發電機相位測量和核對試驗方法
發布時間：2024-02-21 點擊：151
發電機相位測量和核對試驗方法
核對和測量相位，是在有電磁連接的發電機系統并列或環接以及新線路投入時不可缺少的試驗項目之一。其目的主要在于判斷相位和相序，防止由于彼此不一致，保障發電機的正常工作。在供電系統中，發電機并網前必須做核對相位的試驗，相位不對，發電機是無法并網的，強行并網會造成短路或出現巨大的環流而損壞設備。
一、相位測量方法
1、利用三相電壓互感器低壓側測量相位
（1）確定高壓側的相位
需要確定雙母線或分段母線的相位時，可利用系統中裝設的三相電壓互感器，如圖1所示，在其低壓側利用電壓表，依次測量aa'、ab'、ac'、ba'、bb'、bc'、ca'、cb'和cc'等九個數值，電壓接近或等于零值，為同名端；電壓為線電壓者，為異名端。據此，則可判定對應端高壓側的相位。測量時，兩個電壓互感器的變比、組別應相同。高壓側的電壓要基本一致，互差應不大于10%。
（2）確定低壓側的相位
在同一高壓發電機組上，需要確定三相電壓互感器低壓側的相位時，其試驗接線如圖2所示。測量時，按圖1-5測量電壓互感器低壓側任意兩線端的電壓，電壓指示接近或為零者為同名端；約為線電壓者，則為異名端。
圖1 發電機高壓側相位的試驗接線
圖2 發電機低壓側相位的試驗接線
2、利用單相電壓互感器確定高壓側的相位
（1）在有直接電聯系的系統定相
在有直接電聯系的系統（如環接）中，可外接單相電壓互感器，直接在高壓側測定相位。此時在電壓互感器的低壓側接入0.5級的交流電壓表，其接線如圖3所示。在高壓側依次測量aa、ab、ac、ba、bb、bc、ca、cb和cc間的電壓，根據測量結果，電壓接近或等于零者，為同相；為線電壓者為異相。
測量時，必須注意以下事項：
①用絕緣棒將電壓互感器的高壓端，引接至被測的高壓線端頭，此時應特別注意人身和設備的安全；
②所采用的電壓互感器，事前應經與被測設備同等絕緣水平的耐壓試驗；
③電壓互感器的外殼和二次側的一端連接并接地；
④絕緣棒應符合安全工具的使用規定，引線間及對地間應具有足夠的安全距離；
⑤操作和讀表人員應站在絕緣墊上，所處的位置應有足夠的安全距離，并在負責人的指揮和監護下工作。
圖3 發電機單相電壓互感器測定相位
（2）在沒有直接電聯系的系統定相
在沒有直接電聯系（如兩臺需并列運行的發電機，或發電機需并入系統等）的系統中，用外接單相電壓互感器在高壓側測定相位時，為了避免測量中由于被測設備對地電容的容抗，與電壓互感器的電抗匹配，發生串聯諧振造成事故。測量前應將某一對應端頭（如a和a，a為運行系統的a相，a為待定設備的a相）連接起來。然后將兩系統送電，在進行測量，依次讀取bb、bc、cb和cc四個電壓數值。判斷相位的方法同上。為了避免對應端接錯出現高電壓損壞測量電壓的互感器，最好用比被測電壓高一級的電壓互感器或用兩個與被測電壓同級的電壓互感器串聯測量。
（3）用電阻定相桿測定相位
用電阻定相桿測定相位時，將定相的兩桿分別接向兩側，當電壓表（v）的指示接近或為零時，則對應的兩側屬于同相；若電壓表（v）的指示接近或大于線電壓時，則對應的兩側屬于異相。
定相桿的制作，在原理上和測量電位分布的電阻桿相同，其原理接線如圖4所示。高電阻r約按每伏10kω選用；每個電阻的容量約為1瓦；分配的電壓不應超過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，二者的數值相等；電壓表可選用50～100微安量限的表頭。
測量時，應按高壓帶電測量考慮有關的技術安全措施，如操作桿的絕緣、安全距離等，以保證人身和測量設備的安全。
對于電纜或架空輸電線路，敷設后需要核對兩端頭是否同相，一般可用電池和指示燈（或歐姆表），按圖5所示的接線，進行測定。此時，先將電池開關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）發亮（或歐姆表指零或接近零）時，則表明該相和接電池（或接地）的導線同相。反之，則為異相。依次輪換重復測量三次，便可確定出三相的相別（虛線表示用歐姆表測定相別時的接線）。
圖4 發電機定相桿的原理接線
圖5 發電機測定線路相別的接線
二、核對相位試驗
1、 使用站內兩組pt核對相位
（1） 在大、中型發電機，可利用同一電壓等級上的兩段母線上的pt核對相位。
用二次核相法核準相位，然后用一次核相法核準一次相位。所謂一次核相法，是將待核的兩個電源分別送到兩段母線pt上，先用相序表核準兩組pt低壓相序是否一致，然后用電壓表分別測量兩組pt低壓側，a、b、c相之間，如果同相電壓差應近似為零，異相電壓差應為100v左右，證明兩個電源具有相同的相位。否則，要分析情況，改正后重核。
（2） 站內具有不同電壓等級但具相同相位兩組pt間核相。
2、使用單相試驗pt核相的方法
（1） 使用單相pt或核相器在待核兩電源點一次核相。
使用器材主要有：絕緣棒兩根、絕緣鞋兩雙、絕緣手套兩雙、試驗導線適量、電壓表一塊。接線如圖6所示：
高壓核相工作需要四人進行。一人擔任指揮，兩人穿絕緣鞋、戴絕緣手套擔任核相員，一人讀表記錄。核相工作根據指揮人員的命令進行，高壓操作員將高壓引線固定在絕緣棒上，長短適宜，用絕緣棒引高壓線接觸高壓電源點時，動作協調，兩人相互照應。核相時以現有的相色為依據，當高壓電源點同相時，pt二次電壓應近似為零；當高壓電源點異相時，pt二次電壓應近似為100v，這說明核相結果正確。
（2） 使用單相試驗pt進行二次核相法。
可在現場利用站內一組pt與單相試驗pt配合，這樣安全性將有所提高。試驗方法大致如上，只是將另一個高壓操作員變為低壓操作員，其接線如圖7所示。
先在同一電源上核對二次相位。高壓接a′、b′、c′各一次，低壓對應按a630、b630、c630各測一次，如果三個讀數近似為0v，則二次相位正確。
核對一次相位。將待核相兩個電源分別接至母線pt與試驗pt上，用絕緣棒分別碰a、b、c相各一次，按對應測低壓a630、b630、c630各一次，三次電壓表讀數應近似為零；如果低壓不對應，電壓表讀數近似為100v，說明相位正確。反之，需針對情況進行解決。
圖5 發電機單相相位核對試驗接線
圖6 發電機單相相位二次核對試驗接線
3、采用多功能相位儀法
在沒有兩組同相位pt的地方，一般使用單相試驗pt或核相器核相，這種方法不太安全。最近我們采用了多功能相位儀法，這種方法比較安全可靠。主要是因為由于兩個電壓等級上的pt、所變，不管電壓如何、是否同相，各同相電壓間總有一個固定的相角，可通過二次核相法核準二次相位，找出這個固定的相角。當a、b、c三相二次的相角差相同，與理論推算相符，說明二次接線正確。
一次核相，將待核相的兩個電源分別引至兩個電壓轉換元件（pt、所變）上，用相位儀檢測同相電壓的相位差，與二次核相的相角差相同；如果異相相位差超前或滯后同相相位差120°，說明兩個電源相位相同。
相位儀法用相位的概念來核相，太抽象，試驗中必須注意保證儀器準確無誤，參考量要選準，極性要認清，記錄要正確，分析要準確。
三、核相試驗的基本要求及注意事項
1、核相試驗的基本要求
（1）對于定相發電機接入的電源，相電壓、線電壓三相應平衡，發電機二次輸出電壓三相也應平衡，否則將影響正確判斷。
（2）對定相用的tv要首先進行自核相，并檢查有關同其回路同其段表，以保證接線正確。對新安裝的同期回路、同其表則同樣要進行自核相。
（3）用于互核相用的tv，其二次接線方式應盡可能一致（1b相接地或者d是中性點接地），否則，即使發電機接線組另相同，也會因定相用的tv二次接線方式不一致，同名端子之間因參考點電位不同而出現電壓差。
（4）用單相tv在一次回路定相時，為避免組另萬一不同可能出現的電壓差燒壞tv，定相用的tv額定電壓不得小于電源電壓的兩倍。
（5）定相發電機電壓分接頭應一致，以免二次電壓差別引起誤判斷。
2、核相試驗的注意事項
（1）母線處于大接地系統中，主發電機的中性點必須接地。
（2）發電機定相最好選在降壓側進行，在中性點不接地的系統中應注意防止并聯電磁諧振。
（3）三繞組發電機應分兩次進行，可先定高、低壓側、再定中、低壓側。
（4）利用線路本身搖測絕緣定相，要在天氣良好的條件下進行。
（5）對于同期點的核相操作，應使用同期裝置進行。
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核對和測量相位，是在有電磁連接的發電機系統并列或環接以及新線路投入時不可缺少的試驗項目之一。其目的主要在于判斷相位和相序，防止由于彼此不一致，保障發電機的正常工作。在供電系統中，發電機并網前必須做核對相位的試驗，相位不對，發電機是無法并網的，強行并網會造成短路或出現巨大的環流而損壞設備。
一、相位測量方法
1、利用三相電壓互感器低壓側測量相位
（1）確定高壓側的相位
需要確定雙母線或分段母線的相位時，可利用系統中裝設的三相電壓互感器，如圖1所示，在其低壓側利用電壓表，依次測量aa'、ab'、ac'、ba'、bb'、bc'、ca'、cb'和cc'等九個數值，電壓接近或等于零值，為同名端；電壓為線電壓者，為異名端。據此，則可判定對應端高壓側的相位。測量時，兩個電壓互感器的變比、組別應相同。高壓側的電壓要基本一致，互差應不大于10%。
（2）確定低壓側的相位
在同一高壓發電機組上，需要確定三相電壓互感器低壓側的相位時，其試驗接線如圖2所示。測量時，按圖1-5測量電壓互感器低壓側任意兩線端的電壓，電壓指示接近或為零者為同名端；約為線電壓者，則為異名端。
圖1 發電機高壓側相位的試驗接線
圖2 發電機低壓側相位的試驗接線
2、利用單相電壓互感器確定高壓側的相位
（1）在有直接電聯系的系統定相
在有直接電聯系的系統（如環接）中，可外接單相電壓互感器，直接在高壓側測定相位。此時在電壓互感器的低壓側接入0.5級的交流電壓表，其接線如圖3所示。在高壓側依次測量aa、ab、ac、ba、bb、bc、ca、cb和cc間的電壓，根據測量結果，電壓接近或等于零者，為同相；為線電壓者為異相。
測量時，必須注意以下事項：
①用絕緣棒將電壓互感器的高壓端，引接至被測的高壓線端頭，此時應特別注意人身和設備的安全；
②所采用的電壓互感器，事前應經與被測設備同等絕緣水平的耐壓試驗；
③電壓互感器的外殼和二次側的一端連接并接地；
④絕緣棒應符合安全工具的使用規定，引線間及對地間應具有足夠的安全距離；
⑤操作和讀表人員應站在絕緣墊上，所處的位置應有足夠的安全距離，并在負責人的指揮和監護下工作。
圖3 發電機單相電壓互感器測定相位
（2）在沒有直接電聯系的系統定相
在沒有直接電聯系（如兩臺需并列運行的發電機，或發電機需并入系統等）的系統中，用外接單相電壓互感器在高壓側測定相位時，為了避免測量中由于被測設備對地電容的容抗，與電壓互感器的電抗匹配，發生串聯諧振造成事故。測量前應將某一對應端頭（如a和a，a為運行系統的a相，a為待定設備的a相）連接起來。然后將兩系統送電，在進行測量，依次讀取bb、bc、cb和cc四個電壓數值。判斷相位的方法同上。為了避免對應端接錯出現高電壓損壞測量電壓的互感器，最好用比被測電壓高一級的電壓互感器或用兩個與被測電壓同級的電壓互感器串聯測量。
（3）用電阻定相桿測定相位
用電阻定相桿測定相位時，將定相的兩桿分別接向兩側，當電壓表（v）的指示接近或為零時，則對應的兩側屬于同相；若電壓表（v）的指示接近或大于線電壓時，則對應的兩側屬于異相。
定相桿的制作，在原理上和測量電位分布的電阻桿相同，其原理接線如圖4所示。高電阻r約按每伏10kω選用；每個電阻的容量約為1瓦；分配的電壓不應超過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，二者的數值相等；電壓表可選用50～100微安量限的表頭。
測量時，應按高壓帶電測量考慮有關的技術安全措施，如操作桿的絕緣、安全距離等，以保證人身和測量設備的安全。
對于電纜或架空輸電線路，敷設后需要核對兩端頭是否同相，一般可用電池和指示燈（或歐姆表），按圖5所示的接線，進行測定。此時，先將電池開關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）發亮（或歐姆表指零或接近零）時，則表明該相和接電池（或接地）的導線同相。反之，則為異相。依次輪換重復測量三次，便可確定出三相的相別（虛線表示用歐姆表測定相別時的接線）。
圖4 發電機定相桿的原理接線
圖5 發電機測定線路相別的接線
二、核對相位試驗
1、 使用站內兩組pt核對相位
（1） 在大、中型發電機，可利用同一電壓等級上的兩段母線上的pt核對相位。
用二次核相法核準相位，然后用一次核相法核準一次相位。所謂一次核相法，是將待核的兩個電源分別送到兩段母線pt上，先用相序表核準兩組pt低壓相序是否一致，然后用電壓表分別測量兩組pt低壓側，a、b、c相之間，如果同相電壓差應近似為零，異相電壓差應為100v左右，證明兩個電源具有相同的相位。否則，要分析情況，改正后重核。
（2） 站內具有不同電壓等級但具相同相位兩組pt間核相。
2、使用單相試驗pt核相的方法
（1） 使用單相pt或核相器在待核兩電源點一次核相。
使用器材主要有：絕緣棒兩根、絕緣鞋兩雙、絕緣手套兩雙、試驗導線適量、電壓表一塊。接線如圖6所示：
高壓核相工作需要四人進行。一人擔任指揮，兩人穿絕緣鞋、戴絕緣手套擔任核相員，一人讀表記錄。核相工作根據指揮人員的命令進行，高壓操作員將高壓引線固定在絕緣棒上，長短適宜，用絕緣棒引高壓線接觸高壓電源點時，動作協調，兩人相互照應。核相時以現有的相色為依據，當高壓電源點同相時，pt二次電壓應近似為零；當高壓電源點異相時，pt二次電壓應近似為100v，這說明核相結果正確。
（2） 使用單相試驗pt進行二次核相法。
可在現場利用站內一組pt與單相試驗pt配合，這樣安全性將有所提高。試驗方法大致如上，只是將另一個高壓操作員變為低壓操作員，其接線如圖7所示。
先在同一電源上核對二次相位。高壓接a′、b′、c′各一次，低壓對應按a630、b630、c630各測一次，如果三個讀數近似為0v，則二次相位正確。
核對一次相位。將待核相兩個電源分別接至母線pt與試驗pt上，用絕緣棒分別碰a、b、c相各一次，按對應測低壓a630、b630、c630各一次，三次電壓表讀數應近似為零；如果低壓不對應，電壓表讀數近似為100v，說明相位正確。反之，需針對情況進行解決。
圖5 發電機單相相位核對試驗接線
圖6 發電機單相相位二次核對試驗接線
3、采用多功能相位儀法
在沒有兩組同相位pt的地方，一般使用單相試驗pt或核相器核相，這種方法不太安全。最近我們采用了多功能相位儀法，這種方法比較安全可靠。主要是因為由于兩個電壓等級上的pt、所變，不管電壓如何、是否同相，各同相電壓間總有一個固定的相角，可通過二次核相法核準二次相位，找出這個固定的相角。當a、b、c三相二次的相角差相同，與理論推算相符，說明二次接線正確。
一次核相，將待核相的兩個電源分別引至兩個電壓轉換元件（pt、所變）上，用相位儀檢測同相電壓的相位差，與二次核相的相角差相同；如果異相相位差超前或滯后同相相位差120°，說明兩個電源相位相同。
相位儀法用相位的概念來核相，太抽象，試驗中必須注意保證儀器準確無誤，參考量要選準，極性要認清，記錄要正確，分析要準確。
三、核相試驗的基本要求及注意事項
1、核相試驗的基本要求
（1）對于定相發電機接入的電源，相電壓、線電壓三相應平衡，發電機二次輸出電壓三相也應平衡，否則將影響正確判斷。
（2）對定相用的tv要首先進行自核相，并檢查有關同其回路同其段表，以保證接線正確。對新安裝的同期回路、同其表則同樣要進行自核相。
（3）用于互核相用的tv，其二次接線方式應盡可能一致（1b相接地或者d是中性點接地），否則，即使發電機接線組另相同，也會因定相用的tv二次接線方式不一致，同名端子之間因參考點電位不同而出現電壓差。
（4）用單相tv在一次回路定相時，為避免組另萬一不同可能出現的電壓差燒壞tv，定相用的tv額定電壓不得小于電源電壓的兩倍。
（5）定相發電機電壓分接頭應一致，以免二次電壓差別引起誤判斷。
2、核相試驗的注意事項
（1）母線處于大接地系統中，主發電機的中性點必須接地。
（2）發電機定相最好選在降壓側進行，在中性點不接地的系統中應注意防止并聯電磁諧振。
（3）三繞組發電機應分兩次進行，可先定高、低壓側、再定中、低壓側。
（4）利用線路本身搖測絕緣定相，要在天氣良好的條件下進行。
（5）對于同期點的核相操作，應使用同期裝置進行。
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康明斯發電機組機油油道清洗和壓力檢測