一、相序和相位及其測(cè)量的意義

(a)正相序                    (b)負(fù)相序

 在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)、變壓器等的相序和相位是否一致，直接關(guān)系到它們能否并列運(yùn)行。同時(shí)，正、負(fù)相序的電源還直接影響到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。所以，在三相電力系統(tǒng)中，常常需要測(cè)量設(shè)備的相序和相位，以確定其運(yùn)行方式。
    二、測(cè)量相序的方法
    測(cè)量相序時(shí)，對(duì)于380V及以下的系統(tǒng)，可采用量程合適的相序表直接測(cè)量；對(duì)于高壓系統(tǒng)，采用電壓互感器在低壓側(cè)進(jìn)行測(cè)量。
    1.相序表測(cè)量
    常用的相序表有旋轉(zhuǎn)式和指示燈式兩種。旋轉(zhuǎn)式相序表，系采用微型電動(dòng)機(jī)(或其它轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu))，并在其軸上裝有指示旋轉(zhuǎn)方向的轉(zhuǎn)盤(pán)，測(cè)量時(shí)借其轉(zhuǎn)動(dòng)方向的不同，即可判斷被測(cè)三相的正、負(fù)相序。這種相序表較易掌握，下面著重介紹指示燈式相序表。指示燈式相序表工作原理如圖1-1：

圖1-1 指示燈式相序表工作原理圖

圖1-2 電源和不平衡星形負(fù)載的連接和電壓向量圖

 在三相三線制電壓對(duì)稱平衡的系統(tǒng)中，若帶上星形連接的不對(duì)稱負(fù)載時(shí)，出現(xiàn)中性點(diǎn)位移電壓。以正序?yàn)槔羰筧相電容的容抗值 與b、c兩相指示燈的電阻值R相等，以A相作基準(zhǔn)向量，兩中性點(diǎn)之間的電壓、電源相電壓和負(fù)載相電壓如圖1-2(b)所示。從計(jì)算結(jié)果和向量圖中均明顯看出，當(dāng)三相電壓為正相序時(shí)，b相指示燈比c相指示燈承受的電壓高，故b相的指示燈比c相亮。當(dāng)三相電壓為負(fù)相序時(shí)，根據(jù)類似的計(jì)算和作圖，會(huì)得出這時(shí)c相的指示燈比b相的亮，這就是電容式指示燈相序表的工作原理。
    2.指示燈相序表的故障分析
    當(dāng)a相負(fù)載開(kāi)路，b、c兩相指示燈串聯(lián)，并接在線電壓ù_BC上，所以兩相指示燈承受的電壓相等，分別等于ù_bD和ù_cD，這時(shí)指示燈的亮度相同。
    當(dāng)a相負(fù)載短路，b、c兩相指示燈將承受電源的線電壓ù_AB和ù_AC，亮度亦相同。
    3.電感式指示燈相序表
    若將a相負(fù)載換成電感線圈L，b、c相仍為指示燈，并取電抗值XL=R值時(shí)，按照上述類似的計(jì)算和作圖可知，當(dāng)三相電壓為正相序時(shí)，則c相的指示燈比b相亮。若三相電壓為負(fù)相序時(shí)，其亮度相反，并隨著電感L值的變化，負(fù)載中性點(diǎn)O將沿弧ag’D移動(dòng)(圖1-2，b)。

圖1-3 指示燈相序表的原理接線
(a)電容式；(b)電感式

 由電容和電感組成指示燈相序表的原理接線，如圖1-3所示。當(dāng)被測(cè)三相電壓的相序?yàn)樨?fù)相序時(shí)，則指示燈的亮和暗與圖中的標(biāo)示相反。
    三、測(cè)量相位的方法
    測(cè)量相位，是在有電磁連接的同一系統(tǒng)并列或環(huán)接、主變壓器并列、以及新線路投入時(shí)不可缺少的試驗(yàn)項(xiàng)目之一。測(cè)量相位的目的在于判斷相位和相序，防止由于彼此不一致，在并列時(shí)造成短路或出現(xiàn)巨大的環(huán)流而損壞設(shè)備，其測(cè)量方法如下。
    1.利用三相電壓互感器低壓側(cè)測(cè)量相位
    (1)確定高壓側(cè)的相位

圖1-4 在三相電壓互感器低壓側(cè)測(cè)定高壓側(cè)相位的試驗(yàn)接線

 需要確定雙母線或分段母線的相位時(shí)，可利用系統(tǒng)中裝設(shè)的三相電壓互感器，如圖1-4所示，在其低壓側(cè)利用電壓表，依次測(cè)量aa'、ab'、ac'、ba'、bb'、bc'、ca'、cb'和cc'等九個(gè)數(shù)值，電壓接近或等于零值，為同名端；電壓為線電壓者，為異名端。據(jù)此，則可判定對(duì)應(yīng)端高壓側(cè)的相位。測(cè)量時(shí)，兩個(gè)電壓互感器的變比、組別應(yīng)相同。高壓側(cè)的電壓要基本一致，互差應(yīng)不大于10%。
    (2)確定低壓側(cè)的相位
    在同一高壓電源上，需要確定三相電壓互感器低壓側(cè)的相位時(shí)，其試驗(yàn)接線如圖1-5所示。測(cè)量時(shí)，按圖1-5測(cè)量電壓互感器低壓側(cè)任意兩線端的電壓，電壓指示接近或?yàn)榱阏邽橥?；約為線電壓者，則為異名端。

圖1-5 確定三相電壓互感器低壓側(cè)相位的試驗(yàn)接線

 2.利用單相電壓互感器確定高壓側(cè)的相位
    (1)在有直接電聯(lián)系的系統(tǒng)定相

圖1-6 用單相電壓互感器測(cè)定高壓側(cè)的相位

 在有直接電聯(lián)系的系統(tǒng)(如環(huán)接)中，可外接單相電壓互感器，直接在高壓側(cè)測(cè)定相位。此時(shí)在電壓互感器的低壓側(cè)接入0.5級(jí)的交流電壓表，其接線如圖1-6所示。在高壓側(cè)依次測(cè)量Aa、Ab、Ac、Ba、Bb、Bc、Ca、Cb和Cc間的電壓，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，電壓接近或等于零者，為同相；為線電壓者為異相。
    測(cè)量時(shí)，必須注意以下事項(xiàng)：
    ①用絕緣棒將電壓互感器的高壓端，引接至被測(cè)的高壓線端頭，此時(shí)應(yīng)特別注意人身和設(shè)備的安全；
    ②所采用的電壓互感器，事前應(yīng)經(jīng)與被測(cè)設(shè)備同等絕緣水平的耐壓試驗(yàn)；
    ③電壓互感器的外殼和二次側(cè)的一端連接并接地；
    ④絕緣棒應(yīng)符合安全工具的使用規(guī)定，引線間及對(duì)地間應(yīng)具有足夠的安全距離；
    ⑤操作和讀表人員應(yīng)站在絕緣墊上，所處的位置應(yīng)有足夠的安全距離，并在負(fù)責(zé)人的指揮和監(jiān)護(hù)下工作。
    (2)在沒(méi)有直接電聯(lián)系的系統(tǒng)定相 
    在沒(méi)有直接電聯(lián)系(如兩臺(tái)需并列運(yùn)行的變壓器，或變電站需并入系統(tǒng)等)的系統(tǒng)中，用外接單相電壓互感器在高壓側(cè)測(cè)定相位時(shí)，為了避免測(cè)量中由于被測(cè)設(shè)備對(duì)地電容的容抗，與電壓互感器的電抗匹配，發(fā)生串聯(lián)諧振造成事故。測(cè)量前應(yīng)將某一對(duì)應(yīng)端頭(如A和a，A為運(yùn)行系統(tǒng)的A相，a為待定設(shè)備的a相)連接起來(lái)，如圖13-7中虛線所示(此時(shí)要特別注意，驗(yàn)明兩系統(tǒng)確實(shí)無(wú)電聯(lián)系，方可連接)。然后將兩系統(tǒng)送電，在進(jìn)行測(cè)量，依次讀取Bb、Bc、Cb和Cc四個(gè)電壓數(shù)值。判斷相位的方法同上。為了避免對(duì)應(yīng)端接錯(cuò)出現(xiàn)高電壓損壞測(cè)量電壓的互感器，最好用比被測(cè)電壓高一級(jí)的電壓互感器或用兩個(gè)與被測(cè)電壓同級(jí)的電壓互感器串聯(lián)測(cè)量。安全注意事項(xiàng)同(1)。
    (3)用電阻定相桿測(cè)定相位
    用電阻定相桿測(cè)定相位時(shí)，將定相的兩桿分別接向兩側(cè)，當(dāng)電壓表(V)的指示接近或?yàn)榱銜r(shí)，則對(duì)應(yīng)的兩側(cè)屬于同相；若電壓表(V)的指示接近或大于線電壓時(shí)，則對(duì)應(yīng)的兩側(cè)屬于異相。

圖1-7 定相桿的原理接線

 定相桿的制作，在原理上和測(cè)量電位分布的電阻桿相同，其原理接線如圖1-7所示。高電阻R約按每伏10kΩ選用；每個(gè)電阻的容量約為1瓦；分配的電壓不應(yīng)超過(guò)3kV；橋式整流元件可用鍺二極管(2AP)；濾波電容C在0.1～5微法范圍選用；平衡電阻R1和R2為0.1～1MΩ，二者的數(shù)值相等；電壓表可選用50～100微安量限的表頭。
    測(cè)量時(shí)，應(yīng)按高壓帶電測(cè)量考慮有關(guān)的技術(shù)安全措施，如操作桿的絕緣、安全距離等，以保證人身和測(cè)量設(shè)備的安全。

圖1-8 測(cè)定線路相別的接線
DC——電池；L——指示燈；M——?dú)W姆表；K——開(kāi)關(guān)

 對(duì)于電纜或架空輸電線路，敷設(shè)后需要核對(duì)兩端頭是否同相，一般可用電池和指示燈(或歐姆表)，按圖1-8所示的接線，進(jìn)行測(cè)定。此時(shí)，先將電池開(kāi)關(guān)K，在線路一端一相(如C)接通(或接地)，后將指示燈(或歐姆表)在線路的另一端依次接通A、B和C三相，如指示燈(L)發(fā)亮(或歐姆表指零或接近零)時(shí)，則表明該相和接電池(或接地)的導(dǎo)線同相。反之，則為異相。依次輪換重復(fù)測(cè)量三次，便可確定出三相的相別(虛線表示用歐姆表測(cè)定相別時(shí)的接線)。