正序,负序和零序的介绍 PPT课件
正序、负序、零序
正序、负序、零序什么是正序、负序、零序？对于非电气专业的人来说，这个问题或许困扰了许久。
就我个人感觉来讲，当初在学校学的时候也困惑了很久，确实不是非常好理解。
用最简单的语言概括如下：当前世界上的交流电力系统一般都是ABC三相的，而电力系统的正序，负序，零序分量便是根据ABC三相的顺序来定的。
正序：A相领先B相120度，B相领先C相120度，C相领先A相120度。
(ABC)负序：A相落后B相120度，B相落后C相120度，C相落后A相120度。
(BAC)零序：ABC三相相位相同，哪一相也不领先，也不落后。
系统里面什么时候分别用到什么保护？三相短路故障和正常运行时，系统里面是正序。
单相接地故障时候，系统有正序、负序和零序分量。
两相短路故障时候，系统有正序和负序分量。
两相短路接地故障时，系统有正序、负序和零序分量。
对称分量法基本概念和简单计算正常运行的电力系统，三相电压、三相电流均应基本为正相序，根据负荷情况（感性或容性），电压超前或滞后电流1个角度（Φ），如图1。
对称分量法是分析电力系统三相不平衡的有效方法，其基本思想是把三相不平衡的电流、电压分解成三组对称的正序相量、负序相量和零序相量，这样就可把电力系统不平衡的问题转化成平衡问题进行处理。
在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量（电压或电流），可以分解为三组三相对称的分量。
对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。
当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的分量，就可以知到系统出了毛病（特别是单相接地时的零序分量）。
当选择A相作为基准相时，三相相量与其对称分量之间的关系（如电流）为：I A=Ia1+Ia2+Ia0--------------------------------------------○1I B=Ib1+Ib2+Ib0=α2 Ia1+αIa2 + Ia0------------○2I C=Ic1+Ic2+Ic0=α Ia1+α2 Ia2+Ia0-------------○3对于正序分量：Ib1=α2 Ia1，Ic1=αIa1对于负序分量：Ib2=αIa2，Ic2=α2Ia2对于零序分量：Ia0= Ib0 = Ic0式中，α为运算子，α=1∠120°，有α2＝1∠240°，α3＝1，α+α2+1=0由各相电流求电流序分量：I1=Ia1= 1/3(I A +αI B +α2 I C)I2=Ia2= 1/3(I A +α2 I B +αI C)I0=Ia0= 1/3(I A +I B +I C)以上3个等式可以通过代数方法或物理意义（方法）求解。
正序负序和零序.完整版ppt资料
If(a 1)If(a 2)If(a 0)
9
序电压方程和边界条件联立求解
U f(a 1 )E aIf(a 1 )z (1 )
U fa (2)Ifa (2)z (2)
U fa (0) Ifa (0)z(0)
U f(a 1 ) U f(a 2 ) U f(a 0 ) 0
If(a 1)If(a 2)If(a 0)
FFaa((12)) Fa(0)
111 31
a a2
1
aa2•FFba
1
Fc
FS T1•FP
4
§4-2 对称分量法在不对称故障分析中的应用
一. 三相阻抗的对称分量
对于三相对称元件，各序分量是独立的。
三相静止对称元件： zaa zbb zcczs
zab zbczaczm
zaa
zab zbb
zac
zcc
x(2) 12(xd xq)
x(2)
2xd xq xd xq
x(2) xdxq
计及远离机端的短路，因与外部电抗串联，以上三式的结果接近。
实用计算中，取
x(2) 12(xd xq)
15
同步发电机的零序电抗
零序电流只产生漏磁通，由于迭绕线圈，零序漏磁通 小于正序漏磁通。
f
f
脉动磁场
_ f 2
f 3
f 3
I f
f
I f 3
f 3
这些高次谐波分量与定子直流分量一样衰减，最后衰减为零。
①不对称短路时，输电线路中出现强大的高次谐波干扰； ②施加负序电流〔压〕，机端不仅仅出现负序电压〔流〕。
14
同步发电机的负序电抗
定义:
x(2)
U (2) I (2)
图解正序、负序、零序分量
在三相电力系统中，各相电压或电流依其先后顺序分别达到最大值（以正半波幅值为准）的次序，称为相序。
正相序：分别达到最大值的次序为A、B、C；
负相序：分别达到最大值的次序为A、C、B。
正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。
对于理想的电力系统，只有正序分量。
当系统出现故障时，就能分解出有幅值的负序和零序分量了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个在正常情况下不应出现的分量，来分析系统故障（特别是单相接地时的零序分量）。
假如有一故障态相量图如下：
让我们一起通过图解来进行分析其中的正序、负序以及零序分量！
图解零序时，只需将三个向量相加求和（即A相不动，通过平移使B相尾接A相头，C相尾再接B相头。
此时作A相尾到C相头的向量即所得的三向量之和），如下图所示，此时的向量OC的幅值即为零序分量幅值的三倍，也即三相零序分量之和。
图解正序分量时，先保持A相不动，然后B相逆时针转120度，C相顺时针转120度，得到新的向量图，如下图所示。
再对新的向量图进行图解零序时进行的操作，得到向量OC，取OC向量幅值的三分之一即为正序分量的幅值，其相序见第一张图。
图解负序分量时，先保持A相不动，然后B相顺时针转120度，C相逆时针转120度，得到新的向量图，如下图所示。
再对新的向量图进行图解零序时进行的操作，得到向量OC，取OC向量幅值的三分之一即为负序分量的幅值，其相序见第一张图。
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5分钟教你正确理解电力系统中的正序负序零序
1 相序
在三相电力系统中，各相电压或电流依其先后顺序分别达到最大值（以正半 波幅值为准）的次序，称为相序。 正相序：分别达到最大值的次序为 A、B、C； 负相序：分别达到最大值的次序为 A、C、B。
对于理想的电力系统，只有正序分量。
以电压为例。 对称的三相系统：三相中的电压 Ua、Ub、 Uc 对称，只有一个独立变量。如 三相相序为 a、b、c，由 Ua得出其余两相
（ 2）使用用复数算子
我们在来算三相电压相加
Ub
2U a U c
Ua
Ua Ub Uc
Ua 1
2
0
结论
正常时，开口三角形的电压即为
3 相电压之和，为 0
五 系统故障情况
网上搜的，有些未理解。待再学习。 正常电流（理想情况）只有正序电流 单相接地短路：故障相正序、负序、零序电流相等 两相短路：故障点零序电流为零，正序和负序电流互为相反数 两相短路接地：故障点正序、负序、零序电流均有 三相对称短路：只有正序 三相对称接地短路：有正序 三相不对称短路：有正序和负序 三相不对称接地短路：有正序负序和零序 一相断线：断口电流有正序、负序和零序？ 两相断线：断口上各序电流相等？ 三相短路故障和正常运行时，系统里面是正序。 单相接地故障时候，系统有正序负序和零序分量。 两相短路故障时候，系统有正序和负序分量。 两相短路接地故障时，系统有正序负序和零序分量。
三 计算得出正负零序
以电流为例
（ 1）引入复数因子
在正序中， A 相领先 B 相 120 度。由于角度一般以逆时针为正，如电压用向 量表示的话，向量 B 可由向量 A 逆时针旋转 240 度而得，而不是 120 度。 向量 C可由向量 A 逆时针旋转 120 度而得，而不是 240 度。
正序,负序,零序
正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。
只要是三相系统，就能分解出上述三个分量（有点象力的合成与分解，但很多情况下某个分量的数值为零）。
对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。
当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的分量，就可以知到系统出了毛病（特别是单相接地时的零序分量）。
下面再介绍用作图法简单得出各分量幅值与相角的方法，先决条件是已知三相的电压或电流（矢量值），当然实际工程上是直接测各分量的。
从已知条件画出系统三相电流（用电流为例，电压亦是一样）的向量图。
1）求零序分量：把三个向量相加求和。
即A相不动，B相的原点平移到A相的顶端（箭头处），注意B相只是平移，不能转动。
同方法把C相的平移到B相的顶端。
此时作A相原点到C相顶端的向量（些时是箭头对箭头），这个向量就是三相向量之和。
最后取此向量幅值的三分一，这就是零序分量的幅值，方向与此向量是一样的。
2）求正序分量：对原来三相向量图先作下面的处理：A相的不动，B相逆时针转120度，C 相顺时针转120度，因此得到新的向量图。
按上述方法把此向量图三相相加及取三分一，这就得到正序的A相，用A相向量的幅值按相差120度的方法分别画出B、C两相。
这就得出了正序分量。
3）求负序分量：注意原向量图的处理方法与求正序时不一样。
A相的不动，B相顺时针转120度，C相逆时针转120度，因此得到新的向量图。
下面的方法就与正序时一样了。
通过上述方法大家可以分析出各种系统故障的大概情况，如为何出现单相接地时零序保护会动作，而两相短路时基本没有零序电流。
三相短路或者正常运行，系统里是正序单相接地，系统有正序和零序分量两相短路（相间），系统有正序和负序分量两相接地短路，系统有正序、负序和零序分量在这里再说说各分量与谐波的关系。
正序-负序和零序
在电机负序控制中，主要关注的是三相电源的负序电压和 电流。通过控制电机的输入电压和电流的相位和幅值，可 以实现电机的负序启动、运行和停止。
电机零序控制
在电机零序控制中，主要关注的是三相电源的零序电压和 电流。通过控制电机的输入电压和电流的相位和幅值，可 以实现电机的零序启动、运行和停止。
行信号处理。
03
零序
零序的定义
零序的定义
01
在三相交流电系统中，如果三相的相电压或相电流的大小相等，
且相位相同，则该状态被称为零序。
零序的数学表示
02
在数学上，零序可以用向量表示，其大小等于其他两相的向量
和，方向与中性线相同。
零序的产生
03
在三相交流电系统中，当三相负载对称且三相电压或电流相等
时，就会产生零序。
正序的应用场景
正序的应用场景：正序主要应用于电力系统中的正常运行状态，如家庭用电、工业用电等。
在家庭用电中，我们通常使用的是单相交流电，而单相交流电本质上就是正序状电力供应，通常使用三相交流电，且为了保证电力系统的稳定运行，需要保持三相交流电的正序状态。 此外，在电力系统中的继电保护、同步发电机的运行等方面，也需要用到正序的概念。
在电气保护中的应用
正序保护
正序保护主要用于检测和切除三相电路中的正序故障，如相间短路等。通过比较三相电压 或电流的正序分量，可以判断是否存在正序故障，并采取相应的保护措施。
负序保护
负序保护主要用于检测和切除三相电路中的负序故障，如单相接地短路等。通过比较三相 电压或电流的负序分量，可以判断是否存在负序故障，并采取相应的保护措施。
负序无功补偿主要用于补偿三相电路 中的负序无功功率。通过在三相电路 中分别补偿负序无功功率，可以提高 电路的功率因数，减小线路损耗。
对称分量法(正序、负序、零序)
对称分量法正序：A相领先B相120度，B相领先C相120度，C相领先A相120度。
负序：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，哪一相也不领先，也不落后。
三相短路故障和正常运行时，系统里面是正序。
单相接地故障时候，系统有正序、负序和零序分量。
两相短路故障时候，系统有正序和负序分量。
两相短路接地故障时，系统有正序、负序和零序分量称分量法基本概念和简单计算正常运行的电力系统，三相电压、三相电流均应基本为正相序，根据负荷情况（感性或容性），电压超前或滞后电流1个角度（Φ），如图1。
图1：正常运行的电力系统电压电流矢量图对称分量法是分析电力系统三相不平衡的有效方法，其基本思想是把三相不平衡的电流、电压分解成三组对称的正序相量、负序相量和零序相量，这样就可把电力系统不平衡的问题转化成平衡问题进行处理。
在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量（电压或电流），可以分解为3组三相对称的分量。
图2：正序相量、负序相量和零序相量（以电流为例）当选择A相作为基准相时，三相相量与其对称分量之间的关系（如电流）为：IA=Ia1+Ia2+Ia0――――――――――――――――――――――――――○1IB=Ib1+Ib2+Ib0=α2Ia1+αIa2 + Ia0――――――――――○2IC=Ic1+Ic2+Ic0=α Ia1+α2Ia2+Ia0―――――――――――○3对于正序分量：Ib1=α2 Ia1 ，Ic1=αIa1对于负序分量：Ib2=αIa2 ，Ic2=α2Ia2对于零序分量：Ia0= Ib0 = Ic0式中，α为运算子，α=1∠120°有α2＝1∠240°, α3＝1, α+α2+1=0由各相电流求电流序分量：I1=Ia1= 1/3(IA +αIB +α2 IC)I2=Ia2= 1/3(IA +α2IB +αIC)I0=Ia0= 1/3(IA +IB +IC)以上3个等式可以通过代数方法或物理意义（方法）求解。
图解正序负序零序
正序负序与零序电力 三相不平衡 作图法 对称分量法1：三相不平衡的的电压（或电流），可以分解为平衡的正序、负序和零序 2：零序为3相电压向量相加，除以33：正序将BC 相旋转120度到A 相位置，这样3个向量相加会较长，3个向量相加，除以34：负序将BC 相旋转120度到A 相相反位置，这样3个向量相加会较短，3个向量相加，除以3一：理解1 相序在三相电力系统中，各相电压或电流依其先后顺序分别达到最大值（以正半波幅值为准）的次序，称为相序。
正相序：分别达到最大值的次序为A 、B 、C ； 负相序：分别达到最大值的次序为A 、C 、B 。
对于理想的电力系统，只有正序分量。
以电压为例。
对称的三相系统：三相中的电压Ua 、Ub 、Uc 对称，只有一个独立变量。
如三相相序为a 、b 、c ，由Ua 得出其余两相a c ab U U U U αα== 2式中α为复数算子 j120e =α2不对称运行状态的主要原因（1）外施电压不对称，三相电流也不对称。
（2）各相负载阻抗不对称。
当初级外施电压对称，三相电流不对称。
不对称的三相电流流经变压器，导致各相阻抗压降不相等，从而次级电压也不对称。
（3）外施电压和负载阻抗均不对称。
3对称分量法对称分量法是分析三相不对称运行的基本方法。
任意一组三相不对称的物理量（电压、电流等）均可分解成三组同频率的对称的物理量。
以电流为例，说明如下：理解为：1：一个三相，幅值各不相同,方向差也可能不互为120。
2：我们可以将其分解为3个三相，正序、负序、零序。
3：将新分解产生的每相各自相加，即可还原为源三相的各相电压。
4：正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。
二：作图出正负零序理解及记忆方法（1）零序，三个向量不动。
向量相加后/3（2）正序，将BC相指针拨到与A方向大概一致，这样3个相加会较长。
于是B逆时针拨120度，C顺时针拨120度。
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0
0
0
0 zs 2zm
6
UUaa((12))
zs
0
zm
0 zs zm
0 0
•
IIaa((12))
z(1) 0
0 z(2)
0 0
•
IIaa((12))
Ua(0) 0
0 zs 2zm Ia(0) 0 0 z(0) Ia(0)
三相对称系统对称分量变换为三个互不耦合的正、负、零序系统。
式中z(1)、z(2)、z(0)分别称为线路的正序、负序、零序阻抗。 对于静止元件，如线路、变压器等，正序和负序阻抗是相等 的。对于旋转的电机，正序和负序阻抗不相等。
7
故障点电流、电压的对称分量
不对称
Ufabc Ifabc
将三相电流、电压作对称分量分解，由于三相对称系统的对称分量互不耦合
对称
I 正序网
一、双绕组变压器
零序电压施加在Y、d侧
U(0)
因在三相绕组端并联施加零序电压，端点
等电位，故 I(0) 0 ， 用阻抗表示为：x(0) 即开路。
U(0)
结论1: 零序等值电路中，可不计d、Y侧 及其后的电路。
18
YN/d接法变压器
U( 0 )
II ( 0 )
III ( 0 )
Ia ( 0 ) 0
零序电流只产生漏磁通，由于迭绕线圈，零序漏磁通 小于正序漏磁通。
x(0) (0.15 - -0.6 )xd
发电机中性点通常是不接地的，即零序电流 不能通过发电机，这时发电机的等值零序阻抗为 无限大
16
§4-4 异步电动机的负序和零序电抗
x(1)
x
1 I st
1.0
X ms X mN
rms rmN
12
周期分量电流Iω引起的高次谐波
I
I(1) I(2)
I3 I3(1) I3(2)
I5
2 f
2 f
3
3
4 f 4 f
脉动磁场
If 2
f 2
If 4
f 4
这些高次谐波均由定子电流基频负序分量所派生，而后者又与基频 正序分量密切相关。所以，在暂态过程中，这些高次谐波分量和基频正 序分量一样衰减，至稳态时仍存在。
I0
I0
I0
I0
I0
I0
30
3I0 3I0
22
对于三相三柱式变压器，由于三相零序磁通大小相等，相位相同，
主磁通不能在铁芯中构成回路，而必须经过气隙由油箱壁中返回，
要遇到很大的磁阻，这时的励磁电抗比正、负序等值电路中的励
磁电抗小得多，在短路计算中，应视为有限值，其值一般由实验
方法确定，大致取xm0=0.3~1.0。
13
f 2
定子直流分量iα引起的高次谐波
I
I2
I2 (1) I2 (2)
I4
f
f
脉动磁场
_ f 2
f 3
f 3
If
f
If 3
f 3
这些高次谐波分量与定子直流分量一样衰减，最后衰减为零。
①不对称短路时，输电线路中出现强大的高次谐波干扰； ②施加负序电流（压），机端不仅仅出现负序电压（流）。
是表征了网络结构和故障前 运行方式的序电压方程
Ufa(0) Ifa(0) z(0)
单相接地短路故障的相分量边界条件： Ufa 0 Ifb Ifc 0
用序分量表示为：Ufa Ufa(1) Ufa(2) Ufa(0) 0
Ifb a2 Ifa(1) aIfa(2) Ifa(0)
Ifc aIfa(1) a2 Ifa(2) Ifa(0)
Ib ( 0 ) 0 Ic ( 0 ) 0
⑴. YN侧零序电流可流通;
⑵. d侧绕组内零序电流相成环流, 电压完全降落在漏抗上;
⑶. d侧外电路中零序电流=0;
表达以上三条的等值电路为：
jxI
jx II
结论2: YN/d 变压器, YN侧与外 U(0)
电路连通, d侧接地, 且与外电路 断开。
jxm(0)
I(0) I(0) I(0)
(0) (0) (0)
23
14
同步发电机的负序电抗
定义:
x(2)
U(2) I (2)
根据施加电压、注入电流及不同的短路情况，可有
x(2)
1 2
(
xd
xq )
x(2)
2xd xq xd xq
x(2) xd xq
计及远离机端的短路，因与外部电抗串联，以上三式的结果接近。
实用计算中，取
x(2)
1 2
(
xd
xq )
15
同步发电机的零序电抗
第四章 对称分量法及电力系统元件的各序参数和等值电路
一．对称分量法 二．对称分量法在不对称故障分析中的应用 三．同步发电机的负序和零序电抗 四．异步电动机的负序和零序电抗 五．变压器的零序电抗和等值电路
1
§4-1 对称分量法 • 三个不对称相量可用三组对称相量来表示
FFba
1 a2
1 a
1 1
•
U(0)
jxm(0)
21
零序激磁电抗xm(0)
对于由三个单相变压器组成的三相变压器组，每相的零序主磁通与
正序主磁通一样，都有独立的铁芯磁路，因此，零序励磁电抗与正
序的相等。对于三相四柱式（或五柱式）变压器，零序主磁通也能在
铁芯中形成回路，磁阻很小，即零序励磁电抗的数值很大（也即励
磁电流很小）。以上两种变压器，在短路计算中都可以当作xm0=∞， 即忽略励磁电流，认为励磁支路断开。
Ufa(1)Ifa(1) 负序网
Ufa(2) fa(2)
零序网 Ufa(0) Ifa(0)
由戴维南等值，即
z (1)
Ifa(1)
Ea
Ufa (1)
z(2)
Ifa(2) Ufa ( 2)
z(0)
Ifa(0) Ufa ( 0)
8
故障点的序电压方程
Ufa(1) Ea Ifa(1) z(1) Ufa(2) Ifa(2) z(2)
FFaa((12))
Fc
a
a2
1
Fa(0)
FP T • FS
2
Ia1
Ia 2
Ia0 Ib0 Ic0
Ic1
Ib1 Ib2
Ic 2
（a）正序分量；（b）负序分量；（c）零序分量
3
• 三个不对称相量可以分解为三组对称相量
FFaa((12)) Fa(0)
1 3
Hale Waihona Puke 1 1 1a a2
Ifa(1) Ifa(2) Ifa(0)
9
序电压方程和边界条件联立求解
Ufa(1) Ea Ifa(1) z(1)
Ufa(2) Ifa(2) z(2)
Ufa(0) Ifa(0) z(0)
Ufa(1) Ufa(2) Ufa(0) 0
Ifa(1) Ifa(2) Ifa(0)
用对称分量法分析电力系统的不对称故障问题： 首先要列出各序的电压平衡方程，或者说必须求得各序对故障
Ifa(0)
Ufa ( 0)
11
§4-3 同步发电机的负序和零序电抗
xd xd 等是正序电抗
一.同步发电机不对称短路时的高次谐波（负序电流的影响）
短路电流 iabc 中包含周期分量和非周期分量，因不对称短路, Iω不对称。
由于定子回路不对称和转子绕组不对称，定子Iω在定子回路中引起一系列 奇次谐波，而转子回路中引起一系列偶次谐波；定子iα在定子回路中引起一 系列偶次谐波，在转子回路中引起一系列奇次谐波。
19
YN/y接法变压器
U( 0 )
II ( 0 )
III ( 0 ) 0
YN侧有零序电流，y侧无零序电流通路，等值电路为
jxI
jx II
U(0)
jxm(0)
20
YN/yn接法变压器 U( 0 )
II ( 0 )
III ( 0 )
II侧因中性点接地, 提供了零序通路，等值电路为：
jxI
jx II
U a
zaa
z ab
z
ac
I a
zs
z m
z
m
I a
Ub
z ba
z bb
z bc
Ib
z m
z s
z
m
Ib
Uc
z ca
z cb
z cc
Ic
z m
z m
zs Ic
Up zpIp
T 1Up T 1zpT •T 1Ip
Us zs Is
zs zm 0
zs
T 1zpT
0
zs zm
当转差率增加到一定值，特别在转差率为1~2之间时，曲线变化很缓慢。
因此，异步电动机的负序参数可用s=1，即转子制动情况下的参数来代替，
即 x2 x
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§4-5 变压器的零序电抗和等值电路
当在变压器端点施加零序电压时，其绕组中有无零 序电流，以及零序电流的大小与变压器三相绕组的接 线方式和变压器的结构密切相关。
rs jX s jX r rr s
突变状态下的电抗相当
rms
于起动电抗
rmN
x(2) x
0.5
2s的转差，也相当于快
X ms
速变化的起动电抗
X mN
s 2－ N
x(0)
0
s
1
2
绕组为△、Y接法，中线电流 异步电动机等值电抗、电阻与转差率关系曲线
（零序电流）=0
异步电动机的负序参数可以按转差率为2—s来确定
点的等值阻抗，然后结合故障处的边界条件，即可算出故障处a相 的各序分量，最后求得各相的量。