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1 簡況
（1）開泰實業(yè)公司的發(fā)供電系統(tǒng)的一次接線圖如圖1所示。有兩臺35/6kV主變壓器，4臺6kV發(fā)電機，6kV系統(tǒng)共有8段母線。在各臺發(fā)電機和主變之間共接有7臺限流電抗器，用以限制聯(lián)網(wǎng)運行情況下的短路電流，保證系統(tǒng)安全運行。
圖1 一次系統(tǒng)圖
（2）限流電抗器的問題
圖1中有7臺限流電抗器，每臺電抗器僅在數(shù)年發(fā)生一次的短路情況下起約0.1秒鐘的限制短路電流的作用，但平時卻一直接在電路之中，持續(xù)產(chǎn)生以下負(fù)面效應(yīng)：
① 產(chǎn)生巨大的有功和無功損耗，直接影響企業(yè)經(jīng)濟效益；
② 增加母線電壓波動、影響供電質(zhì)量；
③ 對人員和設(shè)備產(chǎn)生電磁場污染，可引起附屬設(shè)備的渦流發(fā)熱和二次設(shè)備放電打火等異?，F(xiàn)象或附加事故。
（3）改進措施
如圖2所示，給限流電抗器XK上并聯(lián)DDX1短路電流限制器。正常運行情況下，電抗器的阻抗為幾百mΩ，而DDX1短路電流限制器回路相當(dāng)于一個短路銅排，阻抗僅約20μΩ，電抗器阻抗是DDX1的阻抗的1萬余倍，負(fù)荷電流幾乎全部從DDX1流過,電抗器被短接，不起作用。從而，在正常運行時，就消除了電抗器的所有的負(fù)面作用,成為“無損耗限流裝置”?？商岣吖╇娰|(zhì)量，減小電壓波動，還可消除電抗器的巨大的有功和無功損耗，節(jié)能減排，為企業(yè)贏得高額的經(jīng)濟效益。在發(fā)生短路的情況下，在短路電流開始上升的瞬間，DDX1超高速開斷，將電抗器XK瞬間投入,發(fā)揮其限制短路電流的作用，從而取得一石二鳥之功。
圖2 原理接線圖
2 以聯(lián)絡(luò)Ⅳ線電抗器為例所計算的技改效益
2.1 節(jié)能效益
以聯(lián)絡(luò)Ⅳ線電抗器加裝DDXK1為例,技改效益如下：
（1) 消除電抗器的有功損耗
以圖1中4#發(fā)電機通過聯(lián)絡(luò)Ⅳ線給6kV乙段母線供電為例：
聯(lián)絡(luò)Ⅳ線電抗器型號為XKSGKL-6-2500-15%，額定電壓6kV，額定電流2500A，電抗率為15％，
阻抗Z=(Uφ/IH)×15%≈0.208Ω，
三相容量Q =3IH2Z≈3900kVA，
有功損耗約為2.5%Q≈97.5kW。
電抗器每年滿負(fù)荷運行時損失電能W1=(97.5×365×24)kWh≈85.4萬 kWh。
設(shè)電抗器負(fù)荷系數(shù)為為70%：則電抗器每年時損失電能59.8萬 kWh。
電抗器每年有功損失按銷售電價0.5元/ kWh計算合人民幣約¥30萬元。用DDXK1旁路該電抗器，則每年可為公司節(jié)約30萬元的電費。
（2) 消除電抗器的無功損耗
設(shè)4#發(fā)電機通過聯(lián)絡(luò)Ⅳ線帶2000A負(fù)荷,若沒有限流電抗器，負(fù)荷的功率因數(shù)為1.0，則發(fā)電機帶有功負(fù)荷21825kW, 但加限流電抗器后,電抗器輸出端電壓降低，電抗器后實帶有功負(fù)荷減小為P=
=
≈21681.8kW，即由于限流電抗器的存在，使發(fā)電機實帶有功負(fù)荷減少△P=S-P=143.2kVW。即由于電抗器的存在使4#發(fā)電機每年少向乙段母線送電量ΔW =(143.2×365×24)kWh=125.4萬 kWh。按銷售電價0.5元/ kWh計算，則每年因電抗器無功帶來的少送電損失合人民幣62.7萬元。
（3）聯(lián)絡(luò)Ⅳ線電抗器技改總效益
綜上所述，用DDX1旁路聯(lián)絡(luò)Ⅳ線電抗器的節(jié)能總效益為：每年可節(jié)電（有功損耗）約60萬 kWh，合人民幣30萬元；可消除無功、增加發(fā)電機輸出125萬kWh，為企業(yè)增加收入62.7萬元。即企業(yè)每年總經(jīng)濟效益約為93萬元，長期受益。
以上所節(jié)約的60萬 kWh有功電量相當(dāng)于發(fā)電廠節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤180噸，相當(dāng)于減少CO2 排放618噸。企業(yè)可將此CO2減排指標(biāo)拿到碳交易所出售，為企業(yè)另外增加一筆收入。
2.2 技術(shù)效益
（1）減小母線電壓波動
電抗器對母線電壓質(zhì)量有影響，在大容量電動機啟動時，電抗器壓降大，母線電壓波動可達5%以上，致使電壓質(zhì)量指標(biāo)達不到標(biāo)準(zhǔn)要求。用DDX1旁路限流電抗器后，由電抗器引起的電壓波動消除了、電壓質(zhì)量提高，得以達到國標(biāo)所規(guī)定的供電指標(biāo)。
（2）消除電磁場污染及對周圍設(shè)備的干擾
限流電抗器在運行中會產(chǎn)生高幅值的工頻磁場，可引起附近二次儀表打火及附加發(fā)熱。用DDX1旁路電抗器后，可消除電抗器的電磁場污染，及對二次儀表的干擾，有利于環(huán)保和人體健康。
3. 全廠的技改效益
3.1 經(jīng)濟效益
對全廠的7臺限流電抗器全部采取并聯(lián)DDX1短路電流限制器的措施，則總技改效益如表1所示。
表1 用DDX1旁路限流電抗器的技改效益
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消除有功損耗效益 |
消除無功損耗效益 萬元/年 |
總經(jīng)濟效益 萬元/年 |
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減少電能 損失 萬kWh |
少燒 標(biāo)準(zhǔn)煤 t |
減排CO2 t |
經(jīng)濟效益 萬元 萬元/年 |
|||
|
聯(lián)絡(luò)Ⅰ線電抗器 |
13.7 |
41.1 |
141.6 |
6.9 |
7.8 |
14.7 |
|
聯(lián)絡(luò)Ⅱ線電抗器 |
13.7 |
41.1 |
141.6 |
6.9 |
7.8 |
14.7 |
|
聯(lián)絡(luò)Ⅳ線電抗器 |
59.8 |
179.4 |
618.0 |
30.0 |
62.7 |
92.7 |
|
熱電母聯(lián)電抗器 |
47.8 |
143.4 |
494.0 |
23.9 |
50.2 |
74.1 |
|
1#電抗器 |
13.7 |
41.1 |
141.6 |
6.9 |
7.8 |
14.7 |
|
2#電抗器 |
13.7 |
41.1 |
141.6 |
6.9 |
7.8 |
14.7 |
|
一次變母聯(lián)電抗器 |
47.8 |
143.4 |
494.0 |
23.9 |
50.2 |
74.1 |
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7臺合計 |
210.2 |
630.6 |
2172.4 |
105.4 |
194.3 |
299.7 |
由表可見，每年因消除電抗器的有功損耗的節(jié)電效益為105.4萬元，因消除電抗器的無功損耗而增加的供電效益為194.3萬元，每年的總技改效益約為300萬元。
3.2 其它技術(shù)經(jīng)濟效益
（1）減少電壓波動提高供電質(zhì)量
電抗器對母線電壓質(zhì)量有影響，如上所述，額定狀態(tài)下，會使母線電壓降低約1％，在大容量電動機啟動時，則電壓降落達更大，母線電壓波動可達5%以上，致使電壓質(zhì)量指標(biāo)達不到標(biāo)準(zhǔn)要求。用高速開關(guān)旁路限流電抗器后，由電抗器引起的電壓波動消除了、電壓質(zhì)量提高，得以達到國標(biāo)所規(guī)定的供電指標(biāo)。
（2）消除電磁場污染及對周圍設(shè)備的干擾
限流電抗器在運行中會產(chǎn)生高幅值的工頻磁場，可引起附近二次儀表打火，在臨近構(gòu)成閉合磁路的鋼筋混泥土的鋼筋中感應(yīng)渦流，使鋼結(jié)構(gòu)常年發(fā)熱，混凝土變酥，并升高了電抗器室內(nèi)的溫度。同時，工頻磁場對運行人員造成電磁場環(huán)境污染，不利于環(huán)保和人體健康。
用DDX1短路電流限制器旁路電抗器后，可消除電抗器的電磁場污染，電抗器本身不會發(fā)熱，電抗器附近的鋼構(gòu)件也不會發(fā)熱，有利于環(huán)保和人體健康。
