电力系统一次设备介绍

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3、电力变压器的组成部分
（1）铁芯
铁芯在电力变压器中是重要的组成部件之一。 它由高导磁的硅钢片叠积和钢夹件夹紧而成， 铁芯具有两个方面的功能：
• 在原理上，铁芯是构成变压器的磁路。它把 一次绕组的电能转化为磁能，又把该磁能转 化为二次绕组的电能，因此，铁芯是能量传 递的媒介体；
• 在结构上，它是构成变压器的骨架。在铁芯 柱周围套上带有绝缘的绕组线圈，并且牢固 地对铁芯柱支撑和压紧。
二次回路：由二次设备相互连接，构成对一次设 备进行监测、控制、调节和保护的电气回路。
一、母线
• 母线：在变电所中各级电压配电装置的连接， 以及变压器等电气设备和相应配电装置的连 接，大都采用的裸导线。
• 母线的作用：汇集、分配和传送电能。
• 装设母线的必要性：在变电所中，进出线之 间需要一定的电气安全间隔，所以无法从一 处同时引出多个回路；而采用母线装置才能 保证电路接线的安全性和灵活性，所以在复 杂的系统中母线很有必要。
• 绝缘。变压器油具有比空气高得多的绝缘强度， 绝缘材料浸在油中，不仅可提高绝缘强度，而且 还可免受潮气的侵蚀。
• 散热。变压器油的比热大，常用作冷却剂，变压 器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热 膨胀上升，通过油的上下对流，热量通过散热器 散出，保证变压器正常运行。
• 消弧。在油断路器和变压器的有载调压开关上， 触头切换时会产生电弧，由于变压器油导热性能 好，且在电弧的高温作用下能分触了大量气体， 产生较大压力，从而提高了介质的灭弧性能，使 电弧很快熄灭。
由一次设备相互连接，构成发电、输电、配电的电气 回路称为一次回路或一次接线系统。
二次设备：对一次设备的工作进行监测、控制、 调节、保护，以及为运行、维护人员提供运行状 况或信号的低压电气设备。
二次设备包括：测量仪表、继电器、操作开关、 按钮、自动控制设备、计算机、信号设备、控制 电缆以及提供这些设备能源的一些供电装置(如蓄 电池、硅整流器等)。
• 母线按结构分为硬母线和软母线。
二、变压器
1、电力变压器的用途 • 变压器是一种把电压和电流转变成另一
种（或几种）同频率的不同电压电流的 电气设备。
• 变压器是电力系统中数量极多且地位十 分重要的电气设备。其功能是将电力系 统中的电能电压升高或降低，以利于电 能的合理输送、分配。
由于制造上的困难，发电机电压不可能很高 （目前在20KV以下），所以在发电厂中要用
• 有载调压的调压范围较宽，调节级数较多，通常 额定调压范围以变压器额定电压的百分数表示为 ±8×1.25％。
（4）高、低压套管（绝缘套管）
绝缘套管是变压器箱外的主要绝缘装置，变压器绕 组的引出线必须穿过绝缘套管，使引出线之间及引 出线与变压器外壳之间绝缘，同时起到固定引出线 的作用。
（5）变压器油 变压器油的作用：
• 再者，由于变压器的电压调节是靠改变高压绕组的 抽头，即改变其匝数来实现的，因此把高压绕组安 置在低压绕组的外边，引线也较容易。
（3）分接开关
变压器调压是在变压器的某一绕组上设置分 接头，当变换分接头时就使带有分接头的变 压器绕组的匝数减少或增加，从而改变了变 压器绕组的匝数比。绕组的匝数比改变了， 电压比也相应改变，输出电压就改变，这样 就达到了调整电压的目的。
变压器的调压方式有无载调压和有载调压两种：
• 无载调压是指变压器在停电、检修情况进行调节 分接开关位置，从而改变变压器变比，以实现调 压目的；
• 有载调压是指变压器在运行中可以调节分接开关 位置，从而改变变压器变比，以实现调压目的。
• 无载调压的调压范围较窄，调节级数较少，通常 额定调压范围以变压器额定电压的百分数表示为 ±2×2.5％；
升压变压器将发电机电压升到很高，才能将大 量的电能送往远处的用电地区，如35KV、 66KV、110KV、220kv、330kv、500kv等。
而在用电负荷处，再用降压变压器将电压降低 到适当的数值供用户电气设备使用。
2、变压器的工作原理
变压器的一次绕组与交流电源接通后，经绕组内流过交变电 流产生磁通，在这个磁通作用下，铁芯中便有交变磁通 ，即 一次绕组从电源吸取电能转变为磁能，由于电磁感应作用， 分别在一次、二次绕组产生频率相同的感应电动势。如果此 时二次绕组接通负载，在二次绕组感应电动势作用下，便有 电流流过负载，铁芯中的磁能又转换为电能。这就是变压器 利用电磁感应原理将电源的电能传递到负载中的工作原理。
• 同心式绕组是把高压绕组与低压绕组套在同一个铁芯上，一 般是将低压绕组放在里边，高压绕组套在外边，以便绝缘处 理。同心式绕组结构简单、绕制方便，故被广泛采用。
交叠式绕组又叫交错式绕组，在同一铁芯上，高 压绕组、低压绕组交替排列，绝缘较复杂、包扎工 作量较大。它的优点是力学性能较好，引出线的布 置和焊接比较方便、漏电抗较小，一般用于电压为 35KV及以下的电炉变压器中。
三相三柱式铁芯，三柱线圈各自为一相引出。 它是三相变压器最广泛应用的典型结构。
（2）绕组（线圈）
• 绕组是变压器最基本的组成部分，它与铁芯 一起构成了电力变压器的本体，是建立磁场 和传输电能的电路部分。
• 不同容量、不同电压等级的变压器，绕组形式也不一样。一 般电力变压器中常采用同心式和交叠式两种结构形式。
把低压绕级布置在高压绕组的里边的原因：
• 这主要是从绝缘方面考虑的。理论上，不管高压绕 组或低压绕组怎样布置，都能起变压作用。但因为 变压器的铁芯是接地的，由于低压绕组靠近铁芯， 从绝缘角度容易做到。如果将高压绕组靠近铁芯， 则由于高压绕组电压很高，要达到绝缘要求，就需 要很多的绝缘材料和较大的绝缘距离。这样不但增 大了绕组的体积，而且浪费了绝缘材料。
一次设备是指直接生产、输送和分配电能的高压电气设 备。
一次设备主要包括：
• 变换设备：变压器、电压互感器、电流互感器等； • 控制设备：断路器（开关）、隔离开关（刀闸）等； • 保护设备：熔断器、避雷器等； • 补偿设备：并联电容器； • 成套设备：高低压开关柜、低压配电屏等； • 线路设备：母线、电缆、架空线路。