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发电机相位测量和核对试验方法 |
核对和测量相位，是在有电磁连接的发电机系统并列或环接以及新线路投入时不可缺少的试验项目之一。其目的主要在于判断相位和相序，防止由于彼此不一致，保障发电机的正常工作。在供电系统中，发电机并网前必须做核对相位的试验，相位不对，发电机是无法并网的，强行并网会造成短路或出现巨大的环流而损坏设备。
一、相位测量方法
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
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1所示，在其低压侧利用电压表，依次测量aa'、ab'、ac'、ba'、bb'、bc'、ca'、cb'和cc'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
在同一高压发电机组上，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2所示。测量时，按图1-5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。
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图1 发电机高压侧相位的试验接线 |
图2 发电机低压侧相位的试验接线 |
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
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。此时在电压互感器的低压侧接入0.5级的交流电压表，其接线如图3所示。在高压侧依次测量Aa、Ab、Ac、Ba、Bb、Bc、Ca、Cb和Cc间的电压，根据测量结果，电压接近或等于零者，为同相；为线电压者为异相。
测量时，必须注意以下事项：
①用绝缘棒将电压互感器的高压端，引接至被测的高压线端头，此时应特别注意人身和设备的安全；
②所采用的电压互感器，事前应经与被测设备同等绝缘水平的耐压试验；
③电压互感器的外壳和二次侧的一端连接并接地；
④绝缘棒应符合安全工具的使用规定，引线间及对地间应具有足够的安全距离；
⑤操作和读表人员应站在绝缘垫上，所处的位置应有足够的安全距离，并在负责人的指挥和监护下工作。
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图3 发电机单相电压互感器测定相位 |
（2）在没有直接电联系的系统定相
在没有直接电联系（如两台需并列运行的发电机，或发电机需并入系统等）的系统中，用外接单相电压互感器在高压侧测定相位时，为了避免测量中由于被测设备对地电容的容抗，与电压互感器的电抗匹配，发生串联谐振造成事故。测量前应将某一对应端头（如A和a，A为运行系统的A相，a为待定设备的a相）连接起来。然后将两系统送电，在进行测量，依次读取Bb、Bc、Cb和Cc四个电压数值。判断相位的方法同上。为了避免对应端接错出现高电压损坏测量电压的互感器，最好用比被测电压高一级的电压互感器或用两个与被测电压同级的电压互感器串联测量。
（3）用电阻定相杆测定相位
用电阻定相杆测定相位时，将定相的两杆分别接向两侧，当电压表（V）的指示接近或为零时，则对应的两侧属于同相；若电压表（V）的指示接近或大于线电压时，则对应的两侧属于异相。
定相杆的制作，在原理上和测量电位分布的电阻杆相同，其原理接线如图4所示。高电阻R约按每伏10kΩ选用；每个电阻的容量约为1瓦；分配的电压不应超过3kV；桥式整流元件可用锗二极管（2AP）；滤波电容C在0.1～5微法范围选用；平衡电阻R1和R2为0.1～1MΩ，二者的数值相等；电压表可选用50～100微安量限的表头。
测量时，应按高压带电测量考虑有关的技术安全措施，如操作杆的绝缘、安全距离等，以保证人身和测量设备的安全。
对于电缆或架空输电线路，敷设后需要核对两端头是否同相，一般可用电池和指示灯（或欧姆表），按图5所示的接线，进行测定。此时，先将电池开关K，在线路一端一相（如C）接通（或接地），后将指示灯（或欧姆表）在线路的另一端依次接通A、B和C三相，如指示灯（L）发亮（或欧姆表指零或接近零）时，则表明该相和接电池（或接地）的导线同相。反之，则为异相。依次轮换重复测量三次，便可确定出三相的相别（虚线表示用欧姆表测定相别时的接线）。
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图4 发电机定相杆的原理接线 |
图5 发电机测定线路相别的接线 |
二、核对相位试验
1、 使用站内两组PT核对相位
（1） 在大、中型发电机，可利用同一电压等级上的两段母线上的PT核对相位。
用二次核相法核准相位，然后用一次核相法核准一次相位。所谓一次核相法，是将待核的两个电源分别送到两段母线PT上，先用相序表核准两组PT低压相序是否一致，然后用电压表分别测量两组PT低压侧，A、B、C相之间，如果同相电压差应近似为零，异相电压差应为100V左右，证明两个电源具有相同的相位。否则，要分析情况，改正后重核。
（2） 站内具有不同电压等级但具相同相位两组PT间核相。
2、使用单相试验PT核相的方法
（1） 使用单相PT或核相器在待核两电源点一次核相。
使用器材主要有：绝缘棒两根、绝缘鞋两双、绝缘手套两双、试验导线适量、电压表一块。接线如图6所示：
高压核相工作需要四人进行。一人担任指挥，两人穿绝缘鞋、戴绝缘手套担任核相员，一人读表记录。核相工作根据指挥人员的命令进行，高压操作员将高压引线固定在绝缘棒上，长短适宜，用绝缘棒引高压线接触高压电源点时，动作协调，两人相互照应。核相时以现有的相色为依据，当高压电源点同相时，PT二次电压应近似为零；当高压电源点异相时，PT二次电压应近似为100V，这说明核相结果正确。
（2） 使用单相试验PT进行二次核相法。
可在现场利用站内一组PT与单相试验PT配合，这样安全性将有所提高。试验方法大致如上，只是将另一个高压操作员变为低压操作员，其接线如图7所示。
先在同一电源上核对二次相位。高压接A′、B′、C′各一次，低压对应按A630、B630、C630各测一次，如果三个读数近似为0V，则二次相位正确。
核对一次相位。将待核相两个电源分别接至母线PT与试验PT上，用绝缘棒分别碰A、B、C相各一次，按对应测低压A630、B630、C630各一次，三次电压表读数应近似为零；如果低压不对应，电压表读数近似为100V，说明相位正确。反之，需针对情况进行解决。
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图5 发电机单相相位核对试验接线 |
图6 发电机单相相位二次核对试验接线 |
3、采用多功能相位仪法
在没有两组同相位PT的地方，一般使用单相试验PT或核相器核相，这种方法不太安全。最近我们采用了多功能相位仪法，这种方法比较安全可靠。主要是因为由于两个电压等级上的PT、所变，不管电压如何、是否同相，各同相电压间总有一个固定的相角，可通过二次核相法核准二次相位，找出这个固定的相角。当A、B、C三相二次的相角差相同，与理论推算相符，说明二次接线正确。
一次核相，将待核相的两个电源分别引至两个电压转换元件（PT、所变）上，用相位仪检测同相电压的相位差，与二次核相的相角差相同；如果异相相位差超前或滞后同相相位差120°，说明两个电源相位相同。
相位仪法用相位的概念来核相，太抽象，试验中必须注意保证仪器准确无误，参考量要选准，极性要认清，记录要正确，分析要准确。
三、核相试验的基本要求及注意事项
1、核相试验的基本要求
（1）对于定相发电机接入的电源，相电压、线电压三相应平衡，发电机二次输出电压三相也应平衡，否则将影响正确判断。
（2）对定相用的TV要首先进行自核相，并检查有关同其回路同其段表，以保证接线正确。对新安装的同期回路、同其表则同样要进行自核相。
（3）用于互核相用的TV，其二次接线方式应尽可能一致（1b相接地或者D是中性点接地），否则，即使发电机接线组另相同，也会因定相用的TV二次接线方式不一致，同名端子之间因参考点电位不同而出现电压差。
（4）用单相TV在一次回路定相时，为避免组另万一不同可能出现的电压差烧坏TV，定相用的TV额定电压不得小于电源电压的两倍。
（5）定相发电机电压分接头应一致，以免二次电压差别引起误判断。
2、核相试验的注意事项
（1）母线处于大接地系统中，主发电机的中性点必须接地。
（2）发电机定相最好选在降压侧进行，在中性点不接地的系统中应注意防止并联电磁谐振。
（3）三绕组发电机应分两次进行，可先定高、低压侧、再定中、低压侧。
（4）利用线路本身摇测绝缘定相，要在天气良好的条件下进行。
（5）对于同期点的核相操作，应使用同期装置进行。
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