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1 系統(tǒng)現(xiàn)狀
?；瘓F6kV系統(tǒng)，為限制短路電流，分別在5#、6#、7#發(fā)電機出口各安裝了1臺限流電抗器：其中5#發(fā)電機出口的1#限流電抗器的型號為XKK-10/1500-8,6#、7#發(fā)電機出口的2#、3#限流電抗器型號為XKK-10/2500-8.其主接線圖如圖1所示。（紅色標(biāo)記位置為DDX1的安裝位置）
圖1 主接線圖
2. 限流電抗器對系統(tǒng)的不利影響及技改方案
2.1 限流電抗器對系統(tǒng)的不利影響
（1）影響供電質(zhì)量
限流電抗器僅在系統(tǒng)發(fā)生相間（兩相或三相）短路時才起作用，一般幾年遇到一次，但平時卻一直串聯(lián)在電路中，負(fù)荷電流流過電抗器時，在其上產(chǎn)生壓降，使母線電壓降低。當(dāng)負(fù)荷電流變化時，母線電壓隨之變化。大容量電動機啟動時，啟動電流為數(shù)倍到十幾倍額定電流，使母線電壓降低更多，影響供電質(zhì)量。按國家標(biāo)準(zhǔn)GB12325的規(guī)定，10kV及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%。但實際上母線壓降低有可能超過10%，直接影響企業(yè)的用電質(zhì)量。當(dāng)電抗器運行在額定電流70%左右時，電抗器線圈發(fā)熱嚴(yán)重，出現(xiàn)繞組過熱變色現(xiàn)象，嚴(yán)重的會導(dǎo)致電抗器絕緣破壞甚至爆炸，影響供電。
（2）有功損耗耗費大量電能
電抗器的繞組本身具有一定的電阻，電阻值大小和導(dǎo)線材質(zhì)、電抗器設(shè)計（因渦流影響使電流在繞組中不均勻分布，不能充分利用繞組通流截面而增加了等效電阻）等因素有關(guān)。負(fù)荷電流流過電抗器時，繞組發(fā)熱，相當(dāng)于一個大的電爐，耗費大量電能。廠家產(chǎn)品樣本標(biāo)注其有功損耗約占電抗器容量的1%，但實際產(chǎn)品的損耗可達2%或更大。
以2#、3#限流電抗器為例：電抗器型號為XKK-10/2500-8，三相容量Q =3IH2Z≈3468.75kVar，按有功損耗△Q=104.06kW、年運行時間8000小時，電費0.5元/ kWh計算，電抗器每臺每年損失電能W =104.06kW×8000小時×0.5元/kWh=41.62萬元。
進行同樣計算，1#電抗器每臺年損失電能24.94萬元；
3臺電抗器每年共損失電能41.62×2+24.94=108.18萬元。
（3）無功損耗影響功率因數(shù)和送出負(fù)荷
電抗器的電感串聯(lián)在電路中，負(fù)荷電流通過電抗器時除發(fā)熱外還產(chǎn)生電感壓降，降低了系統(tǒng)的功率因數(shù)（Cosφ）；
發(fā)電機在無電抗器時，在2500A額定電流下，可帶21.8MW有功負(fù)荷；在串電抗器之后，同樣在2500A額定電流下，無功增加，有功減少，母線實際送出的有功功率減少了，一臺電抗器每年因使發(fā)電機少帶有功負(fù)荷給造成損失計算如下：
加電抗器后，每相電抗器的電感壓降△U=0.185Ω×2500A=462.5V（按線電壓為
×462.5=801.05V）；電抗器后母線電壓為
=6.25kV,母線電壓降低0.05kV；因加電抗器使實際送出負(fù)荷減少×0.05×2500×0.8=173.2kW；
設(shè)發(fā)電機年滿負(fù)荷運行率為70%，一臺電抗器每年造成的少送出負(fù)荷損失為0.7×173.2×8000×0.5=48.49萬元
對1#電抗器進行同樣計算，一臺電抗器每年造成的少送出負(fù)荷損失為29.09萬元。
則3臺電抗器每年共少送出負(fù)荷損失為48.49×2+29.09=126.07萬元。
（4）產(chǎn)生強電磁場污染
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，升高了電抗器室內(nèi)的環(huán)境溫度、并增加有功損耗。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。
2.2 電抗器技改方案
為節(jié)能減排、提高供電質(zhì)量、消除限流電抗器的負(fù)面影響，同時又不影響其在出現(xiàn)短路故障情況下正常發(fā)揮限流作用，可在電抗器上并接一個超高速開關(guān)——DDX1短路電流限流開斷器。接線示意圖如圖2所示。
圖2 用DDX1旁路限流電抗器接線圖
在正常運行情況下，DDX1將限流電抗器XKK旁路，全部負(fù)荷電流流過DDX1，使XKK不起作用，從而消除其多方面的負(fù)面作用；但當(dāng)發(fā)生短路時，作為超高速開關(guān)，DDX1在短路電流遠(yuǎn)未上升到峰值之前高速開斷，將電抗器XKK瞬間接入，使之發(fā)揮限制短路電流作用。從而，既消除了限流電抗器XKK的缺點，又使其能夠發(fā)揮正常限流作用。
3. DDX1短路電流限流開斷器簡介
DDX1短路電流限流開斷器是陜西藍(lán)河電氣工程有限公司依據(jù)自主專利技術(shù)共同奉獻的快速開斷短路電流的新設(shè)備，是在總結(jié)國內(nèi)外同類產(chǎn)品運行成功經(jīng)驗和不足的基礎(chǔ)上的升級換代產(chǎn)品，其技術(shù)性能、工作穩(wěn)定性和可靠性有大幅度提升，通過了國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的型式試驗，取得良好運行實績，獲得用戶好評。
產(chǎn)品特點
（1）高速開斷：可在1～3ms以內(nèi)開斷短路電流、開斷速度比斷路器快約20倍以上。
（2）限流開斷：可將7.2～40.5kV系統(tǒng)短路電流幅值限制到預(yù)期值的15%～50%。
（3）開斷能力強：額定預(yù)期短路開斷電流可達80～100kA ,而且目前通用斷路器的額定短路開斷電流只能達到31.5～50 kA 。
（4）可靠性高：電子控制器采用雙核并行系統(tǒng)，通過雙判據(jù)點火和多參量閉鎖，使之具有極高的工作可靠性。除通過各項EMC（電磁兼容）試驗外，所有產(chǎn)品在出廠時進行更嚴(yán)格的強電磁干擾試驗、高溫試驗及觸發(fā)動作試驗，是具有高信賴性的產(chǎn)品。
（5）斷路器聯(lián)動與動作信號遠(yuǎn)傳：產(chǎn)品提供輔助干接點和通訊接口，防止非全相運行；有就地動作指示和動作信號遠(yuǎn)傳，特種限流熔斷器還有自身熔斷指示。
（6）便于運行和維護：產(chǎn)品運行維護簡單，設(shè)備、備件更換方便。
（7）安裝使用靈活：安裝方位和方向不受限制，可獨立用于戶內(nèi)或戶外，也可以和集成在開關(guān)柜體內(nèi)使用。
（8）性價比高：作為發(fā)電系統(tǒng)災(zāi)難性短路事故的保護，具有極高的性能價格比。
每相本體部分由快速隔離器、特種高壓限流熔斷器、高壓側(cè)電子控制器、高壓隔離變壓器、支柱絕緣子和槽鋼底座等部件構(gòu)成，如圖3所示。
（a）產(chǎn)品本體部分結(jié)構(gòu)簡圖 （b）原理接線圖
圖3 單相產(chǎn)品外觀及原理接線圖
1---快速隔離器 2---特種高壓限流熔斷器 3---高壓側(cè)電子控制器
4---高壓隔離變壓器 5---支撐絕緣子 6---主回路銅排
7---底座 8---低壓側(cè)控制器接口 9---低壓信號控制箱
開斷短路電流波形如圖4所示。i1為預(yù)期短路電流波形，i2為DDX1動作后短路電流波形。實際出現(xiàn)的短路電流的峰值Ic在第一個半波被限制到預(yù)期短路電流峰值的（15～50）%，i2的持續(xù)時間僅約3ms。在其和電抗器并聯(lián)情況下，當(dāng)短路電流開始下降（約1.5ms）時，電抗器開始投入，發(fā)揮限流作用，最終的短路電流由電抗器決定。
圖4 DDX1限流開斷器開斷時序示意圖
4. 技改效益
（1） 提高供電質(zhì)量
給電抗器上并接短路電流限流開斷器（超高速開關(guān)）后，正常運行情況下，電抗器被短路不起作用，電抗器上的壓降和母線電壓波動消除了，母線電壓穩(wěn)定、供電質(zhì)量提高。
（2）消除電抗器有功損耗
如前所示，給電抗器上并接短路電流限流開斷器后，可消除電抗器的有功損耗，每年給企業(yè)創(chuàng)造108.18萬元的效益。
（3）消除電抗器無功損耗
如前所示，給電抗器上并接短路電流限流開斷器后，電抗器的電感和無功損耗被消除，功率因數(shù)（Cosφ）提高，不再影響送出負(fù)荷，增加了送電量，每年可為企業(yè)增加效益173.2萬元。
（4）消除有功和無功損耗的總效益
3臺電抗器每年消除有功和無功損耗的總效益約為108.18+173.2=281.38萬元。為一次投資，常年受益。符合國家節(jié)能減排、低碳環(huán)保的國策。
（5）消除電磁場污染及對周圍設(shè)備的干擾
消除了電抗器磁場及噪聲對運行人員和周圍設(shè)備的干擾，消除由其引起的附屬設(shè)備的渦流發(fā)熱和二次設(shè)備放電打火等異?，F(xiàn)象，滿足國家有關(guān)電磁場干擾的強制標(biāo)準(zhǔn)。
