文档介绍：电力系统的功率平衡是指电力有功功率和无功功率的平衡。这种功率平衡也就是电力供需平衡,要求电力系统发送的功率与系统的负荷要随时保持平衡。
单位时间内所做的功称为功率。单位时间内的电能称为电功率,电功率可分为视在功率、有功功率和无功功率三种。
有功功率:指交流电瞬时功率在一个周期内的平均值,又称平均功率,以字母P表示,单位为千瓦(KW)。它在电路中指电阻部分所消耗的功率。
无功功率:在具有电感(或电容)的电路里,电感(或电容)在半周期的时间里把电源的能量变成磁场(或电场)的能量储存起来,在另外半周期的时间里又把储存的磁场(或电场)能量还给电源。它们只是与电源进行能量交换,并没有真正消耗能量,把与电源交换能量的速率的振幅值称为无功功率,以字母Q表示,单位为乏(Var)。
电动机、变压器等带有电感线圈的设备运行时,在进行“电”、“磁”转换或“电磁能”和“机械能”转换的过程中,在一个周波内吸收的功率和释放的功率相等,实际不消耗能量,这种功率视为感性无功功率。
电容器等设备在交流电网中运行时,在一个周波内(不考虑有功损耗),上半周波的充电功率和下半周波的放电功率相等,实际没有消耗能量,这种充、放电功率称为容性无功功率。
感性无功功率的电流相量滞后于电压相量90度,容性无功功率的电流相量超前电压相量90度。所以常用容性无功功率补偿感性无功功率以减少电网无功负荷。这就是所谓变压器“吸收”无功电流而电容器“发”无功电流的道理。
视在功率:在具有电阻、电感和电容的电路内,电压有效值与电流有效值的乘积称为视在功率,以字母S表示,单位伏安(VA)
功率因数:有功功率P与视在功率S之比
一次设备是指直接生产和输、配电能的高压电气设备,电能从发电厂送到各用户。如发电机、变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、电抗器、电容器、输电线路等。
二次设备指对一次设备进行监视、测量、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行情况或产生指挥信号所需的电气设备。
对于交流一次回路和二次回路,一般可以用互感器作为它们的分界,也就是说,与互感器一次绕组处于同一回路中的电气回路称为一次回路,连接在互感器二次绕组端的电气回路称为二次回路。
电压互感器:一次设备的高电压不容易直接测量,将高电压按比例转换成较低的电压后,在连接到仪表或继电器中去,实现这种转换的设备称为电压互感器,用TV表示。
电压互感器实际上就是一种降压变压器,它的两个绕组在一个闭合的铁芯上,一次绕组匝数很多,二次绕组匝数很少。一次侧并联地接在电力系统中,额定电压与所接系统的母线额定电压相同。二次侧并联接仪表、保护及自动装置的电压绕组等负荷,由于这些负荷的阻抗很大,通过的电流很小,因此,电压互感器的工作状态相当于变压器的空载情况。
电流互感器:把大电流按规定比例转换为小电流的电气设备,称为电流互感器,用TA表示。电流互感有两个或多个相互绝缘的绕组,套在一个闭合的铁芯上。一次绕组匝数较少,二次绕组匝数较多。作用是将大电流按比例变为小电流提供给仪表、机电保护及自动化装置,并将二次系统与高电压隔离。电流互感器的二次侧电流为1A或5A。
三相输电线与中性线间的电压称为相电压,三相输电线的每相负荷中流过的电流称为相电流。三相输电线各线间的电压称为线电压,三相输电线各线中流过的电流称为线电流。正常情况下,线电压(电流)的大小为相电压(电流)的倍。
变压器的原理
变压器是一种静止的电磁装置,是利用电磁感应原理,从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器。
电力变压器是将电力系统中的电压升高或降低,以利于电能的合理输送、分配和使用。
按相数分为三相变压器和单相变压器,按绕组形式分为自耦变压器、双绕组变压器和三绕组变压器,按冷却介质分为油浸式、干式和充气式。
变压器正常运行时,由于负荷变动,或一次测电源电压的变化,二次侧电压也是经常在变动的。电网各点的实际电压一般不能恰好与额定电压相等。这种实际电压与额定电压之差称为电压偏移。这种偏移时不可避免的,但不能太大,否则就不能保证供电质量,所以对变压器进行调压时变压器正常运行中一项必要的工作。
有载调压的基本原理就是在变压器的绕组中,引出若干分接头,通过有载调压分接开关,在保证不切断负荷电流的情况下,由一个分接头切换到另外一个,以达到改变绕组的有效匝数,即改变变压器变比。
变压器的结构
变压器由铁心和绕组两个基本部分组成, 如图 2 - 34所示, 在一个闭合的铁心上套有两个绕组, 绕组与绕组之间以及绕组与铁心之间都是绝缘的。
电力变压器的附件有油箱、油枕、分接开关、安全气道、绝缘套管等。其作用是保证变压器的安全和可靠运行。
油箱:油浸式变压器的外壳,用于散热,保护器身(变压器的器身放在油箱内),箱中有用来绝缘的变压器油。外部带有扁散热管结构,也