电力知识图谱—电力设备：电力一次设备
电力系统中的电力设备很多，通常可以分为电气一次设备和电气二次设备。其中一次设备是指直接生产、输送、分配和使用电能的设备，它们相互连接，构成发电、输电、配电的电气主回路。
有些设备类别一次和二次都有，例如负荷开关、母线、电缆等，名字相同，原理也相近，但实物结构差异很大。今天主要介绍的是常见的电力一次设备。
电力一次设备种类 ▲
直接生产和输配电能的设备
如发电机、变压器等。
01
发电机
发电机 ▲
作用：发电机是将其他形式的能源转换成电能，比如柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。
原理：其工作原理都是基于电磁感应定律，和电磁力定律。其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。
02
变压器
主变压器 ▲
作用：在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗、安全隔离等。典型的应用就是发电厂到输电网的升压，中压配电室的降压，以前架空线路为主的时候，大家在路上都能看到这个大家伙，现在城市都是站内变了 。
原理：利用电磁互感应的原理变换电压、电流和阻抗的器件。
接通、断开电路的开关电器
如断路器、隔离开关、接触器、熔断器等。
01
断路器
Y形、T形、I形和落地罐式断路器 ▲
作用：断路器就是用来切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，这样一来就可以防止事故扩大，保证电路安全运行。还能够用于分派电磁能，对开关电源路线及电机等推行维护 。
原理：基本型电路断路器的工作原理是电流能磁化电磁体，电磁体产生的磁力随电流的增强而增强，当电流增大到危险水平时，电磁体产生的磁力也相应增大，拉动与开关联动装置相连的金属杆，使开关断开，从而中断电流，保护电路。
02
隔离开关
隔离开关 ▲
作用：确保在开关后端进行一些检修等操作时电源是彻底断开的，由于触头分开后间距大（或绝缘足够保证），电源不会在触头间击穿绝缘（如空气）传导过来，保证开关后端的安全。
但它不能开断短路电流，只能开断额定电流，一般都和断路器配合使用，在断路器开断以后，为了让电路有明显的电气分界点，或者是检修断路器，都必须要装隔离开关。
原理：隔离开关本身的工作原理及结构比较简单，具有明显开断点，有足够的绝缘能力，用以保证人身和设备的安全。但没有专门的灭弧装置，只能通断较小的电流，而不能开断负荷电流，更不能开断短路电流。
隔离开关还可以用来进行某些电路的切换操作，以改变系统的运行方式。
03
接触器
接触器 ▲
作用：接触器常用于接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用。接触器控制容量大，适用于频繁操作和远距离控制，是自动控制系统中的重要元件之一。
原理：当接触器线圈通电后，线圈电流会产生磁场，产生的磁场使静铁芯产生电磁吸力吸引动铁芯，并带动交流接触器点动作，常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，常开触点断开，常闭触点闭合。直流接触器的工作原理跟温度开关的原理有点相似。
04
熔断器
熔断器 ▲
作用：低压配电系统中熔断器是起安全保护作用的一种电器，熔断器广泛应用于电网保护和用电设备保护，当电网或用电设备发生短路故障或过载时，可自动切断电路，避免电器设备损坏，防止事故蔓延。
原理：利用金属导体作为熔体串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路的一种电器。
限制电流或过电压的装置
主要有电抗器和防雷保护装置。
01
电抗器
电抗器 ▲
作用：电抗器作为一种电气装置，可以限制工频过电压、限制操作过电压、限制短路电流及平波、潜供电流抑制、线路容性充电功率等。
原理：在电力系统发生短路并产生短流电路时，电抗器就会通过自身的电降压来维持电力系统的稳定。
02
防雷保护装置
避雷器 ▲
很多人很奇怪为什么避雷器是启保护作用的却算一次设备？
因为避雷针一般安装在变电站母线上、输电线路上、变压器中性点等地方，直接与电气主回路连接，属于高电压等级的设备，所以它属于一次设备。
作用：避雷针主要用来保护露天发电、变配电装置和建筑物，避雷线对电力线路等较长的保护物最为适用；避雷网和避雷带主要用于保护建筑物；避雷器是一种专用的防雷设备，主要用来保护电力设备。
原理：除避雷器外，它们都是利用其高出被保护物的突出地位，把雷电流引向自身，然后通过引下线和接地装置把雷电流泄入大地，使被保护物免受雷击。
互感器类设备
互感器是电力系统中一次系统和二次系统之间的联络元件，将一次回路中的高电压和大电流降低，分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。
互感器分为电压互感器和电流互感器两大类。
01
电压互感器
机电压互感器 ▲
作用：电压互感器和变压器类似，是用来变换电压的仪器。
电压互感器变换电压的目的，主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器。
原理：其工作原理与变压器相同，利用了电磁感应原理。
02
电流互感器
电流互感器 ▲
作用：按照用途不同，电流互感器大致可分为两类 ：
测量用电流互感器（或电流互感器的测量绕组）：在正常工作电流范围内，向测量、计量等装置提供电网的电流信息。
保护用电流互感器（或电流互感器的保护绕组）：在电网故障状态下，向继电保护等装置提供电网故障电流信息。
原理：电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作，变压器变换的是电压而电流互感器变换的是电流罢了。
电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器。
载流导体及气体绝缘设备
如母线、电力电缆、绝缘子、穿墙套管等。
01
绝缘子
瓷绝缘子 ▲
作用：绝缘子的主要功能是实现电气绝缘和机械固定，为此规定有各种电气和机械性能的要求。如在规定的运行电压、雷电过电压及内部过电压作用下，不发生击穿或沿表面闪络；在规定的长期和短时的机械负荷作用下，不产生破坏和损坏等。
原理：高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体,它是为了增加爬电距离的,通常由玻璃或陶瓷制成,就叫绝缘子。
02
母线
母线 ▲
作用：是汇集、分配和传送电能的中间线路，作为线路多段汇集，再多段输出的中间通道。如配电室中的中压母线，上级有2条10kV中压接入，下级分接到数个变压器，变压器降压后，还会输出到低压母线，再分支到低压线路。
电路图：中间水平的线就是母线 ▲
原理：母线就是电缆+接头（铜排或者铝排），只是其作用特殊，单独列出来一类。
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