電能具有生產(chǎn)與消費同時(shí)進(jìn)行的特點(diǎn)，需要發(fā)電廠(chǎng)和變電站時(shí)刻根據負荷變化及時(shí)地進(jìn)行必要的調整及操作。為滿(mǎn)足上述要求，在發(fā)電廠(chǎng)、變電站中裝設了大量的電氣設備。其主要電氣設備可分為以下幾種：

(1) 一次設備。直接生產(chǎn)和輸配電能的設備稱(chēng)為一次設備。電能由發(fā)電機發(fā)出，經(jīng)過(guò)一系列的一次設備直接送到用電器，從而完成電能的生產(chǎn)、輸送與使用的全過(guò)程。一次設備主要包括發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、限流電抗器、母線(xiàn)、電纜和互感器等。

(2) 二次設備。對一次設備的工作進(jìn)行監察、測量、控制和保護的輔助設備，稱(chēng)為二次設備。二次設備主要包括儀表、信號、繼電器和自動(dòng)控制設備等。

(3) 電氣主接線(xiàn)。在發(fā)電廠(chǎng)和變電站中，為了適應各種運行方式的需要，將各種電氣設備根據要求，按照一定次序連接成為固定連接的電路。一次設備所連成的電路，稱(chēng)為一次電路或電氣主接線(xiàn)。
閘刀開(kāi)關(guān)
        閘刀開(kāi)關(guān)是一種最簡(jiǎn)單的低壓開(kāi)關(guān)，它只有手動(dòng)式操作。閘刀開(kāi)關(guān)主要用于不經(jīng)常操作的電路中。使用時(shí)它常與熔斷器一起串聯(lián)接入電路，在電路中發(fā)生過(guò)負荷或短路時(shí)由熔斷器切斷電源。

        閘刀開(kāi)關(guān)的類(lèi)型很多，按結構特征可分為單極、雙極和三極三種；按操作柄位置特征可分為中間手柄、旁邊手柄和杠桿操作三種；按滅弧結構特征可分為帶滅弧罩和不帶滅弧罩兩種。

        額定電流較大的閘刀開(kāi)關(guān)，在電路中常與空氣自動(dòng)開(kāi)關(guān)等元件配合使用，運行中通過(guò)空氣自動(dòng)開(kāi)關(guān)等設備控制電路的拉、合閘操作，而閘刀開(kāi)關(guān)只起隔離電壓或切斷小電流的作用。

絕緣子
        絕緣子俗稱(chēng)為絕緣瓷瓶，它廣泛地應用在發(fā)電廠(chǎng)和變電站的配電裝置、變壓器、各種電器及輸電線(xiàn)之中。絕緣子用來(lái)支持和固定裸載流體，并使裸導體與地絕緣，或者用于使電氣裝置和電器中處在不同電位的載流導體之間相互絕緣。因此，要求絕緣子應具有足夠的絕緣強度、機械強度、耐熱性和防潮性等。一般高壓絕緣子應能可靠地在超過(guò)其額定電壓15%的電壓下安全運行。

        高壓絕緣子通常是用電工瓷制成的絕緣體，電工瓷具有結構緊密均勻、不易吸收水、絕緣性能穩定和機械強度高等優(yōu)點(diǎn)。超高壓絕緣子采用高密度瓷或新型硅橡膠材料制成,它們具有質(zhì)量輕、防污性強、機電強度高、分散性小、減振性和抗疲勞性好、便于安裝等優(yōu)點(diǎn)。

        絕緣子按安裝地點(diǎn)可分為戶(hù)內式和戶(hù)外式兩種。戶(hù)外式絕緣子由于工作環(huán)境條件要求，應有較大的傘裙，用以增長(cháng)沿面放電距離，并且能夠阻斷水流，保證絕緣子在雨、霧、雪等惡劣氣候下可靠地工作。在有嚴重的灰塵或有害絕緣氣體存在的環(huán)境中，應選用具有特殊結構的防污型絕緣子。戶(hù)內式絕緣子表面無(wú)傘裙結構,故只適用于屋內電氣裝置中。為了將絕緣子固定在支架上和將載流導體固定在絕緣子上，絕緣子的瓷制絕緣體兩端還要牢固地安裝金屬配件。金屬配件與瓷制絕緣體之間多用水泥膠合劑膠合在一起。瓷制絕緣體表面涂有白色或深棕色的硬質(zhì)瓷釉，用以提高其絕緣性能和防水性能。運行中絕緣子的表面瓷釉遭受損壞之后，應盡快處理或更換絕緣子。絕緣子的金屬附件與瓷制絕緣體膠合處膠合劑的外露表面應涂有防潮劑，以免水分浸入到膠合劑中。金屬附件表面需進(jìn)行鍍鋅處理，以防金屬銹蝕。

母線(xiàn)
        在發(fā)電廠(chǎng)和變電站中，將發(fā)電機、變壓器與各種電器連接起來(lái)的導體稱(chēng)為母線(xiàn)。母線(xiàn)的作用是匯集、分配和傳送電能。

        母線(xiàn)按其結構可分為敝露母線(xiàn)和封閉母線(xiàn)；按其截面可分為矩形母線(xiàn)、管形母線(xiàn)和槽形母線(xiàn)。

隔離開(kāi)關(guān)

        隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有特殊的滅弧裝置，不能用于切斷負荷電流，否則會(huì )在其觸頭間形成電弧，危及人身和設備的安全，造成事故。

隔離開(kāi)關(guān)的主要作用如下:

    (1)隔離電壓。隔離開(kāi)關(guān)一般只能用于拉開(kāi)或合入只有電壓沒(méi)有電流的電路。在停電檢修時(shí)，用隔離開(kāi)關(guān)將需要檢修的部分與其他帶有電壓的部分可靠地斷開(kāi)隔離(絕緣)，以保證工作人員安全地檢修電氣設備，而不影響裝置的其余部分正常工作。

    (2)切換電路。當兩組隔離開(kāi)關(guān)并聯(lián)接入電路時(shí)，在一定條件下允許用隔離開(kāi)關(guān)轉移負荷電流。

    (3)拉、合小電流。允許用隔離開(kāi)關(guān)拉、合不會(huì )在其觸頭間產(chǎn)生強大電弧的小電流電路，例如電壓互感器與避雷器回路、消弧線(xiàn)圈回路等。

       隔離開(kāi)關(guān)的觸頭全部敞露在空氣中，斷開(kāi)點(diǎn)明顯可見(jiàn)。隔離開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后,隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)觸頭與靜觸頭之間的擊穿電壓必須大于隔離開(kāi)關(guān)相與接地部分之間的擊穿電壓，以避免電路中發(fā)生過(guò)電壓時(shí)斷開(kāi)點(diǎn)之間先擊穿，從而保證檢修人員的安全。

高壓斷路器
        高壓斷路器是發(fā)電廠(chǎng)和變電站中最重要的電氣設備之一，它具有完善的滅弧裝置，是在正常和故障情況下接通或斷開(kāi)高壓電路的專(zhuān)用電器。

發(fā)電廠(chǎng)和變電站的電氣主接線(xiàn)

        發(fā)電廠(chǎng)和變電站的電氣主接線(xiàn)是指發(fā)電廠(chǎng)或變電站中的一次設備按照設計要求連接的電路，也稱(chēng)為主電路。電氣主接線(xiàn)的形式將影響配電裝置布置、供電可靠性、運行靈活性和二次接線(xiàn)、繼電保護等問(wèn)題。電氣主接線(xiàn)對發(fā)電廠(chǎng)和變電站及電力系統的安全、可靠和經(jīng)濟運行起著(zhù)重要作用。

發(fā)電廠(chǎng)和變電站的電氣主接線(xiàn)必須滿(mǎn)足以下基本要求：
    (1)根據發(fā)電廠(chǎng)、變電站在電力系統中的地位、作用和用戶(hù)性質(zhì),保證必要的供電可靠性;
    (2)主接線(xiàn)應力求接線(xiàn)簡(jiǎn)單、運行靈活與操作方便;
    (3)保證運行、維護和檢修的安全和方便;
    (4)在保證以上幾項要求的條件下考慮經(jīng)濟性,即少占土地,盡量減少初投資,節省運行費用;
    (5)滿(mǎn)足擴建的要求。

        電氣主接線(xiàn)圖一般繪制成單線(xiàn)圖，只有在局部需要表明三相電路不對稱(chēng)連接時(shí)，才將局部繪制成三線(xiàn)圖。在發(fā)電廠(chǎng)或變電站的控制室內，為了表明該廠(chǎng)(站)主接線(xiàn)實(shí)際運行狀況，通常設有電氣主接線(xiàn)的模擬圖。運行時(shí)，模擬圖中的各種電氣設備所顯示的工作狀態(tài)必須與實(shí)際運行狀態(tài)相符。

        典型的電氣主接線(xiàn)大致可分為有母線(xiàn)和無(wú)母線(xiàn)兩類(lèi)。有母線(xiàn)類(lèi)主接線(xiàn)包括單母線(xiàn)、雙母線(xiàn)及帶旁路母線(xiàn)的接線(xiàn)等；無(wú)母線(xiàn)類(lèi)主接線(xiàn)包括橋形、多角形和單元接線(xiàn)。

倒閘操作

(一)倒閘操作的概念
        電氣設備的倒閘操作是指當電氣設備由一種狀態(tài)轉換到另一種狀態(tài)或改變系統的運行方式時(shí)，需要進(jìn)行的一系列的操作。
電力系統中倒閘操作的主要內容有:
    (1)電力線(xiàn)路的停、送電操作;
    (2)電力變壓器的停、送操作;
    (3)發(fā)電機的啟動(dòng)、并列和解列操作;
    (4)網(wǎng)絡(luò )的合環(huán)與解環(huán);
    (5)倒換母線(xiàn)操作;
    (6)中性點(diǎn)接地方式的改變和消弧線(xiàn)圈的調整;
    (7)繼電保護和自動(dòng)裝置使用狀態(tài)的改變;
    (8)接地線(xiàn)的安裝與拆除等。

        倒閘操作直接改變電氣設備的運行方式和運行狀態(tài)，因而是一項既重要又復雜的工作，如果發(fā)生錯誤操作，可能會(huì )導致設備損壞，危及人身安全并造成大面積停電，給國民經(jīng)濟和人民財產(chǎn)帶來(lái)巨大損失。因此，操作人員必須嚴格遵守《電力安全工作規程發(fā)電廠(chǎng)和變電站電氣部分》(GB26860—2011)和操作規程等規章制度，充分發(fā)揮應有的技術(shù)水平并具有高度的責任心，采取必要的組織、技術(shù)措施，確保電力系統安全運行。

(二)倒閘操作的組織和技術(shù)措施
    (1)組織措施是指運行人員必須樹(shù)立高度的責任感和牢固的安全思想,認真執行操作票制度、工作票制度、工作許可制度、工作監護制度及工作間斷、轉移和終結制度等，在執行倒閘操作任務(wù)時(shí),注意力必須集中,嚴格遵守操作規定,以免發(fā)生錯誤操作。

    (2)技術(shù)措施是指采用防誤操作裝置，達到五防的要求，即防止誤拉合斷路器，防止帶負荷拉合隔離開(kāi)關(guān)，防止帶地線(xiàn)合閘，防止帶電掛接地線(xiàn)，防止誤入帶電間隔。

常用的防誤操作裝置主要有:
    1)機械閉鎖裝置。這是靠機械結構制約而達到預定目的的一種閉鎖裝置,即當一元件操作后另一元件就不能操作。
    2)電磁閉鎖裝置。這是利用斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、設備網(wǎng)門(mén)等設備的輔助觸點(diǎn),接通或斷開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)、網(wǎng)門(mén)電磁鎖的電源,達到閉鎖目的的裝置。
    3)電氣閉鎖裝置。這是利用斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的輔助觸點(diǎn)接通或斷開(kāi)電氣操作電源,達到閉鎖目的的裝置。
    4)紅綠牌閉鎖裝置。這是利用控制開(kāi)關(guān)的分合位置與紅綠牌配合,進(jìn)行定位閉鎖,達到防止誤拉、合斷路器的目的。
    5)微機防誤操作裝置。這是以電腦模擬盤(pán)為核心的設備。操作時(shí),運行人員根據電腦鑰匙上顯示的設備編號,將電腦鑰匙插入相應的編號鎖內,通過(guò)其探頭檢測操作的對象是否正確,若正確則閃爍顯示被操作的設備編號,同時(shí)開(kāi)放其閉鎖回路或機構,就可進(jìn)行倒閘操作。操作結束后,電腦鑰匙自動(dòng)顯示下一項操作內容。若走錯位置則不能開(kāi)鎖,電腦鑰匙發(fā)出持續的報警聲,提醒操作人員,達到強制閉鎖的目的。

(三)倒閘操作的基本原則
    (1)應使用斷路器拉、合閘。在裝設斷路器的電路中,拉、合閘均應使用斷路器,禁止使用隔離開(kāi)關(guān)切斷負荷電流。
    (2)斷路器兩側隔離開(kāi)關(guān)的拉、合順序。當送電線(xiàn)路停電時(shí),應先拉開(kāi)斷路器,然后拉開(kāi)線(xiàn)路側隔離開(kāi)關(guān),很后拉開(kāi)母線(xiàn)側隔離開(kāi)關(guān)。送電時(shí)操作順序與此相反。
    (3)變壓器停電時(shí),先拉開(kāi)負荷側斷路器,后拉開(kāi)電源側斷路器。送電時(shí)操作順序與此相反。
    (4)母線(xiàn)送電前,應將該母線(xiàn)的TV投入;母線(xiàn)停電前,應先將該母線(xiàn)上的所有負荷都轉移完后,再將該母線(xiàn)的TV停止運行。倒母線(xiàn)操作時(shí),母聯(lián)斷路器應合上,確認母聯(lián)斷路器已合好后,再取下其控制熔斷器,然后進(jìn)行母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)的切換操作。母聯(lián)斷路器斷開(kāi)前,應檢查負荷已全部轉移,母聯(lián)斷路器電流表指示為零,再拉開(kāi)母聯(lián)斷路器。
    (5)環(huán)網(wǎng)的并、解列操作。合環(huán)操作時(shí),先要進(jìn)行定相,合環(huán)后各元件不能過(guò)負荷,各節點(diǎn)電壓不超過(guò)規定值,繼電保護裝置應適應環(huán)網(wǎng)的運行方式;解環(huán)操作時(shí),解環(huán)后各元件不應過(guò)負荷,各節點(diǎn)電壓不超過(guò)規定值,繼電保護裝置應適應解環(huán)的運行方式。
    (6)僅有熔斷器和隔離開(kāi)關(guān)電路的操作。送電操作時(shí),先給上熔斷器,后合入隔離開(kāi)關(guān)。停電操作順序與此相反。

短路電流的原因、后果

        造成短路的主要原因是電氣設備載流部分的絕緣被損壞。引起絕緣損壞的原因有：各種形式的過(guò)電壓，如直接遭受雷擊等;絕緣材料的自然老化和污損、運行人員維護不周及直接的機械損傷等。

        電力系統其他一些故障也可能直接導致短路,如輸電線(xiàn)路斷線(xiàn)和倒桿事故、運行人員不遵守操作技術(shù)規程和安全規程而造成錯誤操作、鳥(niǎo)和小動(dòng)物等跨接裸導體等,都可能造成短路。電力系統發(fā)生短路時(shí)所產(chǎn)生的基本現象是短路回路的電流急劇增大,此電流稱(chēng)為短路電流。短路電流可能達到正常工作電流的幾倍到幾十倍,甚至更大,值可達到幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)安。短路電流基本上是感性電流,其將產(chǎn)生去磁性的電樞反應,使發(fā)電機的端電壓下降,同時(shí)短路電流通過(guò)線(xiàn)路等設備時(shí)還增大了電壓損失,因而在電流增大的同時(shí)系統電壓將大幅度下降。

短路時(shí)的上述基本現象將引起下列嚴重后果:
    (1)短路時(shí)往往會(huì )有電弧產(chǎn)生,它可能燒壞故障元件本身。
    (2)巨大的短路電流通過(guò)導體時(shí),一方面會(huì )造成導體過(guò)熱甚至熔化,以及使絕緣體損壞;另一方面,還將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力作用于導體,使導體和設備變形或損壞。
    (3)短路時(shí)系統電壓將大幅度下降,特別是靠近短路點(diǎn)處電壓降低很多,可能影響部分或全部用戶(hù)的供電。
    (4)電力系統中短路時(shí),系統功率分布的突然變化和電壓的嚴重下降,可能破壞各種電廠(chǎng)并聯(lián)工作的穩定性,使整個(gè)系統被解列為幾個(gè)異步運行的部分。這時(shí)某些發(fā)電機可能過(guò)負荷,因此必須切除部分用戶(hù)。短路時(shí)電壓下降得越大,持續時(shí)間越長(cháng),破壞整個(gè)系統穩定運行的可能性越大。

母線(xiàn)的選擇

(1)形式的選擇。
        常用的母線(xiàn)材料有銅和鋁。銅的電阻率低，耐腐蝕、機械強度大，是性能良好的導電材料，但價(jià)格貴，所以銅母線(xiàn)多用在工作電流大、位置狹窄的發(fā)電機、變壓器出線(xiàn)處或對鋁有嚴重腐蝕的場(chǎng)所。鋁的價(jià)格低，使用普遍。一般屋外配電裝置使用鋼芯鋁絞線(xiàn)或硬鋁管形母線(xiàn)；屋內配電裝置均使用硬母線(xiàn)，其截面有矩形、槽形和管形。
        矩形母線(xiàn)散熱較好，有一定機械強度，方便安裝，廣泛使用于4000A以下的配電裝置中。為減小集膚效應，單條矩形母線(xiàn)的截面不超過(guò)1250mm2。槽形母線(xiàn)機械強度較好，載流量較大，集膚效應較小，一般用于4000~8000A的配電裝置中。管形母線(xiàn)集膚效應系數小、機械強度較高，管內可通水或通風(fēng)冷卻，而且圓管表面曲率較小、均勻，故電暈放電電壓高,因而常用于8000A以上的大電流和110kV及以上的高電壓配電裝置中。

(2)母線(xiàn)截面的選擇。
        對于匯流主母線(xiàn)和較短母線(xiàn)，只按母線(xiàn)長(cháng)期發(fā)熱允許電流來(lái)選擇，其余母線(xiàn)的截面一般按經(jīng)濟電流密度選擇。

1)按導體長(cháng)期發(fā)熱允許電流選擇。
        導體所在回路中最大持續工作電流Imax應不大于導體長(cháng)期發(fā)熱的允許電流Ial,即Imax≤Ial式中,Ial———在實(shí)際環(huán)境溫度下導體長(cháng)期允許電流,Ial=KθIn;In———在25℃時(shí)的允許電流,即額定電流;Iθ———溫度修正系數,其值可查《電力工程設計手冊》。

2)按經(jīng)濟電流密度選擇。
        對于年平均負荷較大、母線(xiàn)較長(cháng)、傳輸容量較大的回路(如發(fā)電機、變壓器出線(xiàn)等),均應按經(jīng)濟電流密度選擇母線(xiàn)截面。按經(jīng)濟電流密度選擇的母線(xiàn)可使其年計算費用降低。經(jīng)濟電流密度與導體的材料和最大負荷年利用小時(shí)數有關(guān)。