淺析比較法在使用萬用表進(jìn)行雙電源核相中的應(yīng)用

楊愛

摘要：核相是電力工程經(jīng)常進(jìn)行的操作，也是作為一名鐵路電力專業(yè)技術(shù)人員必備的技能。通常高壓核相使用高壓核相儀，低壓核相使用低壓核相儀，但高、低壓核相儀從購買攜帶到學(xué)習(xí)使用方面都不及萬用表方便，且高壓核相儀在操作上存在一定危險性。比較法核相是將兩路三相電源可能出現(xiàn)的各種相位關(guān)系通過圖片進(jìn)行展示，然后用固定的操作步驟進(jìn)行測量并將測量結(jié)果進(jìn)行比較就能快速判斷兩路三相電源的相位關(guān)系，從而指導(dǎo)換相工作。該方法具有操作簡單、快速易學(xué)的優(yōu)點。本人根據(jù)以往的工作經(jīng)驗和總結(jié)，就比較法在使用萬用表進(jìn)行快速核相中的應(yīng)用進(jìn)行簡單的研究和闡述。

關(guān)鍵詞：雙電源；相位角；相序；核相

近年來，隨著我國電氣化鐵路事業(yè)日新月異的發(fā)展，列車運(yùn)行速度也在不斷提高，因此對鐵路重要負(fù)荷的供電可靠性要求也越來越高，例如鐵路通信、信號、防災(zāi)設(shè)備以及重要泵房、機(jī)房設(shè)備等。一旦這些設(shè)備的電源出現(xiàn)故障，勢必對鐵路系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行及列車行車安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，如果造成事故，后果是不可估量的。根據(jù)現(xiàn)行鐵路設(shè)計規(guī)范要求，需要雙電源供電的重要負(fù)荷，兩路電源分別接引至用電設(shè)備電源屏或低壓雙電源切換裝置處。我們知道，像鐵路道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)以及大型工業(yè)空調(diào)等設(shè)備的驅(qū)動電機(jī)大多為三相交流電動機(jī)，電機(jī)電源的相序不同，會導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)向不同，若電機(jī)反轉(zhuǎn)，這些設(shè)備將無法正常運(yùn)行，最終就可能造成事故，進(jìn)而帶來巨大的人身傷害或財產(chǎn)損失。因此，為鐵路重要設(shè)備提供的兩路三相電源在正式投入使用前必須進(jìn)行相位核對，發(fā)現(xiàn)相位、相序不一致時，進(jìn)行必要的調(diào)相。

一、適用性分析

一般來講，鐵路使用的兩路電源是由地方電網(wǎng)不同的兩個變電站或同一變電站的不同母線通過輸電線路直接供給鐵路變電所，或者通過鐵路專用配電所分配給其他變電所及鐵路一級負(fù)荷貫通線（普鐵自閉線）和綜合負(fù)荷貫通線（普鐵貫通線），再經(jīng)過箱變或低壓變電所降壓后供給鐵路設(shè)備使用。

使用萬用表進(jìn)行核相，適用于低壓380V端（變壓器低壓側(cè)、設(shè)備電源屏或雙電源切換裝置處）直接核相或通過高壓設(shè)備（環(huán)網(wǎng)柜、開關(guān)柜等）的帶電顯示器測量端子進(jìn)行間接的高壓核相。

二、方法及步驟分析

三相交流電，相間相位角相差120°，相序可分為正相序（順時針旋轉(zhuǎn)）和逆相序（逆時針旋轉(zhuǎn)）。假設(shè)現(xiàn)有兩路三相電源，相電壓相同，電源1為確定電源（相位固定不變，相序為正相序，且滿足所接負(fù)荷正常運(yùn)行要求），電源2為不確定電源，相位、相序不定。假設(shè)電源1相電壓分別為UOA、UOB、UOC，電源2相電壓分別為Uoa、Uob、Uoc。O和o代表變壓器中性點或帶電顯示器接地端（一般均接入同一地網(wǎng)），電位相同。下面就比較法在使用萬用表進(jìn)行核相的方法和步驟進(jìn)行說明，從而判斷兩路電源的相位關(guān)系。

（一）一般情況分析（當(dāng)兩路電源任意相相位角差≠0°、60°、120°、180°時）

因鐵路兩路電源引自地方電網(wǎng)不同變電站或同一變電站不同母線，因此兩路電源可能存在錯相或者同一相間存在一定的相位差，相序也有可能不一致。通過分析可以得出以下12種可能出現(xiàn)的相位關(guān)系圖（特殊情況除外），見圖2.1。

測量步驟及結(jié)果分析：

步驟一：

將萬用表紅色表筆插入電壓、電阻插孔，將黑色表筆插入COM插孔，打開萬用表，并將萬用表檔位旋鈕打至交流電壓檔（選擇合適的量程）。

步驟二：

測量并記錄電源1 A相和電源2各相間電壓值UAa、UAb、UAc，并對測量結(jié)果進(jìn)行比較。（此時若發(fā)現(xiàn)測得的UAa、UAb、UAc數(shù)據(jù)中有兩個數(shù)值相同，則直接進(jìn)行特殊相位角差情況下的判別，見后文）

若UAa最小且UAbUAc（命名為結(jié)果二），則可以判斷為圖中（3）（4）兩種相位關(guān)系；

若UAb最小且UAaUAc（命名為結(jié)果四），則可以判斷為圖中（7）（8）兩種相位關(guān)系；

若UAc最小且UAbUAa（命名為結(jié)果六），則可以判斷為圖中（11）（12）兩種相位關(guān)系。

步驟三：

測量并記錄電源1 B相和電源2各相間電壓值UBa、UBb、UBc，并對測量結(jié)果進(jìn)行比較。

在結(jié)果一前提下，若UBb數(shù)值最小，則可以判斷為圖中（1）所示相位關(guān)系，若UBc數(shù)值最小，則可以判斷為圖中（2）所示相位關(guān)系；

在結(jié)果二前提下，若UBb數(shù)值最小，則可以判斷為圖中（3）所示相位關(guān)系，若UBc數(shù)值最小，則可以判斷為圖中（4）所示相位關(guān)系；

在結(jié)果三前提下，若UBc數(shù)值最小，則可以判斷為圖中（5）所示相位關(guān)系，若UBa數(shù)值最小，則可以判斷為圖中（6）所示相位關(guān)系；

在結(jié)果四前提下，若UBc數(shù)值最小，則可以判斷為圖中（7）所示相位關(guān)系，若UBa數(shù)值最小，則可以判斷為圖中（8）所示相位關(guān)系；

在結(jié)果五前提下，若UBa數(shù)值最小，則可以判斷為圖中（9）所示相位關(guān)系，若UBb數(shù)值最小，則可以判斷為圖中（10）所示相位關(guān)系；

在結(jié)果六前提下，若UBa數(shù)值最小，則可以判斷為圖中（11）所示相位關(guān)系，若UBb數(shù)值最小，則可以判斷為圖中（12）所示相位關(guān)系。

（二）特殊情況分析（當(dāng)兩路電源任意相相位角差=0°、60°、120°、180°時）

若兩路電源相位角差=0°、60°、120°、180°時，此時用一般情況下的判斷方法將無法進(jìn)行判斷。通過分析，可以得出特殊情況下可能出現(xiàn)的12種相位關(guān)系圖，見圖2.2。

測量步驟及結(jié)果分析：

步驟一：

分別測量電源1相電壓UOA、UOB、UOC的值和電源2相電壓值Uoa、Uob、Uoc的值并做好記錄。

步驟二：

測量并記錄電源1 A相和電源2各相間電壓值UAa、UAb、UAc及電源1 B相和電源2各相間電壓值UBa、UBb、UBc測量結(jié)果。

步驟三：

用前兩步測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析

若UAb=UOA+Uob且UBc=UOB+Uoc，則可以判斷為圖中（13）所示相位關(guān)系；

若UAb=UOA+Uob且UBa=UOB+Uoa，則可以為圖中（14）所示相位關(guān)系；

若UAa=UOA+Uoa且UBb=UOB+Uob，則可以判斷為圖中（15）所示相位關(guān)系；

若UAa=UOA+Uoa且UBc=UOB+Uoc，則可以判斷為圖中（16）所示相位關(guān)系；

若UAc=UOA+Uoc且UBb=UOB+Uob，則可以判斷為圖中（17）所示相位關(guān)系；

若UAc=UOA+Uoc且UBc=UOB+Uoc，則可以判斷為圖中（18）所示相位關(guān)系；

若UAa及UBb=0，則可以判斷為圖中（19）所示相位關(guān)系；

若UAa及UBc=0，則可以判斷為圖中（20）所示相位關(guān)系；

若UAb及UBc=0，則可以判斷為圖中（21）所示相位關(guān)系；

若UAb及UBa=0，則可以判斷為圖中（22）所示相位關(guān)系；

若UAc及UBa=0，則可以判斷為圖中（23）所示相位關(guān)系；

若UAc及UBb=0，則可以判斷為圖中（24）所示相位關(guān)系。

三、補(bǔ)充說明

1、以上分析和結(jié)論均是在假設(shè)兩路電源相電壓完全相等時進(jìn)行的，但工程實際中兩路電源相電壓因地方變電站間電壓不完全相同、電源線線路距離、變壓器內(nèi)部差異等因素多少存在一定差異，但其數(shù)值不會太大。所以，該判斷依據(jù)中的“>”、“<”可理解為明顯“>”、明顯“<”，“=”可理解為“≈”。

2、根據(jù)以上步驟判斷出兩路電源的相位關(guān)系后，可根據(jù)實際需求對第二路電源進(jìn)行相應(yīng)的換相處理，此處不做詳細(xì)說明。

四、結(jié)束語

綜上，掌握比較法在使用萬用表進(jìn)行快速核相的方法在工程實際中是比較實用和方便的，且萬用表具有體積小、重量輕、功能多、購買方便等優(yōu)點，操作人員只需掌握萬用表的使用方法和簡單的低壓測量安全常識就可按照步驟進(jìn)行低壓核相操作，從而免去了畫向量圖和復(fù)雜的分析過程；而且就目前鐵路使用的高壓設(shè)備而言，電源線基本上都是直接引至高壓開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜等設(shè)備上的，而這些設(shè)備都具有帶測量端子的帶電顯示裝置，因此利用該方法還可通過高壓設(shè)備的帶電顯示裝置間接完成高壓核相，從而免去了高壓核相儀復(fù)雜的操作，且操作相對安全。因此，該方法具有一定的可推廣性。

（作者單位：中國鐵建電氣化局集團(tuán)第五工程有限公司）