ZFDT8100／23／32型放顶煤端头液压支架由端头前置架和端头后架（原端头支架中的主架）组成，两者在结构和功能方面是完全独立的。后架与过渡支架并排布置，主要负责自煤壁线向后覆盖前后部刮板机机头和转载机机尾的全长近10m范围内的支护，也保证了三机配套关系。前架主要负责推移转载机和拉移后架，也实现了煤壁线以前约5m范围内的机械化支护。
前架为四柱掩护式结构，倒置式布置，底座为封底式刚性龙门结构，底板为封闭式箱形结构，可增大接触面积和便于铺设转载机，左右箱座之间在上部用箱形横梁刚性地连接在一起呈龙门状。顶梁为整体式结构并带有抽屉式伸缩梁，在移架的过程中，当前后架之间出现间歇空顶时，便可由伸缩梁进行临时支护。后架为单摆杆式多梁体、多缸体的铰接结构。转载机铺设在端头支架底座上，其中心线与端头支架中心线一致，转载机推移中部槽与前架底座通过销轴等连接，随前架的推移带动转载机一起实现向前移动。端头前架与后架通过两个推移千斤顶连接。在28MPa泵站工作压力下可实现2×610＝1220kN的拉力和2×880＝1760kN的推力，前后架互为支点、互为导向、交替推移。
使用前置架后的端头支护方式，取消副架。产生的支护空缺由一副ZGF4000／16／30过渡支架代替，同时去掉了主副架推移梁。
3．2前置式端头支架的前移流程
①推转载机与前置架。操纵控制阀组，降下前置架立柱，使端头后架与前架之间的推移千斤顶同时伸出，转载机和前置架以后架为支点前移。
②拉后架。前置架和转载机前移到位后，伸出前置架前后立柱撑紧顶板，然后依次降主架立柱、收缩推移千斤顶，靠前置架与顶底板的摩擦力实现后架的前移。
3．3前置式端头支架受力分析
由于前置架与后架在布置上，支架的纵向中心线重合，推移千斤顶的作用力仅实现支架的前拉后推，不会使支架的各连接构件受扭矩和弯矩的作用，改善了转载机、支架结构件的受力状况，从根本上改变了原主副式端头支架支护的弊端。
4使用效果
通过两年来的生产实践，使用前置式端头支架支护具有极大的优越性：
①运输顺槽超前支护段部分动压集中区支护通过端头前架得以加强并实现了机械化，提高了生产效率，减小了劳动强度，增大了支护强度。由于端头支架前移过程中，避免了转载机的扭曲变形和损坏等，节约了大量的时间和材料费用。有效地降低了生产成本。且转载机在前移端头支架时可以正常运转，从而提高了设备开机率，为工作面生产赢得了有效的生产时间。按原支护影响最低程度计算，前置架应用后每进一刀可节省时间30min，多割煤30m，采放煤量317t，每年可多生产原煤76万t。
②前置式端头支架的宽度是原主副式端头支架宽度的二分之一，支架前移时无需扩帮，消除了主副架支护时必须的扩帮工序，降低了工人劳动强度，减少了端头作业的劳动力投入。且采煤机割煤不再受端头支架立柱和底座的影响，直接将端部作业产生的浮煤装入前部刮板机。
③前置架的外形尺寸相对比原主副架要小得多。其购置成本较低。前置架在工作面搬家时无论是安装、回撤还是运输，都要安全、方便、快捷。前置式端头支架外形尺寸的改变，使运输顺槽的净断面由原来的12．1㎡降至10．1㎡，每米掘进费用降低400余元。
5结语
前置式端头液压支架采用前后相对独立的支架组合形式，结构合理，技术参数可靠，能够很好满足端头部三机配套关系，支架稳定性好，移架速度快，操作便捷，完全适应砚北煤矿急倾斜特厚煤层水平分层综放工作面开采的要求，在综采或综放工作面端头支护中具有广泛的推广应用价值。当与宽度较大的转载机配套使用时，其结构需要进一步改进，以满足运输条件的需要。
参考文献
［1］王国法．液压支架技术［M］．北京：煤炭工业出版社，1999
作者简介：
张健，男，1976年出生。甘肃通渭人，工程师，现任砚北煤矿动力运行部副部长。
刘家峡水电厂＃1发电机出口断路器安装及应用
赵力
（刘家峡水电厂 永靖 731600）
摘要：本文介绍了发电机出口断路器（以下简称GCB）的安装使用状况。并介绍刘家峡水电厂通过1＃发电机组出口断路器的安装，解决刘家峡水电厂多年来机组空转耗水大的问题。缓解了机组空转时转轮的导叶汽蚀，从而认发电机出口设置断路器能搞高系统的安全性、简化运行方式，方便调试维护，为刘电厂产生明显的经济效益。
关键词：发电机断路器 安装 应用 经济效益
1刘家峡水电厂电气主接线概况
刘家峡水电厂是我国第一座百万千瓦级的水力发电厂，全厂共有五台机组，目前装机总容量为1350MW（其中：1＃、3＃机组：2×260MW；2＃、4＃机组：2×255MW；5＃机组：320MW）；电站以220kV、330kV两级电压接入西北电网，五台机组均采用发电机一变压器单元接线、1＃～2＃机组电压升压至220kV后与2条出线采用双四角形接线方式：3＃～4＃机组电压升压至330kV进入GIS开关站后采用双母线接线方式，5＃机组升压至330kV后与联络变、刘炳出线构成三角形接线，联络变将330kV和220kV连接在一起。
2未安装发电机断路器前存在的主要问题
刘家峡水电厂发电机组均采用发电机一变压器单元接线，发电机与变压器之间采用大电流母线联结，机组均未安装发电机断路器。
每年的黄河来水的枯水期也是电厂设备的检修期，检修、生产及其他用电都将大幅增长，一台机组运行只能投入一台厂用变，无法满足此时厂用负荷增加的供电要求，因此刘家峡水电厂多年来的最小运行方式为两台机。同时，在黄河的枯水期，受防凌要求的限制，刘家峡水电厂的负荷很低。在上述情况下，机组在空载和带低负荷工况下运行，由于导叶开口小，内外压差大，长期在空载开度下运行，对于导叶的端面和立面间隙汽蚀磨损加剧，也会引起转轮叶片正面出口边靠近上冠区和叶片进口背面靠下环处较严重的汽蚀磨损。因此，有必要寻找良好的途径解决或减小因空转耗水造成的电量损失。
3项目的必要性
（1）我厂的机组在小负荷运行时切开一台发电机，由主变压器倒供厂用系统，节约机组空转耗水。
（2）满足厂用系统的分段运行及负荷需求。
4项目的可行性
为行之有效地解决目前电站存在的上述问题，厂技术人员不断摸索解决上述问题的有效途径，随着发电机断路器制造技术的引进与快速发展，2003年，经电站技术人员与设计院专家共同研究、调研，一直认为在刘家峡电厂1＃机组安装发电机断路器具有可行性：
（1）美国、英国、法国等发达国家在电厂设计中，其大容量发电机出口均考虑装设GCB。目前国内电厂采用GCB或发电机负荷开关电厂主要有天津蓟县、辽宁绥中、伊敏电厂、沙角C电厂（3×600MW）、上海外高桥电厂（2×900MW）、天津盘山（2×600MW）、葛洲坝水电厂、二滩水电厂、李家峡、天生桥等工程。从其多年的运行经验来看，产品的质量和性能是过关的。我厂在大型水电机组出口安装GCB是可行的。
（2）我厂的＃1发电机出口母线安装处空间大，对此处的母线进行适当改造，以满足发电机断路器安装后的外形尺寸及检修空间需要，因此具有可行性。我厂＃1发电机额定电压为15．75kV、电流为10386A，稳态短路电流为63kA，目前国内尚无满足上述断路容量的断路器。国外也仅有ABB、GEC—ALSTHOM、MITSUBISHI等几家知名大公司有能力生产。随着电力设备制造技术的发展，20世纪80年代ABB等公司推出以SF6气体为灭弧介质的GCB，它运用SF6自灭弧原理，当动触头分开时产生电弧来加热SF6气体，使其膨胀形成熄弧所需气体，同时电流流过固定触头内的线圈产生磁场，引起电弧旋转分离，保证荷载触头与灭弧触头正常工作。SF6型GCB目前在国内外电厂有大量的使用，它额定电流可达24000A，开断能力160kh，而且结构紧凑，故障率更低（＜0．3％＝，还可以集成CT、PT、接地开关等设备，成为多功能的组合电器。
综上所述，目前国外GCB的技术发展十分迅速，各大公司竞相开发革新技术，从原来的少油型向SF6型和真空型断路器发展，体积越来越小，额定电流和开断电流越来越大。机械寿命高达10000次以上，随着研发能力及制造技术的提高，GCB配置保护将更趋完善，可靠性更高故障率更低。
（3）拟采用国外的同类产品以满足我厂断路器安装的技术参数要求。如ABB公司生产的HE型SF6断路器，可以满足我厂断路器安装的参数要求。
（4）电站的水轮机组均安装在地下厂房，受机组出口安装空间的限制，所选购的产品必须满足安装现场有限空间的要求和限制，能够满足基本参数要求
5装设GCB技术分析
5．1提高系统安全性和稳定性
200 MW及以上的机组采用的发电机与变压器组的单元接线方式的优点在于省去了GCB，同时也省去了相应的继电保护。但是这种简化的接线方式却使得发电机、变压器和系统的稳定运行在很大程度上要取决于主变高压侧的高压断路器运行可靠性的影响。当高压断路器在正常运行中，在执行解列或并车操作时、在事故状态下的动作过程中，如果发生一相或二相断路器因拒动、误动或断口绝缘击穿而导致非全相分、合闸状态时，则电网的安全稳定运行将会受到严重的威胁，极有可能因非全相运行而造成变压器绝缘损坏甚至起火烧毁，发电机转子因负序电流作用而使绝缘损坏甚至起火烧毁、系统稳定性遭受破坏而解列造成大面积停电等重大事故的发生。事故原因是因为高压断路器本体、操作机构、控制回路故障和运行人员处理不当等所引发的重大事故。发电机和变压器的损坏，不仅会使整个系统的安全性和稳定性受到严重影响，而且将造成巨大的经济损失。如果装设GCB完全能够减少事故的发生，GCB可在50～60ms内把机组与故障点分开大大缩短事故时间，从而有效地保护机组，保证电力系统的长期稳定运行，所以采用GCB将提高系统运行的安全性和稳定性。
5．2保护发电机及主变压器
当发电机带不平衡负荷运行、内部或外部发生不对称短路时均会对发电机产生很严重的机械和热应力，这种故障电流及其非全相运行的负序分量所引起的热应力加在发电机转子的阻尼绕组上，会产生异常的高温而使发电机转子严重受损。除此以外，高压断路器的合、分闸不同期，避雷器的损坏，架空线或GIS连接套管上行波反射造成的接地故障都会对发电要造成影响，GCB可以迅速切除这些故障，使得发电机免遭损坏。但如果没有装设GCB，发电机会持续提供不平衡负载给故障点，直到灭磁装置起作用。由于灭磁过程往往会持续几秒钟时间，甚至会超过10s，从而导致发电机严重的损坏。
虽然GCB不可能避免系统内某一故障的发生，因为该故障可能是某一设备固有的弱点或是外部原因所造成的，然而GCB可以减少加在设备上的各种应力和故障所造成的损坏程度。作为一个例子，假设变压器高压侧套管对地发生故障，系统故障电流可以被高压断路器切断，如果没有GCB，发电机会不断地把电流送到故障点，直到灭磁设备起作用。一般灭磁时间均需5～20s不等，特别是对那些在主变高压侧的故障，在最初的40ms内，燃弧电流来自系统侧和发电机侧，变压器油箱内部压力上升极其迅速。40ms时，高压断路器把系统与故障点分开，燃弧电流只由发电机供给，如果没有GCB，发电机会把一个因为灭磁而衰减的电流源源不断的送到燃弧点，并维持几s的时间，变压器油箱内部压力最终上升至发生爆炸的极限压力，从而引发变压器油箱爆炸。如果应用GCB，在60ms时GCB动作切断发电机故障电流，压力就可以被限制在发生爆炸的压力以下，变压器就可避免发生爆炸。由此可见，采用GCB能够保护主变压器。
5．3提高保护选择性
当发电机侧发生故障时，GCB动作将故障点与系统隔离，避免了厂用电事故切换，简化了厂用电源的控制保护接线，降低了保护动作的连锁复杂性。当主变压器侧故障时，GCB可以迅速切除，使得发电机、主变压器和厂用高压变压器处于各自独立的保护范围内。
5．4方便调试和改善同期条件
GCB之所以能执行机组所需的全部操作任务，是因为它的位置处在回路中最恰当的地方，可以在不中断厂用电源的情况下将发电机断开，这样运行人员也减少了操作，避免了出错的可能性。
6项目实施的主要内容
我厂＃1发电机出口母线处有足够的空间，对该处的母线进行适当改造（委托设计院进行设计），将发电机出口断路器安装在母线Ⅰ、Ⅱ段之间。
对所选的断路器提出以下技术要求：
（1）安装的出口断路器应能够承载发电机最大电流，并长期可靠运行。
