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1 系統(tǒng)現(xiàn)狀
熱力有限公司，為限制短路電流，分別在1#、2#發(fā)電機(jī)出口廠分支母線各安裝了1臺(tái)限流電抗器：其中1#發(fā)電機(jī)出口的1#限流電抗器的型號(hào)為XKSGK-10.5/1500-6,2#發(fā)電機(jī)出口的2#限流電抗器型號(hào)為XKSGK-10.5/1500-6.其主接線圖如圖1所示。
圖1 主接線圖
2. 限流電抗器對(duì)系統(tǒng)的不利影響及技改方案
2.1 限流電抗器對(duì)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(shí)才起作用，一般幾年遇到一次，但平時(shí)卻一直串聯(lián)在電路中，負(fù)荷電流流過電抗器時(shí)，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(shí)，母線電壓隨之變化。大容量電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)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(shí)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。
（2）有功損耗耗費(fèi)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(jì)（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(shí)，繞組發(fā)熱，相當(dāng)于一個(gè)大的電爐，耗費(fèi)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(shí)際產(chǎn)品的損耗可達(dá)2%或更大。
以1#限流電抗器為例：電抗器型號(hào)為XKSGK-10.5/1500-6，三相容量Q =3IH2Z=1633.5kVar，按有功損耗△Q=49kW、年運(yùn)行時(shí)間8000小時(shí)，電費(fèi)0.5元/ kWh計(jì)算，電抗器每臺(tái)每年損失電能W =49kW×8000小時(shí)×0.5元/kWh=19.6萬元。
進(jìn)行同樣計(jì)算，2#電抗器每臺(tái)年損失電能19.6萬元；
2臺(tái)電抗器每年共損失電能19.6+19.6=39.2萬元。
（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(shí)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(jī)在無電抗器時(shí)，在2062A額定電流下，可帶30MW有功負(fù)荷；在串電抗器之后，同樣在2062A額定電流下，無功增加，有功減少，母線實(shí)際送出的有功功率減少了，一臺(tái)電抗器每年因使發(fā)電機(jī)少帶有功負(fù)荷給造成損失計(jì)算如下：
加電抗器后，每相電抗器的電感壓降△U=0.242Ω×1500A=363V（按線電壓為
×363=628.7V）；電抗器后母線電壓為
=10.48kV,母線電壓降低0.02kV；因加電抗器使實(shí)際送出負(fù)荷減少×0.02×1500×0.8=41.568kW；
設(shè)發(fā)電機(jī)年滿負(fù)荷運(yùn)行率為70%，一臺(tái)電抗器每年造成的少送出負(fù)荷損失為0.7×41.568×8000×0.5=11.6萬元
對(duì)2#電抗器進(jìn)行同樣計(jì)算，一臺(tái)電抗器每年造成的少送出負(fù)荷損失為11.6萬元。
則2臺(tái)電抗器每年共少送出負(fù)荷損失為11.6+11.6=23.2萬元。
（4）產(chǎn)生強(qiáng)電磁場污染
限流電抗器在運(yùn)行中會(huì)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(shí)，工頻磁場對(duì)運(yùn)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(shí)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DDX1短路電流限制器。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(yùn)行情況下，DDX1將限流電抗器旁路，全部負(fù)荷電流流過DDX1，使限抗不起作用，從而消除其多方面的負(fù)面作用；但當(dāng)發(fā)生短路時(shí)， DDX1在短路電流遠(yuǎn)未上升到峰值之前高速開斷，將電抗器瞬間接入，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(diǎn)，又使其能夠發(fā)揮正常限流作用。
3. DDX1短路電流限制器簡介
DDX1短路電流限制器是陜西藍(lán)河電氣工程有限公司依據(jù)自主專利技術(shù)共同奉獻(xiàn)的新設(shè)備，其技術(shù)性能、工作穩(wěn)定性和可靠性，通過了國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的型式試驗(yàn)，取得良好運(yùn)行實(shí)績，獲得用戶好評(píng)。
產(chǎn)品特點(diǎn)
（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(qiáng)：額定預(yù)期短路開斷電流可達(dá)80～100kA ,而且目前通用斷路器的額定短路開斷電流只能達(dá)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(diǎn)火和多參量閉鎖，使之具有極高的工作可靠性。除通過各項(xiàng)EMC（電磁兼容）試驗(yàn)外，所有產(chǎn)品在出廠時(shí)進(jìn)行更嚴(yán)格的強(qiáng)電磁干擾試驗(yàn)、高溫試驗(yàn)及觸發(fā)動(dòng)作試驗(yàn)，是具有高信賴性的產(chǎn)品。
（5）斷路器聯(lián)動(dòng)與動(dòng)作信號(hào)遠(yuǎn)傳：產(chǎn)品提供輔助干接點(diǎn)和通訊接口，防止非全相運(yùn)行；有就地動(dòng)作指示和動(dòng)作信號(hào)遠(yuǎn)傳.
（6）性價(jià)比高：作為發(fā)電系統(tǒng)災(zāi)難性短路事故的保護(hù)，具有極高的性能價(jià)格比。
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制器后，正常運(yùn)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(dòng)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制器后，可消除電抗器的有功損耗，每年給企業(yè)創(chuàng)造39.2萬元的效益。
（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制器后，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23.2萬元。
（4）消除有功和無功損耗的總效益
2臺(tái)電抗器每年消除有功和無功損耗的總效益約為39.2+23.2=62.4萬元。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(duì)周圍設(shè)備的干擾
消除了電抗器磁場及噪聲對(duì)運(yùn)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)備放電打火等異常現(xiàn)象，滿足國家有關(guān)電磁場干擾的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。
