电气设备概述：发电厂和变电站

电能具有生产与消费同时进行的特点，需要发电厂和变电站时刻根据负荷变化，及时地进行必要的调整及操作。为满足上述要求，在发电厂变电站中装设了大量的电气设备，其主要电气设备可分为以下几种。

一次设备。直接生产和输配电能的设备称为一次设备。电能由发电机发出，经过一系列的一次设备直接送到用电器，从而完成电能的生产与使用的全过程。一次设备主要包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、限流电抗器、母线电缆和互感器等。

二次设备。对一次设备的工作进行监察测量控制和保护的辅助设备，称为二次设备。二次设备主要包括仪表、信号、继电器和自动控制设备等。

电气主接线。在发电厂和变电所中，为了适应各种运行方式需要，将各种电气设备根据要求按着一定次序连接成为固定的电路。一次设备所连成的电路称为一次电路或电气主接线。使用国家规定的图形符号按工作顺序，详细地表示出一次电路中各种电器设备之间实际连接的图纸，称为一次接线图或主接线图。常用电气设备的图形符号参见表1-1。

表1-1　常用电气设备的图形符号

主接线图通常画为单线图形式，如图1-10所示。

图1-10　电气主接线图(www.xing528.com)

在三相交流电路图中，只绘制出一相电气设备连接情况的电路图称为单线图。由于三相交流电路中，三相的设备绝大部分是按照三相对称方式连接的，所以单线图能够简单清晰明了地表示出电气设备的实际连接情况。为此，单线图是一次电路图通常使用的图纸。

图1-10是某发电厂的电气主接线图。电能从发电机G1、G2送到10kV母线，在经母线将一部分电能通过隔离开关、断路器、限流电抗器和电力电缆送到用户；另一部分电能通过主变压器T1、T2送到110kV母线，由高压输电线路送向远距离用户。

在各种电压等级的配电装置中，为满足正常运行和检修以及故障等不同的运行方式的需要，安装了断路器、隔离开关、限流电抗器等各种电气设备。各种电气设备的主要作用如下。

（1）断路器（QF）。断路器是用在高压电路正常或故障状态下接通与断开电路的专用电器。断路器的触头部分装有特殊的灭弧装置。灭弧装置能够迅速的熄灭在切断电路过程中触头间的电弧，使电路可靠迅速的断开。电力系统运行中如果发生系统故障，则由继电保护装置动作，自动断开断路器，使故障点与系统正常部分断开，以保持电力系统的正常部分继续运行。

（2）隔离开关（QS）。隔离开关的触头部分没有特殊的灭弧装置，它不能可靠地熄灭在切断电路过程中触头间所产生的电弧。隔离开关主要起隔离电压和切换电路的作用。隔离开关一般应于断路器串联接入电路，在经常的操作中是用断路器切断电路之后，再拉开隔离开关，使隔离开关起隔离电压的作用；只有在特殊规定的回路电流很小（如电压互感器回路等）时，才允许隔离开关拉合电路。

（3）限流电抗器。限流电抗器实质上是大容量的空心电缆线圈。由于它具有很大的电抗值，将它串入供电线路之中，当线路侧发生短路故障时，由于总电抗的增大，所以能使短路电流受到限制，并保持母线具有较高的残压。例如图1-10中K2点发生短路故障，由于电抗器L1的作用，使得10kV母线具有较高的电压，从而减轻对非故障线路正常供电的影响。

（4）母线。母线起着汇总和分配电能的作用。例如在图1-10所示的主接线图中，发电机1G、2G发出的电能汇总于10kV母线W1或W2，在经母线送往变压器T1、T2和各馈线电路。

在主电路中，任意一条进线或出线支路，主要由断路器，隔离开关和连接线构成。例如电缆线路L1是由母线隔离开关（QS1）和相应的连接线构成。当线路断路器QF1需要停电检修时，运行人员首先要拉开断路器QF1，再拉开线路侧隔离开关QS3，最后来开母线侧隔离开关QS1（或QS2），使断路器处于不带电状态。然后再已停电的断路器QF1两侧接入三相短路接地线并做好其他有关安全措施。随后便可以进行断路器QF1的检修工作。如果电缆线路L1线路侧K2点发生相间短路故障，发电机要向短路点K2供很大的短路电流（可达数千安或数万安），这时电缆线路L1的继电保护装置动作，自动跳开断路器QF1，使短路故障点K2与系统正常部分隔离，保证除电缆线路L1的之外的其他部分正常工作。当采用W1母线工作，W2母线备用方式运行，如果10kV母线K1点发生相间短路故障，则与短路故障点K1接通的所有电源回路的断路器，会在继电保护装置的作用下自动跳闸，在10kV母线停电。随后，可通过道闸操作将已跳闸的各进出线支路接到W2母线上，用隔离开关将故障点K1与W2母线隔离，利用W2母线恢复送电。

运行人员对电气设备的监视、控制、调整等工作，是在专用的主控制室进行。主控制室内安装有许多控制屏和继电保护屏以及自动装置屏，屏上装有各种测量、监察、保护、控制、调整和信号等设备，运行人员通过这些设备实现监察测量控制与保护动作。