[科普中國]-零序阻抗

零序阻抗，正序、負(fù)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(shí)，把三相的不對稱分量分解成對稱分量（正、負(fù)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(gè)分量。

推導(dǎo)過程對于理想的電力系統(tǒng)，由于三相對稱，因此負(fù)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(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，三相變得不對稱了，這時(shí)就能分解出有幅值的負(fù)序和零序分量度了（有時(shí)只有其中的一種），因此通過檢測這兩個(gè)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(shí)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(dāng)然實(shí)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(gè)向量相加求和。即A相不動(dòng)，B相的原點(diǎn)平移到A相的頂端（箭頭處），注意B相只是平移，不能轉(zhuǎn)動(dòng)。同方法把C相的平移到B相的頂端。此時(shí)作A相原點(diǎn)到C相頂端的向量（些時(shí)是箭頭對箭頭），這個(gè)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(dòng)，B相逆時(shí)針轉(zhuǎn)120度，C相順時(shí)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(fù)序分量：注意原向量圖的處理方法與求正序時(shí)不一樣。A相的不動(dòng)，B相順時(shí)針轉(zhuǎn)120度，C相逆時(shí)針轉(zhuǎn)120度，因此得到新的向量圖。下面的方法就與正序時(shí)一樣了。

通過上述方法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(shí)零序保護(hù)會(huì)動(dòng)作，而兩相短路時(shí)基本沒有零序電流。

分量和諧波由于諧波與基波的頻率有特殊的關(guān)系，故在與基波合成時(shí)會(huì)分別表現(xiàn)出正序、負(fù)序和零序特性。但我們不能把諧波與這些分量等同起來。由上所述，之所以要把基波分解成三個(gè)分量，是為了方便對系統(tǒng)的分析和狀態(tài)的判別，如出現(xiàn)零序很多情況就是發(fā)生單相接地，這些分析都是基于基波的，而正是諧波疊加在基波上而對測量產(chǎn)生了誤差，因此諧波是個(gè)外來的干擾量，其數(shù)值并不是我們分析時(shí)想要的，就如三次諧波對零序分量的干擾。

變壓器零序阻抗概述變壓器是輸變電系統(tǒng)中重要的電力設(shè)備之一，它在實(shí)際運(yùn)行中，有可能出現(xiàn)三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡和非對稱接地故障的情況。此時(shí)，變壓器的三相電流大小不再相等，相位也不一定彼此相差120°，從而出現(xiàn)了三相不對稱的運(yùn)行方式。為了正確分析計(jì)算變壓器三相不對稱運(yùn)行狀況，就必須知道變壓器的正序、負(fù)序和零序阻抗。對變壓器而言，由于三相磁耦合電路是靜止的，改變?nèi)嗟南嘈虿⒉桓淖兏飨嗟幕ジ小Ｒ虼?，其正序和?fù)序阻抗是相等的，并且等于負(fù)載試驗(yàn)測得的短路阻抗。而變壓器的零序阻抗卻與正序和負(fù)序阻抗大不相同。

影響因素變壓器在零序系統(tǒng)下工作時(shí)，三相運(yùn)行情況是對稱的，其零序磁通仍是工頻交流分量。因而，正序“T”形等值電路原則上適用于零序。由于變壓器繞組的漏抗與相序無關(guān)，所以，零序阻抗等值電路中一次側(cè)和二次側(cè)的漏電抗和與正序的值完全相同。對于零序時(shí)的勵(lì)磁電抗而言，其值則與勵(lì)磁系統(tǒng)(磁路結(jié)構(gòu))有著很大的關(guān)系。一般可分為下述兩種情況。

對于三相五柱式、殼式變壓器和單相變壓器，由于零序磁通可以在鐵心中形成閉合回路，因此，零序勵(lì)磁電抗就等于正序勵(lì)磁電抗，且一、二次鋇9的漏抗與正序時(shí)相同。此時(shí)，各種組合方式下的零序阻抗值可以通過正序阻抗等值電路計(jì)算得出。

對于三相三柱式變壓器，由于零序磁通三相同相，所以零序磁通不可能在鐵心內(nèi)形成閉合回路，只能穿過充油空間到油箱壁，再經(jīng)充油空間返回到鐵心方可形成閉合回路。在這種情況下，由于零序磁通所遇到的磁阻很大，所以此時(shí)的零序勵(lì)磁電抗要比正序勵(lì)磁電抗小許多，其具體數(shù)值與繞組、鐵心和油箱壁的實(shí)際結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。實(shí)際中，很難通過計(jì)算獲得。因此，這種類型變壓器的零序阻抗通常通過實(shí)測得到的。

由于變壓器繞組的聯(lián)結(jié)組對零序電流的流通有很大的影響，因此，聯(lián)結(jié)組的不同將直接影響零序阻抗的數(shù)值。以常見的聯(lián)結(jié)組Yyn和YNd為例，分析聯(lián)結(jié)組對零序阻抗的影響。

對于Yyn聯(lián)結(jié)，一次側(cè)為Y聯(lián)結(jié)，零序電流是無法流通的。此時(shí)，相當(dāng)于開路，零序阻抗為無窮大。而二次側(cè)為yn聯(lián)結(jié)，零序電流可以通過中線形成回路。此時(shí)，相當(dāng)于通路，零序阻抗是有一定數(shù)值的。

對于YNd聯(lián)結(jié)，二次側(cè)由于是d結(jié)，沒有中線，因此，從二次側(cè)三個(gè)進(jìn)線端看進(jìn)去，零序電流無法流通，相當(dāng)于開路狀態(tài)，零序阻抗為無窮大。但在d結(jié)繞組中，零序電流可以流通并形成一個(gè)閉合回路。因而，從一次側(cè)看進(jìn)去，零序電流是可以流通的，且二次側(cè)的d結(jié)繞組對零序電流處于短路狀態(tài)。此時(shí)，零序阻抗一般為正序阻抗五的0.8-1.0倍。1

雙回線路零序阻抗輸電線路零序阻抗是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算中的重要參數(shù)，其準(zhǔn)確性將直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行方式計(jì)算和繼電保護(hù)定值計(jì)算的正確性。雖然零序阻抗參數(shù)可以通過計(jì)算求得．但實(shí)際情況要比計(jì)算采用的假設(shè)條件復(fù)雜得多。計(jì)算值很難保證其準(zhǔn)確性。因而在線路投運(yùn)前要對零序阻抗進(jìn)行現(xiàn)場測量，而雙回輸電線路不同的運(yùn)行方式將對零序阻抗測試值產(chǎn)生較大影響。

對雙回輸電線路而言，Ⅱ回線路的狀態(tài)將對I回線路的零序阻抗測試值產(chǎn)生較大影響。當(dāng)Ⅱ回線路處于兩端開路或一端開路一端接地狀態(tài)時(shí)．由于Ⅱ同線路中沒有感應(yīng)電流。零序阻抗測試值與單回路時(shí)的零序阻抗相等；而當(dāng)Ⅱ回線路處于兩端接地狀態(tài)時(shí)。由于Ⅱ回線路中感應(yīng)電流的消磁作用，零序阻抗將變小。

如果平行架設(shè)線路回?cái)?shù)較多，如平行架設(shè)四回路桿塔．對其中一回線路進(jìn)行零序阻抗測量。其它回線路均兩端接地狀態(tài)．感應(yīng)電流的消磁作用將更加明顯，零序阻抗將更小。2

桿塔結(jié)構(gòu)尺寸對零序阻抗也有影響，避雷線、平行架設(shè)的線路與被測線路間的幾何均距越小，消磁作用越明顯，零序阻抗將更小。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張磊 - 副教授 - 西南大學(xué)