上篇介绍完了电力一、二次设备，接下来介绍的是电力一次设备中比较重要的设备：发电机、电缆和变压器。

　　电力系统的发电需要用到发电机，传输电能需要用到电缆，而变压器则起到改变电压的作用，这些电力设备具体工作原理，在电力系统中起到什么样的作用呢，我们往下看。

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　　电力有发输变配用5个环节，其中发电是指利用发电动力装置将水能、化石燃料(煤炭、石油、天然气等)的热能、核能以及太阳能、风能、地热能、海洋能等转换为电能。

　　发电就需要用到发电机。常见的有水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动的发电机，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。

　　发电机是基于法拉第电磁感应定律而来的，即一块金属，比如一根铜线，在磁场中运动，金属内部会产生电场。

　　金属内部的电荷就会沿着电场流动。如果这块金属不是一个环，电荷就会积累在两端，以电压的形式存在，把这块金属接在一个回路中（回路除金属以外的其他部分并没有在磁场中），就产生了电流，于是，发电机发出了电。

　　所以，发电机的基本原则就是固定住永磁体或者是金属，让金属或者是永磁体不停的运动，运动是相对的嘛，这样，那块不停的在磁场中运动的金属就会源源不断的发电。

　　由这一点可以区分不同的发电机，水力发电机就是利用水从高处落下的能量维持金属的运动，火电就是利用火烧开水产生的蒸汽的力量维持金属运动。

　　同步发电机是一种最常用的交流发电机。在现代电力工业中，它广泛用于水力发电、火力发电、核能发电以及柴油机发电。

　　由于同步发电机一般采用直流励磁，当其单机独立运行时，通过调节励磁电流，能方便地调节发电机的电压。若并入电网运行，因电压由电网决定，不能改变，此时调节励磁电流的结果是调节了电机的功率因数和无功功率。

　　同步发电机的定子、转子结构与同步电机相同，一般采用三相形式，只在某些小型同步发电机中电枢绕组采用单相。

　　原动机，柴油发电机组或汽油发电机组拖动转子旋转，机型形同的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组的过程。

　　同步发电机的工作原理是实际上就是电磁感应原理。通过转子磁场和定子绕组的相对运动，将机械能转变为电能。当转子在原动机的带动下，转子磁场和定子导体做相对运动，即导体切割磁路线，因此在导体中产生感应电动势，其方向可根据u右手定则判断。由于转子磁极的位置是导体以垂直方向切割磁力线。所以此时定子绕组中的感应电动势最大，当磁极转动90度时，磁极成水平位置，导体不切割磁力线，器感应电动势为零。转子在转90度，定子绕组感应电动势又以垂直方向切割磁力线，使感应电动势达到最大值，但方向与前相反。当转子再转90度。感应电动势又为零。这样转子转动一周，定子绕组的感应电动势也发生正，负变化。如果转子连续均匀旋转，在定子绕组中就会感应出一个周期性不断变化的交流电动势，通过引出线，即可输出交流电流。

　　水力发电机组也称“水轮发电机组”，作用是将河川、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，经水轮机转换成水轮机的机械能，水轮机又推动发电机发电，将机械能转换成电能。（如：中国的三峡）。

　　具体的过程为：在水流的冲击作用下，水轮机开始旋转，将水的位能转换为机械能；水轮机又带动同轴相连的发电机旋转，在励磁电流的作用下，旋转的转子带动励磁磁场旋转，发电机的定子绕组切割励磁磁力线在其中产生感应电动势，在输出电能的同时会在转子上产生一个与其旋转方向相反的电磁制动转矩。由于水流不问断地作用于水轮机，水轮机从水流中获得的旋转力矩用于克服电机转子上产生的电磁制动转矩，当两个力矩达到平衡时，水力发电机组将以某一恒定的转速运转，稳定地发出电力，实现能量的转换。所以水轮机和发电机是水力发电机组中最关键的两个部件。

　　风力发电机是将风能转换为机械功、并带动发电机运转来发电的，是一种价格低廉、运行可靠、无温室气体排放的新型发电系统。

　　利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风力发电机技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。

　　交流发电机和直流发电机产生电流的原理是一样的，都是“运动的磁场磁力线”在“切割”固定的导线，或者是“运动的导线”在切割固定的磁场磁力线，只要能输出电流的导线与发电机磁场有相对运动，发电机就能发电了，这里的相对运动就是靠动力拖动发电机的旋转部分（转子）使之旋转来实现的，只不过直流发电机是通过一个叫换向器（也叫整流子）的装置把交流电整流成直流电输出，而交流发电机没有换向器，直接输出交流电而已。

　　利用定子与转子间气隙旋转磁场与转子绕组中感应电流相互作用的一种交流发电机。其转子的转向和旋转磁场的转向相同，但转速略高于旋转磁场的同步转速。常用作小功率水轮发电机。

　　柴油发电机组是一种独立的发电设备，系指以柴油等为燃料，以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械。

　　在汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与柴油发电机曲轴同轴安装，就可以利用柴油发电机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。

　　测速发电机是一种测量转速的微型发电机，他把输入的机械转速变换为电压信号输出，并要求输出的电压信号与转速成正比。也算是”发电“，但用途不是为了能量输出，原理就不赘述了。

　　电缆作为电能或信号传输装置，是电力中用量最大的设备没有之一。电缆通常是由几根或几组导线组成，材料是铜。

　　说句题外话，前几个月国际大宗资源价格上涨，铜价在最高点相对去年涨了快一倍，做电力设备、工程的单位就压力山大了，很多没做资源期货对冲的，六七月工地的电力部分都停工了。好在最近铜价降下来了，又开工了。

　　电缆有五大种类，其中电力电缆在电力系统主干线路中是用以传输和分配大功率电能的电缆产品，常用于城市地下电网、发电站引出线路、工矿企业内部供电及过江海水下输电线。

　　从电力系统的配电点把电能直接传送到各种用电设备、器具的电源连接线路用电线电缆,各种工、农、工矿企业所用装备中的电气安装线和控制信号用的电线电缆均属于此类产品。

　　电气装备用电线电缆使用范围最广、品种最多、而且大多要结合所用装备的特性和使用环境条件来确定产品的结构、性能。因此，除大量的通用产品外,还有许多专用和特种产品。

　　电力系统采用的电线电缆产品主要有架空裸电线、汇流排（母线）、电力电缆（塑料线缆、油纸力缆（基本被塑料电力电缆代替）、橡套线缆、架空绝缘电缆）、分支电缆（取代部分母线）、电磁线以及电力设备用电气装备电线电缆等。

　　用于信息传输系统的电线电缆主要有市话电缆、电视电缆、电子线缆、射频电缆、光纤缆、数据电缆、电磁线、电力通讯或其他复合电缆等。

　　此部分除架空裸电线外几乎其他所有产品均有应用，但主要是电力电缆、电磁线、数据电缆、仪器仪表线缆等。

　　变压器是电力最有辨识度的设备，体积大、特征明显、原理简单但维护工作多，看起来比“电缆”有分量得多。在电网图上，变压器就像骨干节点，其他设备像是他的连线。这么核心的设备，我们就分两节来介绍，这次介绍变压器的组成、原理、作用、分类，下节介绍变压器的维护、负载、损耗、管理等。

　　油枕通连管和吸湿器与大气直接相通，这样油枕里的油与空气接触，油易被氧化，而且空气中的水份也容易进入到变压器的油中，所以一般只用在低电压等级的变压器中，如10KV和部分35KV的变压器。

　　一是他在图上是一个点，二是经过变压器划分了电压等级，区分了管理要求。在近十年最热的营配贯通上，变压器就充当了一个主要的连接点。在配电专业，变压器就是配变，在营销专业，把配变及其供电范围叫台区，然后在信息系统中给配变弄了个台区号。

　　电力公司要提供低价高质的运维保障服务，电表以上的损耗算电网公司的，就是一亏本赚吆喝的生意。企业、政府、事业、工商业单位的变压器叫专变，专门给他们用的变压器。由企业运维，也有很多企业转包给电网公司运维，从分界点往下的损耗算企业的，是电网公司和售电公司赚钱的地方。

　　作为电网骨干节点，变压器是各种考核指标的重点，相比线路来说，点总是比线好算。变压器装的表计又全，比线路中间节点好算得多。

　　相关的计算指标有：电能质量系列（电压波动、电流平衡等）、停电系列（停电时长、停电次数）、负荷计量（电量、功率等）、经济运行（负载量、过重载、轻载）等等。

　　以居民配变为例，新投的小区没人用，负荷低、高低峰差大，就叫轻载，不经济，一般95%时间平均负载率在20%以下，如是负载到80%以上，那就是重载，可能发展到超载（100%以上），要考虑扩容。

　　20%~80%算是经济运行，是电网公司最想看到的，其实小区因为波峰谷平差异太大，好的情况也就30%的全时间平均负载。

　　损耗是传输介质天生自带的，有空载损耗（铁损）和负载损耗（铜损），两者对电力公司都不是好事，铁损改善靠厂家改良材质，铜损改善靠提升前面说的利用率。

　　变压器管理聊完了，我们再来看看运行方面。变压器的运行是有标准的，需要时刻注意它的温度、负荷情况和电压等，如果放任它不管，很可能就“挂了”。

　　以干式变压器为例，允许温度一般不宜超过110度，最高也不得超过120度。型号的变压器可根据具体的说明要求。

　　变压器一般不应超过额定容量运行，但允许正常过负荷运行，过负荷运行时不能超过变压器容量的10％，而且要注意温升。

　　当三相不平衡时应该监视最大一相的电流，如果发现三相电流严重不平衡，应及时进行调节单相用电设备负荷的平均分配。

　　变压器过负荷是一件很正常的事情，毕竟如果发生了事故，保证不断电才是最需要考虑的事情，绝缘老化这种都要靠边站。

　　变压器允许过负荷指过负荷程度不大，且在过负荷前的负荷较轻，变压器油温并不高，绕组的热点温度不会达到有危害的程度。

　　变压器过负荷程度较大，使油温升高，绕组的热点温度可能达到有危害的程度，但还未达到危险的程度。这时变压器虽然能继续运行，但会使绝缘强度下降，威胁变压器的安全，影响变压器的寿命，这种过负荷是必须加以限制的。

　　变压器过负荷程度较大，时间较长，使油温已经超过了允许值，绕组的热点温度已经达到危险程度。如果继续运行，热点周围的绝缘油会分解产生气泡，绝缘强度严重下降，这种过负荷是必须禁止的。