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1. 問(wèn)題的提出
圖1
圖1中采用DDX1短路電流限制器旁路限流電抗器（即將限流電抗器短接）以達(dá)到節(jié)能降耗、提高電能質(zhì)量、消除電抗器電磁污染的目的。但由于DDX1設(shè)備采用的是三相獨(dú)立控制，即各相由其獨(dú)立工作的電子控制器檢測(cè)該相的故障電流從而決定該相DDX1設(shè)備是否執(zhí)行快速分?jǐn)鄤?dòng)作，顯然這將導(dǎo)致限流電抗器不一定同時(shí)投入運(yùn)行的工況出現(xiàn)。那么這種工況是否會(huì)導(dǎo)致限流電抗器低壓端母線(xiàn)電壓的三相不平衡度超過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求呢？下面我們對(duì)此作出分析。
2. 問(wèn)題分析
2.1 DDX1設(shè)備為何采取三相獨(dú)立控制方案
我國(guó)低壓配電系統(tǒng)均采用中性點(diǎn)高阻抗接地方式，這就導(dǎo)致單相接地故障不會(huì)引起故障電流，而只有兩相或三相短路才會(huì)出現(xiàn)大的故障電流，兩相短路時(shí)DDX1設(shè)備任何一相動(dòng)作就可切除短路電流，三相短路時(shí)DDX1設(shè)備任何兩相動(dòng)作就可切除短路電流，這就是說(shuō)DDX1任何一相設(shè)備或電子控制器的失效不會(huì)影響整套設(shè)備的短路電流的開(kāi)斷功能。而采用一個(gè)控制器控制三相的方案，若控制器失效，則將導(dǎo)致整套設(shè)備失效，所以客觀效果上這種分相獨(dú)立控制方案為DDX1設(shè)備的可靠性提供了冗余配置。
另外，DDX1一旦動(dòng)作就需要更換對(duì)應(yīng)的開(kāi)斷功能部件（特種限流熔斷器和快速隔離器），分相獨(dú)立控制方案可保證非故障相的DDX1設(shè)備不動(dòng)作，從而可明顯地減小用戶(hù)的運(yùn)行維護(hù)成本。
2.2 國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品在旁路限流電抗器時(shí)的方案
（1）美國(guó)G&W公司的Clip：分相獨(dú)立控制，在旁路限流電抗器時(shí)的方案同圖1；
（2）德國(guó)ABB公司的Is-Limiter：三相集中控制，在旁路限流電抗器時(shí)的方案同圖1。
2.3 關(guān)于三相電壓不平衡的分析
（1）依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：《GB/T 15543-2008 電能質(zhì)量 三相電壓不平衡》，電網(wǎng)正常運(yùn)行的最小方式下，負(fù)序電壓不平衡度不超過(guò)2%，短時(shí)不超過(guò)4%.
（2）計(jì)算模型：6kV/4000A系統(tǒng)，限流電抗器額定電流4000A、電抗率8%，6kV單段母線(xiàn)設(shè)計(jì)容量15MVA，最大方式允許帶兩段母線(xiàn)，如圖2。
圖2
（3）計(jì)算分析：
單相電抗器的電抗ZL=6kV/(4kA*1.732)*8%=0.0693（Ω）
小方式下，單段母線(xiàn)上的最大負(fù)荷電流：Ie1=15000kVA/6kV*1.732=1443.4 （A）
大方式下，兩段母線(xiàn)的最大負(fù)荷電流之和：Ie2=2 Ie1=2886.8 （A）
此時(shí)電抗器上的最大壓降分別為：
UL1=0.0693Ω×1443.4A=100V
UL2=0.0693Ω×2886.8A=200V
顯然，大方式下造成的電壓不平衡度要大，下面先計(jì)算大方式下的電壓不平衡度，若計(jì)算值在標(biāo)準(zhǔn)要求的限值內(nèi)則不必要再計(jì)算小方式的情況，即小方式下必然自動(dòng)滿(mǎn)足。
假設(shè)母線(xiàn)上所帶負(fù)荷接近純阻性負(fù)荷，則系統(tǒng)電流I、電源電壓U、電抗器壓降Ul2、母線(xiàn)電壓Um的相量關(guān)系圖如下：
顯然，
=5.9967（kV）
若三相系統(tǒng)中某相電抗器并聯(lián)的DDX1裝置沒(méi)動(dòng)作，即電抗器任然處于短接旁路狀態(tài)，則對(duì)應(yīng)相的母線(xiàn)電壓將與電源電壓相等。根據(jù)GB/T 15543推薦的負(fù)序不平衡度ε2的計(jì)算方法：
其中a、b、c為三相電量，不妨設(shè)a=Uma=5.9967kV，b=Umb=5.9967kV，c=Umc=6.0kV，可計(jì)算出L=0.3333,ε2=3.65×10-4，可見(jiàn)此時(shí)的負(fù)序電壓不平衡度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)允許的2%的限值。
（4）結(jié)論：對(duì)于電力系統(tǒng)中的普通串聯(lián)限流電抗器，若三相中某相電抗器處于旁路短接狀態(tài)，由此造成的三相負(fù)序電壓不平衡度為萬(wàn)分之幾，遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)允許的2%的限值，不會(huì)對(duì)所在的系統(tǒng)及相關(guān)電力設(shè)備的運(yùn)行帶來(lái)負(fù)面影響。
