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负序电流
发布时间:负序电流

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  负序电流所产生的旋转磁场方向与转子的运动方向相反,以两倍同步转速切割转子,在转子中感生出倍频电流,倍频电流主要部分在转子表层沿轴向流动,这个电流可达到极大数值,会在转子表面某些接触部位引起高温,发生严重电灼伤,同时局部高温还有可能使护环松脱的危险;另外,由负序磁场产生的两倍交变电磁转矩,使机组产生100HZ振动,引起金属疲劳和机械损伤。

  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了。中国有关规程对发电机正常运行负序电流的规定:汽轮发电机的长期允许负序电流为6% ~ 8%发电机额定电流;水轮发电机的长期允许负序电流为12%发电机额定电流。 对不对称负荷、非全相运行以及不对称短路引起的转子表层过负荷,50MW及以上A值(转子表面承受负序电流能力的常数)大于等于10的发电机,应装设定时限负序过负荷保护。

  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(有点象力的合成及分解,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。

  由于谐波基波的频率有特殊的关系,故在与基波合成时会分别表现出正序、负序和零序特性。但我们不能把谐波与这些分量等同起来。由上所述,之所以要把基波分解成三个分量,是为了方便对系统的分析和状态的判别,如出现零序很多情况就是发生单相接地,这些分析都是基于基波的,而正是谐波叠加在基波上而对测量产生了误差,因此谐波是个外来的干扰量,其数值并不是我们分析时想要的,就如三次谐波对零序分量的干扰。

  发电机正常运行时发出的是三相对称的正序电流。发电机转子的旋转方向和旋转速度与三相正序对称电流所形成的正向旋转磁场的转向和转速一致,即转子的转动与正序旋转磁场之间无相对运动,此即“同步”的概念。当电力系统发生三相不对称短路或负荷三相不对称时,在发电机定子绕组中就流过负序电流,该负序电流在发电机气隙中产生反向(与正序电流产生的正向旋转磁场方向相反)旋转磁场,它相对于转子来说为2倍的同步转速,因此在转子中就会感应出100HZ的电流,即所谓的倍频电流,该倍频电流的主要部分流经转子本体、槽锲和阻尼条,而在转子端部附近沿周界方向形成闭合回路,这就使得转子端部、护环内表面、槽锲和小齿接触面等部位局部灼伤,严重时会使护环松脱,给发电机造成灾难性破坏,即通常所说的“负序电流烧机”,这是负序电流对发电机的危害之一。另外,负序(反向)气隙旋转磁场与转子电流之间,正序(正向)气隙旋转磁场与定子负序电流之间产生的100HZ的交变电磁力矩,将同时作用于转子大轴和定子机座,引起频率为100HZ的振动,此为负序电流危害之二。汽轮发电机承受负序电流的能力,一般取决于转子的负序电流发热条件,而不是发生的振动。

  孤岛运行时光伏电源继续向负载供电,会给检修人员和用户设备带来安全隐患,快速有效地实现孤岛检测具有重要意义。提出了一种通过并网逆变器注入负序电流并检测公共连接点电压不平衡度的快速孤岛检测方法。通过合理投切负序电流注入降低了对电网的干扰,不受电网不对称故障的影响且无检测盲区。在光伏电源功率与负荷功率匹配、公共连接点电压和频率基本不发生偏移的情况下对该方法进行了仿真验证,结果表明即便在这种最不利于孤岛检测的情况下,该方法仍能快速准确地检测出孤岛运行状态随着地球环境污染的加剧和常规能源的逐渐枯竭,新能源的开发利用成为当前的研究热点。光伏发电(Photovoltaic, PV)作为其中一种重要的发电形式,仍存在三大主要难题:最大功率跟踪控制、并网技术和孤岛检测。孤岛效应是指当电网由于电气故障、误操作或自然因素等原因中断供电时,分布式发电(Distributed Generation, DG)系统未能检测出停电状态而脱离电网,仍然向周围负载提供电能从而形成一个电力公司无法控制的自给供电孤岛。DG 孤岛运行时可能会给用户设备带来安全隐患,同时非计划孤岛运行对检修人员的人身安全也会构成潜在威胁,快速有效地检测孤岛运行状态并采取合理的控制策略,有利于提高供电可靠性和分布式电源的利用效率。

  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。