煤矿井下主变电所电气设备有什么?

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起/备电源引接、厂用电接线及其电压等级方案确定
水洞沟电厂的起动/备用电源引自附近330kV变电所110kV母线,由于当地容量电费收取较高,所以考虑如下两种起/备变引接方案来比较：一是采用装设设发电机出口断路器及一台小容量备用停机变方案,机组正常起动、停机电源由厂内750kV母线倒送,停机备用电源由停机变提供；二是不设发电机出口断路器,装设一台起动/备用变压器方案,机组起动、停机电源均由厂外110kV母线提供.
目前,600MW（660 MW）汽轮发电机组配置空冷及烟气脱硫设施的电厂厂用电母线多采用单母线接线,电压有6kV 、10kV和10kV/3kV等几种.电压的选择原则是结合工程具体情况,即厂用电负荷统计结果,和厂用电动机的容量,综合考虑在厂用系统最大运行方式下、电动机起动和自起动时母线电压的波动范围,同时限制母线短路电流在适合的水平.
本工程厂用负荷的特点是：
1）本工程采用间接空冷机组,以循环水泵替代了空冷风机,且采用汽动给水泵,较常规直接空冷机组负荷显著减小.
2）最大单台辅机容量不大.全厂单机容量最大的电动机是引风机,容量5200kW.本期锅炉给水系统采用2台50%容量的汽动给水泵（工作泵）,1台3500kW电动给水泵（启动泵）,相对采用三台容量10000 kW电动给水泵作为工作泵的方案,本期给水泵起动时,对厂用母线电压降的影响较小.
3）成组起动的高压电动机容量较大.机组辅机和本期锅炉制粉系统的电动机容量较大.经统计,针对这种特殊情况,厂用负荷分配分析如下：方案一工作变单分支成组自起动电动机容量为16528 kW,公用变成组自起动电动机容量为16385 kW,备用停机变变单分支成组自起动电动机容量为15703 kW；方案二工作变单分支成组自起动电动机容量为24955 kW,备用停机变单分支成组自起动电动机容量为15703kW；方案三工作变单分支成组自起动电动机容量为24955 kW,起动备用变单分支成组自起动电动机容量为24955kW.
故电动机在母线短路时的反馈电流较大；电动机成组起动时,对厂用母线电压降的影响较大.
通过以上对厂用负荷的分析,以及详尽的计算（详见下文分析）,本工程厂用电采用单母线接线,可采用6kV一级电压或10kV一级电压,短路水平40kA.发电机出口断路器设置与否将结合以下三个方案进行分析：


5 厂用电接线方案技术经济比较
根据本扩建工程起备电源引接条件,厂用电接线方案一每台机设一台6kV分裂变、一台双卷变,发电机出口设断路器,设一台小容量的停机变；方案二设一台10kV分裂变,发电机出口设断路器,设一台小容量的停机变；方案三每台机设一台10kV分裂变,无发电机出口断路器,设一台厂高变同容量的起备变.
5.1 发电机出口断路器（GCB）特点
发电厂装设GCB的主要作用是在于简化运行操作程序,快速切除故障,减小发电机和变压器的事故范围,简化厂用电切换及同期操作、提高可靠性,方便调试和维护.
目前,我国的600MW机组火力发电厂中,大部分未装设发电机出口断路器,而设有专用的起动/备用变压器.主要原因是由于发电机巨大的额定电流和短路电流以及开断电流的直流分量高,使得GCB制造困难,造价昂贵.而针对当地容量电费收取较高的情况,GCB投资可通过降低启备变容量、节约容量电费来实现回收.
5.2 装设发电机出口短路器（GCB）的优越性
5.2.1 简化厂用电切换操作程序
在不设GCB的发电厂,在发电机正常起动时,首先通过起动/备用变压器获得起动电源,当发电机起动完毕并带一定负荷后,再通过厂用切换装置切换到厂用工作变压器供电；发电机的停机过程与之相反.因此,其正常起、停机组不可避免的要进行厂用工作变压器与起动/备用变压器之间的并联切换.当采用GCB后,发电机组的起停电源是经过主变压器到送电至厂用工作变压器获得,从机组起动一直到发电机并网发电,整个过程无需厂用电源切换.只有当厂用工作变压器发生故障或主变压器故障时,才需要厂用电源切换.简化了厂用电的操作、运行.
5.2.2 提高发电机及主变、厂高变的保护水平
采用GCB后,不论是在发生操作故障或在系统振荡时,还是在发电机或变压器发生短路故障时,都将提高保护切除故障的选择性,从而提高机组运行的安全、可靠性.
在发生操作故障或在系统出现振荡时,将引起发电机和电网之间的功率波动,不平衡电流引起发电机转子绕组过热.故障发生后,断开GCB即可,而无需厂用电切换.待故障消失后,发电机与电网之间又可以通过GCB快速恢复连接,避免了由于厂用电源切换造成的停电事故.同样,当发电机发生内部故障时,GCB可以在不切换厂用电源的条件下切除发电机内部故障,保证了安全停机.
750kV高压断路器一般不设机械联动,发生非全相操作的概率较大,而高压断路器的非全相操作（运行）会在发电机定子上产生负序电流,而发电机转子承受负序磁场的能力是非常有限的（发电机故障状态下的负序运行限制（I2/TN）2t约为8秒）,严重时会导致转子损坏.目前,GCB在设计和制造中都考虑了三相机械联动,防止了非全相操作的发生.
另外,GCB的快速动作特性,也是保证发电机组安全的重要原因.GCB的固有动作时间连同保护动作时间约为四个周波,当发生故障（如单相或两相故障）时,GCB会在最多四个周波内切断发电机侧的短路电流,有效地避免了对发电机组的损害.若没有GCB,发电机会继续提供不平衡电流,直到灭磁过程完成,而灭磁过程可能会持续5～20秒,在此期间发电机会遭到不同程度的损坏.
5.2.3 节约了厂外110kV起备电源用电,由此节省了大量的容量电费,长期运行经济性好.
5.3 装设发电机出口断路器（GCB）带来的问题
5.3.1 可靠性降低
发电机出口与主变之间串接出口断路器后,发电机变压器回路的可靠性要比无出口断路器时下降,发电机出口断路器故障或检修时将影响整个机组的运行.
5.3.2 设备布置较紧张
GCB须安装于发电机与主变间封母处,造成汽机房内A排通道狭窄,不利于检修及运行维护.
5.4 技术经济比较
根据工艺专业所提负荷,结合各种不同电压等级及厂用电接线方案,针对发电机出口是否装断路器,本专题对三种厂用电接线方案进行详细技术经济比较：
5.4.1 三个方案的短路电流、电动机起动压降及设备选择
表2 方案一的短路电流、设备选择见下表
序号 项 目 厂高变 公用变 停机变
一 变压器参数
容 量 50/31.5-31.5MVA 25MVA 31.5MVA
型 式 有载调压分裂变 有载调压双卷变 有载调压双卷变
阻 抗 19% 9.5% 9.5%
二 电压等级 6kV 6kV 6kV
三 短路电流、起动压降计算值
0秒知虎电流周期分量的起始有效值 37.23kA 33.60kA 32.85kA
0.07秒短路电流周期分量有效值 31.76kA 31.16kA /
短路冲击电流 97.74kA 88.10kA 85.94kA
最大电动机启动时,母线电压 89.99% 92.60% 92.38%
成组自起动电压（《厂用技规》要求65～70%） 76.83%
（失压自起动） 77.03%
（失压自起动） 79.10%
（成组自起动）
四 开关柜选型
进线开关额定电流 3150A 3150A 3150A
开关额定开断电流 40kA 40kA 40kA
开关额定动稳定电流 100kA 100kA 100kA
电缆热稳定截面 120mm2 120mm2 120mm2
表3 方案二的短路电流、设备选择见下表
序号 项 目 厂高变 停机变
一 变压器参数
容 量 70/45-45MVA 31.5MVA
型 式 有载调压分裂变 有载调压双卷变
阻 抗 15% 9.5%
二 电压等级 10kV 10kV
三 短路电流、起动压降计算值
0秒短路电流周期分量的起始有效值 36.98kA 31.74kA
0.07秒短路电流周期分量有效值 32.32kA
短路冲击电流 97.06kA 80.04kA
最大电动机启动电压 93.61% 94.38%
成组自起动电压 80.43% 81.10%
四 开关柜选型
进线开关额定电流 3150A 3150A
开关额定开断电流 40kA 40kA
开关额定动稳定电流 100kA 100kA
电缆热稳定截面 120mm2 120mm2

表4 方案三的短路电流、设备选择见下表
序号 项 目 厂高变 起备变
一 变压器参数
容 量 70/45-45MVA 70/45-45MVA
型 式 有载调压分裂变 有载调压分裂变
阻 抗 15% 14%
二 电压等级 10kV 10kV
三 短路电流、起动压降计算值
0秒短路电流周期分量的起始有效值 36.98kA 37.37kA
0.07秒短路电流周期分量有效值 32.32kA 30.12kA
短路冲击电流 97.06kA 94.40kA
最大电动机启动时,母线电压 93.61% 90.41%
成组自起动电压（《厂用技规》要求65～70%） 80.43% 78.43%
四 开关柜选型
进线开关额定电流 3150A 3150A
开关额定开断电流 40kA 40kA
开关额定动稳定电流 100kA 100kA
电缆热稳定截面 120mm2 120mm2

高爆柜，低压馈电柜，干变或移变

防爆开关，高压变压器等