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基础电路理论在电力系统中的运用王婧怡5030309092前言去年暑假，我作为团长组织了四名同学展开了一个名为“绿色电能”的社会实践活动，活动的着眼点在于发电模式对于环境的影响。我们先后参观了上海吴泾发电有限公司、秦山核电站二期、上海化学工业区漕泾热电有限公司。这三个发电厂的发电模式各不相同：有传统烧煤发电的、有用核能发电的、也有靠西气东输过来的天然气发电的。在整个实践考察过程中，我们可谓深入了电厂的核心部位，也邀请了专业技术人员（大多都是我们的校友）为我们讲解。可是由于专业知识的缺乏，对于有些问题的理解还不是后透彻，有些也仅仅是停留在比较感性的层面上。这个学期通过给基础电路这门课程的学习，原本不太清楚的问题有些得到了解决，有些则陷入更深的迷茫关于发电的流程发电的流程是个不太复杂的过程，以煤发电为例。燃烧煤，用它放出的热量将锅炉中的水烧成水蒸气，水蒸气挥动汽轮机的转动，汽轮机在带动发电机转动，发电机切割磁力线产生电能。生成的电能通过变压器升压由电网传输到用户的手中。在这一系列的过程中，本学期所学习的变压器起到了非常重要的作用。从升压站到GIS（气体绝缘组合电器）升压站和GIS本质都是升压，简而言之，就是将发电机中发出的电升压，使其达到220kV。一般而言一个升压站所占的面积将近有一个操场这么大，而对于同样容量的电能，用GIS系统的话占地面积不足二十平方米。GIS系统可以说是升压站的高度集成化。GIS组合电器是由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件等单元，封闭在接地的金属体内组成。其内部充有一定压力并有优异灭弧和绝缘能力的SF6气体。由于GIS既封闭又组合，故占地面积小，占用空间少，基本不受外界环境影响，不产生噪声和无线电干扰，运行安全可靠，且维护工作量少。从它的性能中就能看出，升压站和GIS的实现性能都与我们所学习的变压器有着密切的关系。变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理（如图）：当一次侧绕组上加上电压1时，流过电流1，在铁芯中就产生交变磁通1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势1，2，感应电势公式为：E=4.44fNm式中：E-感应电势有效值，f-频率，N-匝数m-主磁通最大值由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势E1和E2大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压1和2大小也就不同。当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流（0），这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流2时，也在铁芯中产生磁通，力图改变主磁通，但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流0，一部分为用来平衡2，所以这部分电流随着2变化而变化。当电流乘以匝数时，就是磁势。上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。电流互感器和电压互感器在整个发电的过程中，这个系统是否正常运转，需要时刻进行测量。然而，对于太高的电压、或太强的电流是无法用电压表或电流表直接测量的。所以就需要使用电流互感器和电压互感器。电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同。图为电磁式电压互感器原理接线图，电压互感器的特点是：(1)容量很小，类似一台小容量变压器；(2)二次侧负荷比较恒定，所接测量仪表和继电器的电压线圈阻抗很大，因此，在正常运行时，电压互感器接近于空载状态。电压互感器的一、二次线圈额定电压之比，称为电压互感器的额定电压比。即：kn=U1n/U2n其中U1n是电网的额定电压，且已标准化(如10，35,110，220，330，500千伏等),二次电压U2n，则统一定为100(或100/)伏，所以kn也标准化。电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器(以下简称电流互感器)，它的工作原理和变压器相似。电流互感器的原理接线，如图所示。电流互感器的特点是：(1)一次线圈串联在电路中，并且匝数很少，因此，一次线圈中的电流完全取决于被测电路的负荷电流而与二次电流无关；(2)电流互感器二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。电流互感器一、二次额定电流之比，称为电流互感器的额定互感比。因为一次线圈额定电流I1n己标准化，二次线圈额定电流I2n统一为5(1或0.5)安，所以电流互感器额定互感比亦已标准化。kn还可以近似地表示为互感器一、二次线圈的匝数比，即knkN=N1/N2式中N1、N2为一、二线圈的匝数。功率因素无论对供电单位还是发电单位而言，功率因