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变电站的工作原理是什么?是怎么把几千万伏的高压电变成220伏的?

十万个为什么 空空 2024-9-18 03:53:53 22次浏览

关于问题变电站的工作原理是什么?是怎么把几千万伏的高压电变成 220 伏的?一共有 2 位热心网友为你解答:

【1】、来自网友【冷泉 26】的最佳回答:

目前中国的最高交流输电线路电压是 100 万伏的特高压,也是全世界最高电压等级的输电线路。不存在几千万伏的电压等级。

我们的电力来自哪里?

我们用的电,最初是来自发电厂的发电机,发电厂的发电机根据机组的容量不同,发出的电压也不同,小到 6000 伏,大到 24000 伏,机组容量越大,发出的电压越高。不过一般普通机组大多都是在 10000 伏。

这 10000 伏的电压,通过升压、输送、数次降压,最后以 220/380 伏的电压送到用户。这些升压和降压的过程,都是通过变电站的变压器完成的。那么,变压器“变压”的原理是什么呢?,下面我们就通俗地解释一下变压器的工作原理。

变压器的工作原理

在一个铁芯上绕上线圈,在这个线圈没有通电的时候,铁芯没有磁性。但是,当我们把绕在铁芯上的线圈通上电压,铁芯就具有磁力了。我们常用的电铃,就是利用这个原理发出“叮铃铃”的声音的。

反过来,在一个有磁性的铁芯上绕上线圈,这个线圈就会产生电压。

好了,下面我们把一个没有磁性的铁芯,绕上两组线圈,把其中的一组线圈通上电压,我们把这一组线圈叫做“初级线圈”,也可以叫做“一次线圈”。这时候,原本没有磁性的铁芯产生了磁性,在铁芯上缠绕的另一组线圈,我们把它叫做“次级线圈”,也可以叫做“二次线圈”,在磁力线的作用下,居然也产生了电压。

人们经过实验发现,当初级线圈和次级线圈绕组的匝数相同,次级线圈产生的电压,和初级线圈输入的电压是相同的。改变次级线圈的匝数,其产生的电压也会改变。次级线圈电压的变化,是其匝数与初级线圈的匝数的倍数成正比例。比如,我们将绕有 50 圈的初级线圈输入 10 伏的交流电,如果次级线圈也是绕有 50 圈,那么这个次级线圈就会产生 10 伏的交流电。如果次级线圈是绕有 100 圈,那么次级线圈就会产生 20 伏的交流电。以此类推。

懂得了这个原理,我们再回到发电厂,发电机发出的 10000 伏电压,还不足以输送到全国各地,因为这个等级的电压,在长距离输送的过程中,损耗太大,等到了“遥远”的用户那边,就所剩无几了。因此,长距离输送电力,就需要更高等级的电压。

输送相同的功率,电压越高,其电流越小,反过来,相同电流的输送,电压越高,输送的功率也就越大。综合起来,输送电压越高,线路损耗就越小,经济效益就越高。因此,发电机发出的电压,需要经过升压到一定的高度才可以向外输送。

目前,我国的超高压输电线路一般是 220 千伏或者 330 千伏,特高压输电线路,都是 500 千伏或者 800 千伏,最高输送电压是 1000 千伏。电厂发电的总功率越大,就需要更加强大的输送能力,因此,从发电厂向外输送的电压也就越高。

目前大型发电厂都是几百万千瓦的发电能力,三峡水电站目前的总功率是近 2300 万千瓦,想把这么强大的电能送出去,至少也需要 500 千伏以上的特高压输电线路。因此,发电机发出的 1 万的伏电压,就要通过巨大的变压器,升高到 50 万伏或者是 80 万伏。这就是发电厂的第一次变压,800 千伏的升压变电站。这个变电站所用的变压器,次级线圈的匝数就是初级线圈的 80 倍。

一般来说,这种大型变压器输出的电压,并非就是 800 千伏这么一组,还会输出 66 千伏和 1 万伏的电压。这两组相对电压等级较小,主要是为了变电所自用电。因为大型变电所电动设备众多,再加上变电所也需要照明,用电量也非常大,因此,变电所需要的电能,就直接取自大型变压器。在变电所内经过二次变压,为所内提供操作和照明电源。

而变压器发出的 800 千伏特高压,就通过 800 千伏的特高压线路,送到“遥远”的降压变电所。这是 800 千伏电压的第一次降压,我们把这个变电所也叫做“一次变电所”。

800 千伏经过一次变电所的降压,送出 110 千伏或者 66 千伏,还有 10 千伏的电压。不过,大多数的这种变电所送出的电压,都是 66 千伏和 10 千伏。66 千伏,输送给几十公里以内的地区,而 10 千伏,则是变电所自用电。

66 千伏的电压,需要再次降压到 10 千伏才能进入市区的配电网络, 这也是从 800 千伏变电所出来后的第二降压,因此,我们也把这样的变电所叫做“二次变电所”。二次变电所接受的是 66 千伏,或者是 110 千伏,而送出来的是 10 千伏的电压,进入配电网络。

这种配电网络,就是我们在市区常见的 12 米–15 米水泥杆上的三根线(单回路)或者是 6 根线(双回路)的线路。但是,10 千伏的电压,我们还不能使用,还需要最后一次降压,这就是市区常见的安装在 10 千伏线路上的变压器,或者是小区内部的箱式变电站,这也叫做“用户变压器”。从用户变压器出来的电压,才是我们常用的 220/380 伏的电压。

发电厂生产的电力,就这样通过升压→输送→一次变电所→再输送→二次变电所→用户变压器,直到用户。这就是电力生产到用户使用的简单过程。

但是,也有很多大型用户,比如钢铁厂、大型化工企业,用电量巨大, 这类厂矿,往往厂内就建有一次变电所,超高压或者是特高压直接进入厂内的变电所。这个一次变电所专门为该厂供电。由厂内变电所降压到几个电压等级,供厂内使用。这种情况,基本上都是极其重要的用户,所以也是双回路供电,以防止意外事故停电。

【2】、来自网友【知足常乐 0724】的最佳回答:

变电站的工作原理是什么?是怎么把几千万伏的高压电变成 220 伏的?

答:现在的变电站工作原理就是升压或者降压,都是智能化变电站,基本上是无人值班,远程智能操作。

所用的升压、降压变压器都是利用电磁感应原理,一次侧线圈通入交流,产生磁场,中间夹着高导磁的硅钢片,然后二次侧线圈绕组在磁场中感应出来电动势,这样磁磁场就可以感应电动势了,就是我们说的磁生电原理。架设了各种规格功率的变压器,与不同电压等级的变压器,可以升压和降压。

⚡升压变电站一般归属于发电厂,虽然都是电力行业,但它的管理系统不一样,但标准是一个样的。他们将交流升到 35~500KV 电压,远距离输送电力,一般电压越高则输送电能的距离越远。它被称为高压输电。

⚡输电到达目的地后,就要进行降压了,这就需要用到降压变电站了,虽然都是国家电网,但他们是分工明确的,输电、变电、配电是有明确分工的。

无论是升压变电站还是降压变压器,变电所它们都是整个输电和变配电系统中不可缺少的。首先变电站分为升压变电站和降压变电站,其次到人口密集的居住区和工厂,建设变电所。

升压变电站是将来至发电厂 3.15、6.3、10.5KV 的交流电升压几十千伏,这样远距离传输电力。因为输电线路受导体电阻影响,根据焦耳定律,它就会产生大量的热量,这种损耗是一种电能损失,所以需要把发电厂通过升压变电站升高输送远方。

从高压输电到降压变电站,此时它称为区域变电站,接下来又改变了别称,叫高压配电线路。不过它的电压等级的选择要根据用户终端密集度,即用电负载大小和供电距离选择;

一般变压器总容量为 250KVA~8000KVA 采用 10KV 供电方式;变压器总容量 8000VA~40000KVA 采用 35KV 供电方式。

而 35KV 电压输电上面的电压等级为 110KV,一般 110KV 供电线路一般不超过 60KM;而 35KV 供电线路一般不超过 30KM;10KV 架空线路送电容量 0.2~2MW,送电距离 6~20KM;10KV 电缆送电容量 5MW,送电距离 6KM 以下。也有 35KV 降压为 0.4KV 的三相四线电力变压器。

对于大负荷工厂的 35KV 变电所配电线路适用于城市内高压电力传输,可将 35KV 的高压经变压后变成为 10KV,送往各个车间的 10KV 变电室中,提供车间动力、照明及电气设备用电;再将 10KV 高压电源经过降压变压器变成 0.4KV(380V/220V),送往办公室、食堂、宿舍等公共用电场所。

降压变电站以后的区域变电站可以用 35KV 变压器直接将交流电压变为 0.4KV,在变压器的二次侧的星形接法 Y 中引出一根零线 N,就是我们日常生活中的单相交流 220V 的电压了。

而大多数的 10/0.4KV 高压配电供电线路方式是一种比较常见的配电线路。该配电线路先将来自架空线的 10KV 三相交流高压经过变压器降为线电压 400V 或者说相电压 220V 的交流低压后再分配周边电气设备。

国家电网划分三类,例如 A 类供区的低压线路供电长度不宜超过 250m; B 类不宜超过 400m;C 类不宜超过 500m。农业排灌、偏远地区供电长度可适当延长,但应满足电压质量要求。

知足常乐 2022.7.21 日于上海

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