电压电流的几个基本概念 点击:392 | 回复:4



江湖再见-余辉

    
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发表于:2014-08-12 22:52:17
楼主

什么是交流电流 ?

交流电流就是:带有电荷的粒子,在导线的回路中按着数值的大小和方向随时间作周期性的交替变化,也称作电子的模拟量运动。交流电流,通常也称作交流电。交流电流是直流电流的反义词。
【示例】交流电动机使用交流电流不能使用直流电流,建立一座大型的变电站,向工厂提供大功率的三相交流电。
高压输电的变压器,必须使用交流电流才能够产生交变的磁场,才能实现高低电压的转换过程。高压输电的主要优点是:降低了电能传送的成本,提高了社会经济效益。缺点是:高压输电的安全设施成本增高。交流电流的利用率高,工业,农业,轻工业等行业,都离不开交流电流在实际当中的普遍应用。
(电流的大小及方向均随时间变化,则称为变动电流。对电路分析来说,一种最为重要的变动电流是正弦交流电流,其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化,将之简称为交流(Alternating current),记为AC或ac,交流电流的瞬时值要用小写字母i或i(t)表示。)



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1楼

什么是直流电流 ?

直流电所通过的电路称直流电路,是由直流电源和电阻构成的闭合导电回路。在该直流电路中,形成恒定的电场。在电源外,正电荷经电阻从高电势处流向低电势处,在电源内,靠电源的非静电力的作用,克服静电力,再从低电势处到达高电势处,如此循环,构成闭合的电流线。所以,在直流电路中,电源的作用是提供不随时间变化的恒定电动势,为在电阻上消耗的焦耳热补充能量。

直流电的方向则不随时间而变化。通常又分为脉动直流电和稳恒电流。脉动直流电中有交流成分,如彩电中的电源电路中大约300伏左右的电压就是脉动直流电成分可通过电容去除。稳恒电流则是比较理想的,大小和方向都有不变。

 

江湖再见-余辉

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2楼

什么叫零序电流 ?

在三相四线电路中,三相电流的相量和等于零,即Ia+Ib+IC=0 
  如果在三相四线中接入一个电流互感器,这时感应电流为零。当电路中发生触电或漏电故障时,回路中有漏电电流流过,这时穿过互感器的三相电流相量和不等零,其相量和为:Ia+Ib+Ic=I(漏电电流)
   这样互感器二次线圈中就有一个感应电压,此电压加于检测部分的电子放大电路,与保护区装置预定动作电流值相比较,如大于动作电流,即使灵敏继电器动作,作用于执行元件掉闸。这里所接的互感器称为零序电流互感器,三相电流的相量和不等于零,所产生的电流即为零序电流。
   产生零序电流的两个条件: 
  1、无论是纵向故障、还是横向故障、还是正常时和异常时的不对称,只要有零序电压的产生;
   2、零序电流有通路。
   以上两个条件缺一不可。因为缺少第一个,就无源泉;缺少第二个,就是我们通常讨论的“有电压是否一定有电流的问题。
   零序公式:3U0=UA+UB+UC,3I0=IA+IB+IC
   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,就可以知道系统出了毛病(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。由于上不了图,请大家按文字说明在纸上画图。
   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(为看很清楚,不要画成太极端)。
   (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。
   在这里再说说各分量与谐波的关系。由于谐波与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。

江湖再见-余辉

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3楼

什么叫零序电压 ?

当中性点直接接地系统(又称大电流接地系统)中发生接地短路时,将出现很大的零序电流。还有在中性点不直接接地系统(经高阻抗接地系统或经消弧线圈接地系统)中当发生单相接地时,也会产生零序电压。
零序电源在故障点,故障点的零序电压最高,系统中距离故障点越远处的零序电压就越低,取决于测量点到大地间阻抗的大小。
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(有点像力的合成与分解,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,就可以知道系统出了毛病(特别是单相接地时的零序分量)。
零序电压是三相线路中一相或者两相接地产生的,大小取决于接地的程度,是金属接地,非金属接地,就是接地电阻了。
零序电流和零序电压配电所或变电站中的后台监控软件中一般被用做故障信号来处理,其在正常情况下值为零,如果出现故障,电脑会自动报警。

江湖再见-余辉

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4楼

什么叫负序电流 ?

 电力系统中发生不对称短路,或三相负荷不对称(例如有电气机车、电弧炉等单相负荷)时, 将有负序电流流过发电机的定子绕组并在发电机中产生以两倍同步转速对转子旋转的磁场, 从而在转子中产生倍频电流。

    对于汽轮发电机,上述倍频电流由于集肤效应的作用,主要在转子表面流通,并经 转子本体 ,槽楔和阻尼条,在转子的端部附近约10%~30%的区域内沿周向构成闭合回路。这一周向电流,有很大的数值。

    例如,对一台50万kW汽轮发电机机端两相短路的估算,倍频电流在端部 可达10~25万A;对一台60万kW机组,可达25~30万A。这样大的倍频电流流过转子表层时, 将在护环与转子本体之间和槽楔与槽壁之间等接触面上,形成过热点,将转子烧伤。

    倍频电流还将使转子的平均温度升高,使转子挠性槽附近断面较小的部位和槽楔、阻尼环与阻尼条 等分流比较大的部位,形成局部高温。从而导致转子表层金属材料的强度下降,危及机组的 安全。此外,转子本体与护环的温差超过允许限度,将导致护环松脱,甚至造成严重的破坏。因此,为防止发电机的转子遭受负序电流的损伤,大型汽轮发电机都要求装设比较完善的负 序电流保护,它由定时限和反时限两部分组成。发电机有一定的承受负序电流的能力,流过发电机定子绕组的负序电流,只要不超过规定的 限度,转子就不会遭到损伤。因此,发电机承受负序电流的能力,就是构成和整定负序电流 保护的依据。

    对于水轮发电机,转子各极都由叠片构成,在相同的负序电流作用下,其附加损耗要比汽轮 发电机小得多。例如一台10万kW汽轮发电机,当负序电流 I ?2=1(以额定 电流为基值的标么值)时,转子的附加损耗是转子额定损耗的33倍;而无阻尼的水轮发电机 ,在相同的负序电流下,却只有3~4倍,对有阻尼的水轮发电机,还要小一些。因此,对水 轮发电机负序电流保护的构成方式,将与汽轮发电机有所不同。此外,负序电流流过定子绕组时,由于负序旋转磁场相对于正序旋转磁场以两倍同步转速旋 转,从而产生了倍频交变电磁力矩,作用在转子轴系和定子机座上,引起倍频振动。通常, 这种倍频振动不是确定发电机承受负序电流能力的决定条件。

    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。


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