负序电流

电路学名词

负序电流（negative-sequence current）是一个电路学名词。

定义

当电网系统处于不对称运行状况时，导致负载运行时的电流不对称，此时，系统电流不仅含有正序电流分量，而且此时的系统电流还包含有负序电流分量和零序电流分量。

分析方法

对称分量法

在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量，总可以分解为正序、负序和零序三组三相对称分量之和。正序和负序、零序的出现是为分析在系统电压、电流出现不对称现象的时候，将三相的不对称分量分解成对称分量（正与负序）以及同向的零序分量。只要为三相系统，就可以分解出上述三个分量（有点像力的合成及分解，但很多情况中某个分量的数值为零）。对理想的电力系统，因为三相对称，所以负序和零序分量的数值都为零（这就是常说正常状态下只有正序分量的原因）。系统出现故障时，三相变得不对称，这时就可以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，就可以知道系统出了毛病（特别为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及相角的方法，先决条件为已知三相的电压或电流（矢量值），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：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（此时是箭头对箭头），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；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相顺时针转120度，C相逆时针转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；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相逆时针转120度，C相顺时针转120度，因此得到新的向量图。下面的方法就与正序时一样了。

瞬时功率法

负序电流瞬时值也可以通过“负序电流瞬时值=电流瞬时值-正序电流瞬时值-零序电流瞬时值”获得。

其他计算法

1. 负序电流分配系数法

用三相系统中两相经阻抗短路的模型等效两牵引供电臂上的负荷电流相差180°，牵引变压器的高压侧无接地点的情况，并用各支路的短路电流除以短路点的短路电流得到电流分布系数，再由电力机车反应到网侧的负序电流乘以各个支路的电流分布系数，就可以得到实际运行过程中系统中的负序分布。

2. 计算网络中负序电流分布方法

首先计算出单个牵引变电站的负序注入电流，形成网络的负序导纳矩阵，求解负序网络中负序电压和电流的分布，再计算多个牵引变电站负序叠加后的结果。

产生原因

事故性

由于三相电力系统中某一相或两相出现故障所致。

对于事故性一般可由继电保护、自动装置动作切除元件后在短期内使系统恢复正常，从而消除负序电流。

目前在我国，电气化铁路和交流电弧炉产生的负序电流占电力系统中负序电流的主要部分。

正常性

由于三相元件不对称所致。

对电网运行的影响

对变压器的影响

负序电流的注入会造成系统变压器的三相电流不对称，因而使变压器三相电流中的一相电流最大，使得变压器不能有效发挥其额定出力，就降低了变压器容量的利用率。另外，负序电流还会增大变压器的附加能量损失，同时使变压器的铁芯磁路产生附加发热。

对送电线路的影晌

负序功率实际上并不做功，当负序电流流过送电线路时，只会造成线路电能损失和增加损耗，使送电线路的输送能力下降。

对继电保护保护的影响

负序电流作用时间较长时，容易使电力系统中以负序分量启动的继电保护装置误动作。电力机车是单相大功率整流负荷，在一定区段内会使电网三相失衡，在实际运行中，由于牵引负荷会引起负序电流超标，常常使牵引变电站附近的小发电机组频繁跳闸，从而不能就近并网。不同容量的发电机组，允许流过发电机的负序电流不同，最大不超过额定电流的8%。另外，变压器负序过流保护反映不对称故障，但由于牵引负荷的单相性，若负序电流较大，容易超过变压器负序过流保护中负序电流的整定值引起误动作。

对电机的影响

负序电流使得发电机定子的三相电流将不再对称，当三相中某一相的电流达到额定值电流，而另外两相小于额定电流时，则会降低发电机的出力。当负序电流流过发电机的定子绕组时，它产生的磁场的旋转方向相对于同步速以两倍速切割转子绕组，在激磁绕组和阻尼绕组中产生两倍工频的附加电流，在转子表面产生涡流，这些损耗将使转子的温度升高，使发电机转子发热和产生附加损耗。同时由气隙合成磁场所产生的交变磁力矩作用在定子机座和转子转轴上，将引起两倍工频的附加振动。

负序电流流入系统中使异步电动机机端电压不对称，正序电压分量减小。当电动机机械功率不变时，转子电流必将增大，造成各相的出力不均，运行效率降低，电动机过热。同时负序电流产生的负序磁场对转子产生制动力矩，使电动机的出力下降，会可引起电动机的额外发热，严重时甚至会烧毁电机。

对通信系统的影响

对其周围的通信设备以及通信线路而言，负序电流将是一个很大的干扰源，对通讯设备及电路带来很大的干扰，严重影响正常通信信号质量，破坏正常的生产与生活秩序。

抑制方法及滤除设备

抑制方法

滤除设备

相关名词区分

谐波：工频正弦波畸变

无功：电压电流波形不相同

负序：三相电流波形不对称

应用

针对传统无盲区孤岛检测方法的不足，提出一种基于电压谐波畸变率和电压不平衡度的负序电流注入式孤岛检测方法，其在电网正常运行情况下不注入负序电流，而在电网异常情况下注入负序电流，与其他主动式孤岛检测方法相比具有对电网扰动小、抗干扰性强、孤岛检测速度快的特点。在 PV功率与负荷功率匹配、电网电压电网频率都在规定的正常运行范围内的不利情况下仍能快速、有效地检测出孤岛。当发生不对称短路时，只在故障瞬间和故障切除瞬间电压谐波畸变率很高，经过很短的时间谐波畸变率会降到很低，即其衰减时间常数通常很小，因此新方法中，采用当电压谐波畸变率达到设定的定值为孤岛时分布式电源能够快速退出运行，或使分布式电源由并网运行转入孤岛运行控制方式改变提供了参考。

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