变电站相序接反实例分析

前好几年，笔者作为市电业局到某县局辅导调度自动化实用化验收的准备工作，到某35千伏变电站作遥测检查时，发现有功测量正常，无功指示偏负，无功电度表稍向倒走。笔者带的是多功能测量仪器，仪器屏幕上显示向量图B、C两相倒置，疑为全站反相序运行。于是笔者用笔在纸上作向量分析，符合发现的现象。到前年笔者到该县参加办电工进网考试辅导班时，一位主任告诉笔者，该站需要与其它站并列以转移负荷，这是第一次要并列，在试验相序时无论哪相对哪相都试不对。笔者想起了相序问题，笔者肯定地说，相序错了，不可能试对。这证实了笔者原来的的判断。

为什么，到最后再讲，现在对测量状况作一下向量分析。有比较才有鉴别，我们下边对有功和无功分别作一下正相序、反相序分析。因字库不全，我们用符号顶上带“`”代替“·”表示交流电向量。

一、有功正相序

图1是有功表正相序接线和向量。因为是35、10千伏三相三线制，采用两元件法，如图1(A)。第一个元件M1取A相电流和UA、UB线电压UAB，相角差30 º+φ1;第二个元件M2取A相电流和UB、UC线电压的反相UCB，相角差30 º-φ2;现在分别对两元件进行计算，参看图1(B)。

3P=M1+M2=IAUABcos(30 º+φ1)+ICUCBcos(30 º-φ2) ——(1)

我们来证明这个公式的正确性：

3P= PA+PB+PC=Ù AÌA+ÌBÙ B+ÙCÌC ——(2)

因为，ÌA+ÌB+ÌC=0，ÌB=-ÌA-ÌC，代入②式：

3P=ÌAÙ A-ÌAÙ B-ÌCÙ B+ÌCÙC

=ÌA(ÙA-ÙB)-ÌC(ÙB-ÙC)

=ÌAÙAB-ÌCÙBC

=ÌAÙA B+ÌCÙCB

= IAUABcos(30 º+φ1)+ICUCBcos(30 º-φ2) ——(3)

③式第3步骤到第4步骤的转换是因为-Ù B C=ÙCB 。

公式证明，图1两元件接法完全可以测量三相有功功率或电能，而不管三相电压或三相电流是否平衡，并且不需要乘任何系数。

二、有功反相序

当接线为反相序、并且是B、C两相倒置时，成为图2形式。接错线后，ÙA B 成了ÙAC ，ÙCB成了ÙBC ，依此对照向量图图2(B)，公式可以写成：

3P=M1+M2=IAUACcos(30 º+φ1)+IBUBCcos(30 º-φ2)——(4)

我们再来证明此式是否可以正确测量三相有功功率3P或电能：

3P= PA+PB+PC=Ù AÌA+ÌBÙ B+ÌCÙC ——(5)

因为，ÌA+ÌB+ÌC=0，ÌC=-ÌA-ÌB，代入②式：

3P=ÌAÙ A+ÌBÙ B-ÌAÙC-ÌBÙC

=ÌA(ÙA-ÙC)+ÌB(Ù B-ÙC)

=ÌAÙAC+ÌCÙBC

=M1+M2 ——(6)

对照图(2B)计算式为：

3P=M1+M2=IAUACcos(30 º+φ1)+IBUBCcos(30 º-φ2) ——(7)

以上证明，一次系统反相序接线对有功测量是没有影响的。实际上，一次系统反相序接线，会引起电动机倒转，倒转仍然是正功率。只是电动机设计是正转的，在电动机上调整两个线头就可以了。

三、无功正相序

无功测量与有功测量有所不同，有功测量两元件是三个单相功率之和推导出来的，而无功测量仍用有功表，用电压跨相接线、转变为无功的量的方法实现的，其结果需要成一定的系数，更重要的是要求三相电压、电流平衡。一般在中压线路如6、10、35千伏，三相电压、电流基本平衡，适用三相三线制、两元件跨相90º接线，接线图和向量图看图3。

图3中A相电流取BC电压，C相电流取AB电压，相角是90º减功率因数角φ，计算公式为：

M1=UBCIACcos(90º-φ1)

=UBCIAsinφ1

M2=UABICcos(90º-φ2)

=UABICsinφ2 ——(8)

当三相电路完全对称时，有功表的读数为：

M=M1+M2=2UIsinφ ——(9)

我们知道,三相无功功率3Q为：

3Q=√3UIsinφ ——(10)

为了得到(10)式三相无功功率数值，(9)式读数应乘以√3/2：

2UIsinφ×√30º+ φ1/2=√3UIsinφ=3Q ——(11)

这是两元件跨相90º测量无功功率的结果。

四、无功反相序

现在看反相序而且是B、C两相倒置后的情况。看图4。图4(A)是接线图，图4(B)是向量图。

这种情况，接线图把B、C相名对换一下，向量图把把B、C相名对调一下，UAB变为UAC，UBC变为UCB，相角都有改变，我们按图把公式写出来：

M1= IA UCB cos(90º+φ1)=-IAUCB sinφ1

M2= IB UAC cos(90º-φ1)=IBUACsinφ2

M= M1+M2= IBUACsinφ2-IAUCB sinφ1 ——(12)

结果，两个元件方向相反，平衡时两元件大小相等，方向相反，指示等于零。但因为三相不是绝对平衡，两元件大小不一样。如果IA元件值比Ic元件值大，则总无功呈现负值，电度表倒转。反之，则呈现正值。我们看到的是前者，指示负值。我们测的是101开关(10千伏进线开关)，笔者注意了一下变电站电容器未投，无功不可能反送。

以上得出的结论是当变电站反相序运行且BC两相倒置时，有功指示不受影响，无功指示或正或负，但都不大。

ABC共有六种排列，ABC、BCA、CAB三种正相序，ACB、CBA 、BAC三种反相序，总起来经分析和演算，这六种相序排列对于有功测量都没有影响，对于无功，前三种正相序，两元件相角都是“90º-φ1”，读数应该是正确的;后三种反相序，两元件相角都是一个“90º-φ”，一个“90º+φ”，方向是相反的，读数是错误的，有反转可能。

五、与别站试相序

可能是因为线路的延长，与相邻变电站需要并列以转移负荷，这之前要试相序。但怪现象出现了，两边的三个线头无论怎么相对，就是找不到同名相。两站各自在站内相对，都很正常，最后终于没有试成。后来笔者到该县参加对进网电工作考试前培训，见了县供电局的参加过实用化验收的负责人，告诉笔者相序不能试的怪事。笔者立即说：“这个变电站是反相序!”

为什么呢?交流电的向量是旋转向量，因为是同频率的，所以才能以固定的方式来表示，其所处的角度是初相位，量与量之间的角度、大小关系是相对的。我们把变压器比作电动机反转带动的发电机，当一个站是反相序时，它输出的电压也是反转的，这和正相序(相当于正转)的变电站永远不可能同步。虽然有同名相，但一个正转，一个反转，不可能试成同相，如图5。打个比方，在环形跑道上有两个运动员，如果两个人都是逆时针方向跑步，位置并列，速度相同，他们就是同步的。但是如果两个人方向相反，即如在同一点同时起跑，速度相同，也不能同步。反转跑到相遇时，仅仅擦身而过，就又远去。

此事印证了笔者测量并分析出来的该变电站反相序的结论。马达反转还可以对调任两相线头，但作为变电站，必须接对本地区电网的同名相。

参考文献：

1、《电工基础》上册 俞大光编 人民教育出版社

2、《电度表与电度计量》陕西电管局中心试验所编 陕西科学技术出版社

3、《防治窃电实用技术》 李景村 主编 中国水利电力出版社