創(chuàng)新、誠信、務實、高效
由于電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡容量不斷增加，導致一些局部接點的短路電流達到了40 kA ~60kA的特高水平，因而對付特大短路電流已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展及系統(tǒng)安全保障的重大課題。
一、 對付過大短路電流的傳統(tǒng)辦法
1、采用發(fā)電機斷路器
普通斷路器額定短路開斷電流最高達到40kA，個別廠家可做到50kA，超過此短路開斷能力的斷路器稱為發(fā)電機斷路器。發(fā)電機斷路器目前有少油、真空及SF6三類，它們與普通斷路器的區(qū)別主要在于它們具有更高的短路開斷能力及動熱穩(wěn)定能力，在機械特性和其它電氣參數(shù)方面沒有什么區(qū)別。目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家很少，80kA開斷能力的產(chǎn)品價格約75萬元人民幣。國外如ABB、SIEMENS等公司產(chǎn)品系列很全，設備參數(shù)很高，但價格也非常昂貴，例如廣西龍灘水電站700MW機組出口發(fā)電機斷路器單價高達130萬美元。如果說在發(fā)電系統(tǒng)有時需要采用發(fā)電機斷路器，那么在電力系統(tǒng)特別是配電系統(tǒng)可以說不大可能采用發(fā)電機斷路器，這不僅是因為它們體積龐大、造價昂貴，主要還是因為斷路器開斷過程時間長（60~200ms）、不限流，因而大幅度增加了對系統(tǒng)及相關(guān)電力設備動熱穩(wěn)定能力的要求、增加系統(tǒng)建設的投資、影響到系統(tǒng)運行的安全與穩(wěn)定。
2、加裝限流電抗器
在變壓器低壓側(cè)或發(fā)電機出口加裝限流電抗器，通過增加電源內(nèi)阻的方式將短路電流限制到常規(guī)斷路器可以開斷的水平以內(nèi)，這在電力系統(tǒng)的應用較普遍。但限流電抗器存在許多缺點：有功及無功損耗大、降低電壓質(zhì)量、降低電源帶負載能力、存在電磁及噪聲污染等。以一臺10kv/3000A，電抗率10％的中型限流電抗器為例，其阻抗約為0.231Ω，三相容量Q≈6237kVA，其中有功損耗約為2~3%Q（大于100kW）。假設變壓器容量S=50MVA，則電抗器后可帶的有功負載P=
≈49610kW，也就是說由于限流電抗器的存在，使變壓器少帶有功負荷△P=S-P=390kW。若一年按8500小時、每度電按0.4元計算，由于電抗器有功和無功的影響，使電力企業(yè)損失電費=8500×0.4×（120+390）≈173萬元人民幣。
3、采用高阻抗變壓器
這種方法與加裝限流電抗器非常類似，可以說是將限流電抗器移植到變壓器內(nèi)部去了，即將外部問題內(nèi)部化，除擁有限流電抗器的所有缺點外，還影響到變壓器本身工作的可靠性。例如一臺110kV/50MVA高阻抗變壓器，需要24組風扇散熱，散熱系統(tǒng)本身的運行維護很麻煩，任何一組風扇出現(xiàn)故障，變壓器就需要降容運行甚至退出運行。
4、使電網(wǎng)開環(huán)運行
為了回避系統(tǒng)短路可能出現(xiàn)的過大短路電流，在很多情況下不得不使系統(tǒng)開環(huán)運行，這樣相當于犧牲了供電的可靠性、犧牲了供電質(zhì)量。
二、 采用限流器對付特大短路電流
1、限流器主要類型
（1） 基于高溫超導技術(shù)的限流器
目前高溫超導體臨界溫度80K~110K，即零下200℃附近，制造技術(shù)及工藝要求極高，造價及運行維護費用極高。這類產(chǎn)品國際上處于工業(yè)樣機階段，屬于概念型產(chǎn)品，雖然前景美好，也是世界研究熱點，但距離實用化、產(chǎn)業(yè)化還有很長的路要走。
（2） 基于功率半導體器件的限流器
高參數(shù)功率半導體器件目前價格還相當昂貴，一個單元模塊價格在2萬元人民幣左右。不僅如此，這些器件的單元模塊壓降一般都在2V以上，一套10kV產(chǎn)品要用幾十只單元模塊，正常工作時功耗非常大、發(fā)熱厲害，所以要使其基本發(fā)揮額定電流水平還必需采用去離子水強迫冷卻。此類限流器技術(shù)及工藝要求高、價格昂貴、高功耗和存在漏電流，使其在實用性上受到很大的限制。
（3）基于爆破切割技術(shù)的限流器
在歐美等國，此產(chǎn)品已有十余年的歷史，有數(shù)千套產(chǎn)品正在運行。代表產(chǎn)品有德國ABB公司的IS-limiter、美國G&W公司的Clip、法國FERRAZ公司的Pyro-breaker等，這些產(chǎn)品的額定參數(shù)可以到4000A、200kA、36kV，從短路發(fā)生到切除故障僅需要幾個毫秒，被稱為世界上開斷速度最快的開關(guān)，其開斷過程與普通高壓限流熔斷器類似。這類產(chǎn)品在額定電流下的損耗只有200瓦左右，技術(shù)成熟，已經(jīng)實用。雖然動作后需要更換備件，但根據(jù)國外統(tǒng)計，這類限流器平均3年動作1次，所以在實際使用上也是很經(jīng)濟合理的。
我公司研制的DDX1 短路電流限制器就屬于此類產(chǎn)品。其技術(shù)指標已經(jīng)達到國外同類產(chǎn)品的水平，并在很多方面有所創(chuàng)新。關(guān)于DDX1的詳細性能指標參見其技術(shù)說明書。
2、應用實例分析
（1） 安裝在主變低壓側(cè)出口
圖1
云南某220kV變電站主接線簡圖如圖1所示（兩臺主變相同），經(jīng)計算其10kV開關(guān)DL1出口短路時短路電流將達到42kA，而DL1的額定短路開斷電流為40kA，所以此處存在重大短路電流開斷能力不足的重大事故隱患，急需進行改造。若在斷路器DL1前串接限流電抗器，則兩臺主變的改造需要花費130萬元人民幣，而且涉及到增加土建工程；不僅如此，此電抗器每年的有功損耗折合人民幣約30萬元。而在DL1前串接DDX1短路電流限制器，則不需要額外的土建工程，只需要將DL1柜體前的隔離插頭柜改造，安裝上DDX1即可，總投資只需70萬元左右，而且DDX1沒有能耗之憂。當然DDX1一旦動作，就需要及時更換備件，但此處的重大短路也許十年八年也遇不到一次，所以采用DDX1作為災難性事故的保護是非常合適的。
（2） 安裝在發(fā)電廠饋線或廠用電分支回路
圖2
某熱電廠主接線示意圖如圖2所示，發(fā)電廠發(fā)出的電能原來通過110kV變電站上網(wǎng)，后來電網(wǎng)改造后需要經(jīng)過220kV變電站上網(wǎng)，造成1#~4#饋線出口短路電流達到45kA的特高水平（由各發(fā)電機及主網(wǎng)共同提供短路電流），而所有饋線斷路器的額定短路開斷電流都是40kA，于是突顯出饋線斷路器開斷能力不足的重大事故隱患?？紤]到安裝空間問題，改造的最佳方案是在1#、2#主變的低壓側(cè)斷路器DL1及DL2回路中各串聯(lián)一臺DDX1-12/3500-63設備，當6kV母線及各饋線出口發(fā)生短路時，由DDX1將系統(tǒng)倒送的約25kA的短路電流在幾毫秒時間內(nèi)切斷，剩余的發(fā)電機回路的短路電流各開關(guān)可以輕松對付。
（3） 安裝在發(fā)電機出口
圖3
某100MW機組在發(fā)電機出口需要安裝短路開斷能力80kA的發(fā)電機斷路器，不僅如此，對發(fā)電機系統(tǒng)其它電器設備的動熱穩(wěn)定能力要求也提到了一個過高的水平，需要較大幅度增加建設投資來滿足這一要求。采用DDX1與一臺普通的40kA斷路器DL1串聯(lián)，既解決了短路開斷問題，又使建設投資控制在合理的范圍內(nèi)，同時此配置可以更有效地保護發(fā)電機回路。
