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。

C

BC

（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。

b

a

I B

.

.

（a ）

A

.

.

U C a b

c

D

.

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

⎪⎪⎪⎪⎪

⎭

⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫

-==-==-=

=•••••

••••

•••

c

N C c c C b

N B b b B a

N 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=-+-+-•

•••••c

N

C 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 c

b a C

c 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

c

b a c

C b B a A A N A a Y Y Y Y U Y U Y U U U U U ++++-

=-=•

•••

•

•

•

00

即 c

b a C A

c 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 c

B C B A c a b a b c

C A C B a b c a b c

Y 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 C

j 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 =Z

1

），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()

22

50B 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