配电网相序及相位试验

配电网相序及相位试验一、相序和相位及其测量的意义在三相电力系统中，各相的电压或电流依其先后顺序分别达到最大值（如以正半波幅值为准）的次序，称为相序；三相电压（或电流）在同一时间所处的位置，就是相位，通常对称平衡的三相电压（或电流）的相位互差120o 。

在三相电力系统中，规定以“A 、B 、C ”标记区别三相的相序。

当它们分别达到最大值的次序为A 、B 、C 时，称作正相序，如次序是A 、C 、B ，则称为负相序。

相应的向量图，如图13-2所示，图中B A AB U U U •••-=表示线电压和相电压间的向量关系，其余依此类推。

CBC（a ）CB（b ）图13-2正、负相序向量图 （a ）正相序；（b ）负相序在电力系统中，发电机、变压器等的相序和相位是否一致，直接关系到它们能否并列运行。

同时，正、负相序的电源还直接影响到电动机的转动方向。

所以，在三相电力系统中，常常需要测量设备的相序和相位，以确定其运行方式。

二、测量相序的方法测量相序时，对于380V 及以下的系统，可采用量程合适的相序表直接测量；对于高压系统，采用电压互感器在低压侧进行测量。

常用的相序表有旋转式和指示灯式两种。

旋转式相序表，系采用微型电动机（或其它转动机构），并在其轴上装有指示旋转方向的转盘，测量时借其转动方向的不同，即可判断被测三相的正、负相序。

这种相序表较易掌握，下面着重介绍指示灯式相序表。

1、指示灯式相序表的工作原理指示灯式相序表，是按下述原理做成的。

baI B..（a ）A..U C a bcD.U b .（b ）图13-3电源和不平衡星形负载的连接和电压向量图（a ）电源和负载的连接；（b ）电压向量图 C ——电容器；R ——指示灯电阻；D ——切点在三相三线制电压对称平衡的系统中，若带上星形连接的不对称负载时，两中性点之间的电压、电源相电压和负载相电压之间的关系，由式（13-5）确定，其接线和向量图如图13-3所示，从图13-3（a ）得出下列关系式，即⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫-=-=-=•••••••••N C c N B b N A a U U U U U U U U U 000000 （13-5）负载电流由式（13-6）确定，即⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫-==-==-==••••••••••••cN C c c C bN B b b B aN A a a A Z U U Z U I Z U U Z U I Z U U Z U I 000000 （13-6）由基尔霍夫第一定律得0=++•••C B A I I I （13-7）即0000=-+-+-••••••cNC b N B a N A Z U U Z U U Z U U或 0000=-+-+-••••••N c C c N b B b N a A a U Y U Y U Y U Y U Y U Y解得 cb a Cc B b A a N Y Y Y U Y U Y U Y U ++++=••••0 （13-8）上四式中A U •、B U •和C U •——电源A 、B 和C 三相的相电压（V ）； 0a U •、0b U •和0c U •——a 、b 和c 三相负载承受的电压（V ）；a Z 、b Z 和c Z ——三相不平衡负载的阻抗（Ω）；a Y 、b Y 和c Y ——三相不平衡负载的导纳（S ）；N U 0•——电源中性点和负载中性点之间的电压（V ）。

将N U 0•值代入式（13-5）解得cb a cC b B a A A N A a Y Y Y Y U Y U Y U U U U U ++++-=-=•••••••00即 cb a C Ac B A b a Y Y Y U U Y U U Y U ++-+-=•••••)()(0同理解得 000()()()()()()A B A C b c a a b cB C B A c a b a b cC A C B a b c a b cY U U Y U U U Y Y Y Y U U Y U U U Y Y Y Y U U Y U U U Y Y Y •••••••••••••••⎫-+-⎪=⎪++⎪⎪-+-⎪=⎬++⎪⎪-+-⎪=⎪++⎪⎭（13-9）为了具体地解析指示灯式相序表的工作原理，下面以正相序电压为例，并设a 相电容的容抗值Z C X a ==ω1（复阻抗jZ Cj Z a -=-=ω1），即jZ Z Y a a 11-==并选b 、c 两相指示灯的电阻值R 与a 相的容抗值相等（即Z b =Z c =Z 或Y b =Y c =Z1），进行计算分析。

如以A 相作基准向量，即设A U •=00100∠则000000000100120100[cos(120)sin(120)]100[cos(18060)sin(18060)]100(cos 60sin 60)1100()2250B U j j j j j •=∠-=-+-=+++=--=--=--同理10012050C U j •=∠+=-+将Y a 、Y b 、Y c 和A U •、B U •、C U •各值分别代入式（13-8）和式（13-9）解得(01111005050111A B Ca b c N a b cY U Y U Y U U Y Y Y j j jZ ZZ jZ Z Z••••++=++⎡⎤+---+⎢⎥-⎣⎦=++- 因为 1j j=- 21j =- 所以201(10050501(11)2002001001005206063.2108.4ON j j j Z U j Zj j j j --+=++-++-==-+=∠+g同理0000()()11(100050(1000501(11)1005010050212060134.226.6A B A C b c a a b cY U U Y U U U Y Y Y j j ZZ j Zj j jj •••••-+-=++∠+++∠+-=+++++-=+=-=∠-00()()1(5050(50100)21(11)30146.5149.5101.6B C B A c a b a b cY U U Y U U U Y Y Y jj j j Zj Zj •••••-+-=++---+--=++==--=∠-000()()1(501000)(50501(11)15023026.5240138.5C A C B a b c a b cY U U Y U U U Y Y Y j j j j ZZ j Zj j jj •••••-+-=++-+∠+--+=++--=+=-+=∠+ 由计算结果作出的电源相电压、不对称负载的相电压和电源与负载二中性点间的电压向量关系，如图13-3（b ）所示。

从计算结果和向量图中均明显看出，当三相电压为正相序时，b 相指示灯比c 相指示灯承受的电压高，故b 相的指示灯比c 相亮。

当三相电压为负相序时，根据类似的计算和作图，会得出这时c 相的指示灯比b 相的亮，这就是电容式指示灯相序表的工作原理。

2、指示灯相序表的故障分析当a 相负载开路，即阻抗Z a 等于无穷大，而b 、c 相负载相等时，则001805023505035050211111-∠-=+---=+=++++=++++=•••••••••j j U U Z Z Z U Z U Z Z U Y Y Y U Y U Y U Y U CB cb a Cc B b a A cb a Cc B b A a N由此可见负载中性点从O 点移至D 点，此时，b 、c 两相指示灯串联，并接在线电压BC U •上，所以两相指示灯承受的电压相等，分别等于bD U •和cD U •，这时指示灯的亮度相同。

当a 相负载短路，即阻抗Z a 趋近于零，而b 、c 相负载相等，则Y a 为无穷大，此时NU 0•为AA a c a b a a C a cB a b A aa cb a Cc B b A a N U U Y Y Y Y Y Y U Y Y U Y Y U Y Y Y Y Y U Y U Y U Y U •••••••••=++++=++++=++++=01000 表明负载中性点从O 点移至a 点。

此时，b 、c 两相指示灯将承受电源的线电压ABU •和AC U •，亮度亦相同。

所以随电容C 的改变，负载中性点O ，在以aD 为直径所作圆的弧afD 上移动。

3、电感式指示灯相序表若将a 相负载换成电感线圈L ，b 、c 相仍为指示灯，并取电抗值X L =R 值时，按照上述类似的计算和作图可知，当三相电压为正相序时，则c 相的指示灯比b 相亮。

若三相电压为负相序时，其亮度相反，并随着电感L 值的变化，负载中性点O 将沿弧D g a '移动（图13-3，b ）。

CBA（a ）A B C（b ）图13-4指示灯相序表的原理接线 （a ）电容式；（b ）电感式由电容和电感组成指示灯相序表的原理接线，如图13-4所示。

当被测三相电压的相序为负相序时，则指示灯的亮和暗与图中的标示相反。

三、测量相位的方法测量相位，是在有电磁连接的同一系统并列或环接、主变压器并列、以及新线路投入时不可缺少的试验项目之一。

测量相位的目的在于判断相位和相序，防止由于彼此不一致，在并列时造成短路或出现巨大的环流而损坏设备，其测量方法如下。

1、利用三相电压互感器低压侧测量相位（1）确定高压侧的相位B A CC A B '''图13-5在三相电压互感器低压侧测定高压侧相位的试验接线TV 1、TV 2——三相电压互感器；V ——电压表需要确定双母线或分段母线的相位时，可利用系统中装设的三相电压互感器，如图13-5所示，在其低压侧利用电压表，依次测量a a '、b a '、c a '、a b '、b b '、c b '、a c '、b c '和c c '等九个数值，电压接近或等于零值，为同名端；电压为线电压者，为异名端。

据此，则可判定对应端高压侧的相位。

测量时，两个电压互感器的变比、组别应相同。

高压侧的电压要基本一致，互差应不大于10%。

（2）确定低压侧的相位在同一高压电源上，需要确定三相电压互感器低压侧的相位时，其试验接线如图13-6所示。

测量时，按图13-6测量电压互感器低压侧任意两线端的电压，电压指示接近或为零者为同名端；约为线电压者，则为异名端。

2、利用单相电压互感器确定高压侧的相位（1）在有直接电联系的系统定相CAB图13-6确定三相电压互感器低压侧相位的试验接线TV 1、TV 2——三相电压互感器；V ——电压表A B C a b图13-7用单相电压互感器测定高压侧的相位1——单相电压互感器；2——电压表在有直接电联系的系统（如环接）中，可外接单相电压互感器，直接在高压侧测定相位。