分相控制過分相控制

在電氣化鐵道牽引區(qū)段，牽引供電采用單相工頻交流供電方式。為使電力系統(tǒng)三相負荷盡可能平衡，接觸網(wǎng)采用分段換相供電。為防止相間短路，必須在各獨立供電區(qū)之間建立分相區(qū)，各相間用空氣或絕緣子分割，稱為電分相。在分相區(qū)內(nèi)，接觸網(wǎng)不帶電，列車主斷路器打開，列車惰力運行通過分相區(qū)，可有效避免列車帶電通過分相區(qū)，造成拉電弧、燒損分相絕緣器、燒損列車機車及供電設備等事故。

目前動車組的過分相控制有手動過分相、自動過分相和ATP過分相三種。手動過分相方式主要用于信號系統(tǒng)故障時的過分相區(qū)操作。ATP過分相是指CRH3動車組在300 km/h線路上（如新建的京滬高鐵）運行時，采用ETCS（歐洲列車控制系統(tǒng)）信號控制通過分相區(qū)外，其他都采用GFX-3A信號控制。 2100433B

分相式控制脈沖產(chǎn)生的方法有以下兩種。

(1)鋸齒波移相原理利用與交流電壓同步的矩形波，在兩個正向換相電壓零點之間積分，產(chǎn)生一個鋸齒波電壓V，并使該電壓與控制電壓V。進行比較，在兩電壓相等時產(chǎn)生一個控制脈沖。該脈沖輸入觸發(fā)系統(tǒng)，經(jīng)過處理后觸發(fā)換流閥。

各閥均由一個相同的相位控制單元，只是所加的同步電壓不同、同步電壓取自電壓互感器，接線方式必須與換流變壓器的相同，以保證各閥的同步電壓與換相電壓同相，即兩者瞬時值之間存在正比例的關系。各閥的相位控制單元由鋸齒波發(fā)生器和電平比較器構成。

(2)正弦波移相

利用與交流電壓同步的換相電壓經(jīng)過移相90°后，與控制電壓進行比較，當兩電壓相等時產(chǎn)生一個控制脈沖。以后的過程與鋸齒波移相原理相同。這種移相方式的特點是控制電壓和換流器輸出電壓璣呈線性關系。

不變的穩(wěn)態(tài)情況下，順序發(fā)出的觸發(fā)信號也是等間隔的；如果交流電源三相不對稱，即使在穩(wěn)態(tài)情況下，各相觸發(fā)信號之問也就不是等間隔的，如果換相電壓波形畸形以致順序的過零點不等間隔時也是如此，因此，分相控制雖是等控制，但不能保證換流器的等間隔觸發(fā)。同時，雖然從理論上說，分相控制能都達到等口，而實際上由于這種相位控制方式由于控制脈沖是分相產(chǎn)生的（一般有獨立的6條通道），因而控制脈沖的相位誤差較大，一般可達±(3°～5°)。它的優(yōu)點是在交流系統(tǒng)電壓嚴重不平衡時，仍然可以各自產(chǎn)生控制脈沖，以維持直流系統(tǒng)的運行，所以這種控制方式現(xiàn)在仍廣泛地被采用。近年來，隨著直流輸電容量的增大，分相式控制方式逐漸暴露出其固有的缺點，即相位控制受交流同步電源波形的影響，從而引起了諧波不穩(wěn)定。因此，這種相位控制方式已逐漸被等距離脈沖相位控制方式所取代。

這是直流輸電系統(tǒng)早期使用的觸發(fā)相位控制方式。這種控制方式的特點是，每個閥整定的控制角取決于該閥的換相電壓。最常用的方法是建立在檢測換相電壓零點的基礎上，從該零點開始計時，經(jīng)過一個預先確定延時，由相位控制單元發(fā)出控制脈沖。這種方法使每個換流閥控制脈沖相位的確定隨各相而定，且延時是相等的，因此也稱為等延遲角控制方式。由于所確定的控制角只與每個閥實際的換相電壓零點有關，因此即使在交流系統(tǒng)發(fā)生擾動時（如失去一相交流電壓），預置的控制角在健全相仍能維持。如整流器還需要保持最大可能的直流電壓，則這種方式還是具有一定的優(yōu)點。

在電源三相電壓對稱和等相位間隔觸發(fā)等理想條件下，換流器交流側三相電流中只含有特征諧波分量，否則將出現(xiàn)一系列非特征諧波分量。換流器觸發(fā)間隔不相等是產(chǎn)生非特征諧波的主要因素，而且是很敏感的因素。即使換相電壓三相不對稱，只要保持等間隔觸發(fā)，所引起的非特征諧波電流分量將很小，一般不會產(chǎn)生有害的影響。但是分相控制的重要缺點卻在于，當電源三相電壓不對稱時會導致觸發(fā)脈沖不等間隔，而產(chǎn)生非特征諧波。由于在換流站交流側所裝設的濾波器，一般不考慮用來濾除低次非特征諧波，所以換流器交流側電流中的低次非特征諧波分量將流人交流系統(tǒng)。如果交流系統(tǒng)相應的諧波阻抗較大，低次非特征諧波電流在其上形成的壓降將會使交流電壓波形發(fā)生明顯的畸變。在一定條件下，交流電壓的畸變又會導致觸發(fā)脈沖更加不等間隔，使交流電流中某些低次諧波進一步增大，這又助長了交流電壓的畸變。這種正反饋的結果，將使某些諧波電流達到很大的數(shù)值，使直流輸電系統(tǒng)無法正常運行。

個別相位控制又稱為按相控制或分相控制。所謂相位控制就是根據(jù)控制系統(tǒng)所給定的觸發(fā)角指令值產(chǎn)生控制晶閘管的觸發(fā)脈沖相位。在直流輸電工程發(fā)展的初期曾經(jīng)使用過?？刂齐娐芬罁?jù)每相電壓過零點的時刻，通過移相，形成所需的觸發(fā)脈沖。但是當交流電壓不平衡或波形畸變時，各相脈沖間隔就有差異，容易產(chǎn)生非特征諧波。這些非特征諧波流入短路容量較小的交流系統(tǒng)中，容易導致諧波不穩(wěn)定現(xiàn)象，所以最近的直流輸電工程已不再使用這種方式。

分相封閉母線在大型發(fā)電廠中的使用范圍為：從發(fā)電機出線端子開始，到主變壓器低壓側引出端子的主回路母線，自主回路母線引出至廠用高壓變壓器和電壓互感器、避雷器等設備柜的各分支線。

分相封閉母線主要用于大型發(fā)電機組，對200MW及以上發(fā)電機引出線回路中采用分相封閉母線的目的是：

（1）減少接地故障，避免相間短路。大容量發(fā)電機出口的短路電流很大，給斷路器的制造帶來極大困難，發(fā)電機也承受不了出口短路的沖擊。封閉母線因有外殼保護，可基本消除外界潮氣?；覊m以及外物引起的接地故障，提高發(fā)電機運行的連續(xù)性。母線需要分相封閉，也基本杜絕相間短路的發(fā)生。

（2）消除鋼構發(fā)熱。敝漏的大電流母線使得周圍鋼構和鋼筋在電磁感應下產(chǎn)生渦流和環(huán)流，發(fā)熱溫度高、損耗大，降低構筑物強度。封閉母線采用外殼屏蔽可以根本上解決鋼構感應發(fā)熱問題。

（3）減少相間短路電動力。當發(fā)生短路很大的短路電流流過母線時，由于外殼的屏蔽作用，使相間導體所受的短路電動力大為降低。

（4）母線封閉后，便有可能采用微正壓運行方式，防止絕緣子結露，提高運行安全可靠性，為母線采用通風冷卻方式創(chuàng)造了條件。

（5）封閉母線由工廠成套生產(chǎn)，質量較有保證，運行維護工作量小，施工安裝簡便，而且不需設置網(wǎng)欄，簡化了結構，也簡化了對土建結構的要求。

在200MW及以上發(fā)電機引出線回路中，采用分相封閉母線的優(yōu)點是：由于母線封閉在外殼內(nèi)，不受環(huán)境和污穢影響，防止相間短路和消除外界潮氣、灰塵引起的接地故障，同時由于外殼多點接地，保證人觸及時的安全；由于外殼渦流和環(huán)流的屏蔽作用，使殼內(nèi)的磁場大為減弱，外部短路時，母線間的電動力大大降低；當電流通過母線時，外殼感應出來的環(huán)流也屏蔽了殼外磁場，解決了附近鋼構的發(fā)熱問題；外殼可作為強制冷卻的通道，提高了母線的載流量；安裝維護工作量小。不過也有些缺點，主要是：由于環(huán)流和渦流的存在，外殼將產(chǎn)生損耗；有色金屬消耗量大；母線散熱條件差。

分相封閉母線按外殼電氣連接方式的不同，可分為：分段絕緣式、全連式和帶限流電抗器的全連式共三種。其中第三種在我國尚未采用。

標準分相電動機的定子包括兩相繞組,即主繞組和輔助繞組，這兩組繞組的電感抗之比不同.并接在單相交流電源上,因此，線路電流被分為兩部分，一部分流過主繞組，另一部分流過輔助繞組,由于兩組繞組的電阻感抗比不同，導致流過各繞組的電流相位相差30°角甚至更大。

在啟動過程中,由于啟動電流較大，繼電器吸合，輔助繞組接入電路，當電動機達到正常轉速時，電流降為正常值，電磁繼電器釋放,輔助繞組從電源斷開。分相式電動機反轉控制可以通過交換輔助繞組接線端子來實現(xiàn)，在進行反轉控制之前，電動機必須先停止或離心開關閉合,采用雙刀雙擲開關和接觸器的小型分相電動機反轉基本控制電路。標準分相式電動機的轉速控制實現(xiàn)難度較大，較為有效的方法是采用兩組或多組繞組設計以產(chǎn)生不同數(shù)目的磁極，主繞組和輔助繞組必須跟隨磁極變化，控制相對復雜，下面我們將討論的電容型分相電動機，該電動機實現(xiàn)調速則相對容易。2100433B