电力系统基本知识
1.1 电力系统的组成。
电能成为国民经济不可缺少的一部分,生产和科学技术的进步,使得发电机单机容量不断增大,发电厂的规模不断扩大,输送距离增大,并且对电能的可靠性提出了更高的要求。于是逐步地将一个个孤立的发电厂、变电所连接起来,形成强大的电力系统。
电力系统由发电厂、变电所、输电线路、用户等部分组成。
发电厂把不同的能量转化成电能。在输电过程中,为了满足不同用户对经济供电的要求,就得采用多种电压等级的方式输送电能,电力系统中的电压等级的升高及降低,是通过变压器完成的,安装变压器及其它装置的整体,称为变电所。
1.2 一次设备、二次设备、电气主接线
一次设备。直接生产和输配电能的设备称为一次设备。电能由发电机发出,经过一系列的一次设备直接送到用电器,从而完成电能的生产与使用的全过程。一次设备主要包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、限流电抗器、母线、电缆、互感器等。
二次设备。对一次设备的工作进行监察、测量、控制和保护的辅助设备,称为二次设备。二次设备主要包括仪表、信号、继电保护装置和自动控制设备等。
电气主接线。在发电厂和变电所中,为了适应各种运行方式的需要,将各种设备根据要求,按着一定次序连接成为固定的电路。一次设备所连成的电路,称为一次电路或电气主接线。
常见的主接线为单母分段接线、内桥接线。典型接线图如下图所示。

1.3 断路器、隔离开关、母线
断路器:又称开关。是用在高压电路正常或故障状态下,接通与断开电路的专用电器。断路器部分的触头部分装有特殊的灭弧装置。灭弧装置能迅速地熄灭在切断电路过程中触头间的电弧,使电路可靠迅速地断开。电力系统运行中,如果系统发生故障,则由继电保护装置动作,自动断开断路器,使故障点与系统正常部分断开。
隔离开关:又称刀闸。隔离开关的触头部分没有特殊的灭弧装置,它不能熄灭在切断电路过程中触头间所产生的电弧。隔离开关主要起隔离电压和切换电路的作用。隔离开关一般应与断路器串联接入电路。
母线:母线起着汇集和分配电能的作用。一段母线上有进线和出线,这些线路有共同的电压,但是负荷电流分配不同。变电站的主接线不同,所拥有的母线段数也不同。
1.4 互感器
电力系统中的一次信号一般都是很大的信号,如10KV的电压,5KA的电流等等,这种大信号是无法输入保护装置及测量回路的,需要有一种装置把这些大信号按比例变换到小信号,这就是互感器。
目前大部互感器是应用变压器原理(即电磁感应原理)来变换电压和电流,这种互感器也称电磁式互感器。根据所变换的信号不同,互感器可分为电压互感器和电流互感器。
电压互感器和电流互感器是一次系统和二次系统间的联络元件, 用以分别是向测量仪表(电度表、电流表、电压表)、继电保护及自动装置等供给信号,实现对电力系统的主要运行参数的监测。
互感器在电力系统中的作用具体表现在如下两个方面:
1)将一次回路的高电压和大电流变换成二次回路标准的低电压、小电流。电压互感器二次侧的额定电压规定为100V(线电压)或57.7V(相电压)。电流互感器二次侧的额定电流规定一般为5A。这可以使测量仪表和继保装置标准化、小型化,二次设备的绝缘水平按低电压统一的标准进行设计,以降低成本和价格,而且使用方便。
2)一次系统和二次系统是通过互感器联络的,这样它就起到了一次高压与二次低压的隔离作用。并且互感器必须有一点接地,从而确保了运行人员和二次设备的安全。
电流互感器的特点和要求:
1)一次绕组与高压回路串联,I1只取决于所在高压回路电流,而与二次负荷大小无关。
2)二次回路不允许开路,否则会产生危险的高电压,危及人身及设备安全。
3) CT二次回路必须有一点直接接地,防止一、二次绕组绝缘击穿后产生对地高电压,但仅一点接地。
电压互感器的特点和要求:
1) 一次绕组与高压电路并联。
2)二次绕组不允许短路(短路电流烧毁PT),装有熔断器。
3)二次绕组有一点直接接地。
电流互感器在变电站中一般根据精度及量程分为两种,即保护CT、测量CT。在变压器保护中,保护CT还会分为过流CT及差动CT。电压互感器在大多数站里是保护和测量合用的,但有的厂站也会分开。
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