浅析比较法在使用万用表进行双电源核相中的应用
2017-10-21杨爱
杨爱
摘要：核相是电力工程经常进行的操作，也是作为一名铁路电力专业技术人员必备的技能。通常高压核相使用高压核相仪，低压核相使用低压核相仪，但高、低压核相仪从购买携带到学习使用方面都不及万用表方便，且高压核相仪在操作上存在一定危险性。比较法核相是将两路三相电源可能出现的各种相位关系通过图片进行展示，然后用固定的操作步骤进行测量并将测量结果进行比较就能快速判断两路三相电源的相位关系，从而指导换相工作。该方法具有操作簡单、快速易学的优点。本人根据以往的工作经验和总结，就比较法在使用万用表进行快速核相中的应用进行简单的研究和阐述。
关键词：双电源；相位角；相序；核相
近年来，随着我国电气化铁路事业日新月异的发展，列车运行速度也在不断提高，因此对铁路重要负荷的供电可靠性要求也越来越高，例如铁路通信、信号、防灾设备以及重要泵房、机房设备等。一旦这些设备的电源出现故障，势必对铁路系统的稳定运行及列车行车安全构成严重威胁，如果造成事故，后果是不可估量的。根据现行铁路设计规范要求，需要双电源供电的重要负荷，两路电源分别接引至用电设备电源屏或低压双电源切换装置处。我们知道，像铁路道岔转辙机、水泵、风机以及大型工业空调等设备的驱动电机大多为三相交流电动机，电机电源的相序不同，会导致电机转向不同，若电机反转，这些设备将无法正常运行，最终就可能造成事故，进而带来巨大的人身伤害或财产损失。因此，为铁路重要设备提供的两路三相电源在正式投入使用前必须进行相位核对，发现相位、相序不一致时，进行必要的调相。
一、适用性分析
一般来讲，铁路使用的两路电源是由地方电网不同的两个变电站或同一变电站的不同母线通过输电线路直接供给铁路变电所，或者通过铁路专用配电所分配给其他变电所及铁路一级负荷贯通线（普铁自闭线）和综合负荷贯通线（普铁贯通线），再经过箱变或低压变电所降压后供给铁路设备使用。
使用万用表进行核相，适用于低压380V端（变压器低压侧、设备电源屏或双电源切换装置处）直接核相或通过高压设备（环网柜、开关柜等）的带电显示器测量端子进行间接的高压核相。
二、方法及步骤分析
三相交流电，相间相位角相差120°，相序可分为正相序（顺时针旋转）和逆相序（逆时针旋转）。假设现有两路三相电源，相电压相同，电源1为确定电源（相位固定不变，相序为正相序，且满足所接负荷正常运行要求），电源2为不确定电源，相位、相序不定。假设电源1相电压分别为UOA、UOB、UOC，电源2相电压分别为Uoa、Uob、Uoc。O和o代表变压器中性点或带电显示器接地端（一般均接入同一地网），电位相同。下面就比较法在使用万用表进行核相的方法和步骤进行说明，从而判断两路电源的相位关系。
（一）一般情况分析（当两路电源任意相相位角差≠0°、60°、120°、180°时）
因铁路两路电源引自地方电网不同变电站或同一变电站不同母线，因此两路电源可能存在错相或者同一相间存在一定的相位差，相序也有可能不一致。通过分析可以得出以下12种可能出现的相位关系图（特殊情况除外），见图2.1。
测量步骤及结果分析：
步骤一：
将万用表红色表笔插入电压、电阻插孔，将黑色表笔插入COM插孔，打开万用表，并将万用表档位旋钮打至交流电压档（选择合适的量程）。
步骤二：
测量并记录电源1 A相和电源2各相间电压值UAa、UAb、UAc，并对测量结果进行比较。（此时若发现测得的UAa、UAb、UAc数据中有两个数值相同，则直接进行特殊相位角差情况下的判别，见后文）
若UAa最小且UAb
若UAb最小且UAa
若UAc最小且UAb
步骤三：
测量并记录电源1 B相和电源2各相间电压值UBa、UBb、UBc，并对测量结果进行比较。
在结果一前提下，若UBb数值最小，则可以判断为图中（1）所示相位关系，若UBc数值最小，则可以判断为图中（2）所示相位关系；
在结果二前提下，若UBb数值最小，则可以判断为图中（3）所示相位关系，若UBc数值最小，则可以判断为图中（4）所示相位关系；
在结果三前提下，若UBc数值最小，则可以判断为图中（5）所示相位关系，若UBa数值最小，则可以判断为图中（6）所示相位关系；
在结果四前提下，若UBc数值最小，则可以判断为图中（7）所示相位关系，若UBa数值最小，则可以判断为图中（8）所示相位关系；
在结果五前提下，若UBa数值最小，则可以判断为图中（9）所示相位关系，若UBb数值最小，则可以判断为图中（10）所示相位关系；
在结果六前提下，若UBa数值最小，则可以判断为图中（11）所示相位关系，若UBb数值最小，则可以判断为图中（12）所示相位关系。
（二）特殊情况分析（当两路电源任意相相位角差=0°、60°、120°、180°时）
若两路电源相位角差=0°、60°、120°、180°时，此时用一般情况下的判断方法将无法进行判断。通过分析，可以得出特殊情况下可能出现的12种相位关系图，见图2.2。
测量步骤及结果分析：
步骤一：
分别测量电源1相电压UOA、UOB、UOC的值和电源2相电压值Uoa、Uob、Uoc的值并做好记录。
步骤二：
测量并记录电源1 A相和电源2各相间电压值UAa、UAb、UAc及电源1 B相和电源2各相间电压值UBa、UBb、UBc测量结果。
步骤三：
用前两步测量的数据进行对比分析
若UAb=UOA+Uob且UBc=UOB+Uoc，则可以判断为图中（13）所示相位关系；
若UAb=UOA+Uob且UBa=UOB+Uoa，则可以为图中（14）所示相位关系；
若UAa=UOA+Uoa且UBb=UOB+Uob，則可以判断为图中（15）所示相位关系；
若UAa=UOA+Uoa且UBc=UOB+Uoc，则可以判断为图中（16）所示相位关系；
若UAc=UOA+Uoc且UBb=UOB+Uob，则可以判断为图中（17）所示相位关系；
若UAc=UOA+Uoc且UBc=UOB+Uoc，则可以判断为图中（18）所示相位关系；
若UAa及UBb=0，则可以判断为图中（19）所示相位关系；
若UAa及UBc=0，则可以判断为图中（20）所示相位关系；
若UAb及UBc=0，则可以判断为图中（21）所示相位关系；
若UAb及UBa=0，则可以判断为图中（22）所示相位关系；
若UAc及UBa=0，则可以判断为图中（23）所示相位关系；
若UAc及UBb=0，则可以判断为图中（24）所示相位关系。
三、补充说明
1、以上分析和结论均是在假设两路电源相电压完全相等时进行的，但工程实际中两路电源相电压因地方变电站间电压不完全相同、电源线线路距离、变压器内部差异等因素多少存在一定差异，但其数值不会太大。所以，该判断依据中的“>”、“<”可理解为明显“>”、明显“<”，“=”可理解为“≈”。
2、根据以上步骤判断出两路电源的相位关系后，可根据实际需求对第二路电源进行相应的换相处理，此处不做详细说明。
四、结束语
综上，掌握比较法在使用万用表进行快速核相的方法在工程实际中是比较实用和方便的，且万用表具有体积小、重量轻、功能多、购买方便等优点，操作人员只需掌握万用表的使用方法和简单的低压测量安全常识就可按照步骤进行低压核相操作，从而免去了画向量图和复杂的分析过程；而且就目前铁路使用的高压设备而言，电源线基本上都是直接引至高压开关柜、环网柜等设备上的，而这些设备都具有带测量端子的带电显示装置，因此利用该方法还可通过高压设备的带电显示装置间接完成高压核相，从而免去了高压核相仪复杂的操作，且操作相对安全。因此，该方法具有一定的可推广性。
（作者单位：中国铁建电气化局集团第五工程有限公司）
