/3(UA+UB+UC)=1/3(60V∠0°+60V∠240°)

=20∠300°。正序、負序、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)，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。

從已知條件畫出系統(tǒng)三相電流（用電流為例，電壓亦是一樣）的向量圖（為看很清楚，不要畫成太極端）。

1）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(zhuǎn)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（些時是箭頭對箭頭），這個向量就是三相向量之和。最后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。

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。

通過上述方法大家可以分析出各種系統(tǒng)故障的大概情況，如為何出現(xiàn)單相接地時零序保護會動作，而兩相短路時基本沒有零序電流。零序電流的通路一般是從短路點通向變壓器中性點接地處，不論網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和電源數(shù)目怎樣變化，只要中性點接地數(shù)目不變，那么零序電流等效圖就不會改變。3.零序電流主要用于零序電流保護，因為用零序電流保護有很多優(yōu)點，例如靈敏度高，動作時限短，受系統(tǒng)運行方式的影響小等。在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的時候，故障電流只有一個，在各種類型的故障中只有三相短路時其故障電流才是三相對稱的，電力系統(tǒng)大多數(shù)故障為不對稱故障，所產(chǎn)生的故障電流也是不對稱的，對故障分析造成很大的不便，因此將故障電流分解為正序、負序和零序電流，這樣正序、負序電流三相大小相等，仍然三相對稱，而零序電流是三相同相位，通過將