1.      問題的(de)提出

圖1

圖1中采用(yòng)DDX1短路電流限制器旁路限流電抗器（即将限流電抗器短接）以達到節能降耗、提高(gāo)電能質量、消除電抗器電磁污染的(de)目的(de)。但由于DDX1設備采用(yòng)的(de)是三相獨立控制，即各相由其獨立工作的(de)電子控制器檢測該相的(de)故障電流從而決定該相DDX1設備是否執行快(kuài)速分(fēn)斷動作，顯然這(zhè)将導緻限流電抗器不一定同時(shí)投入運行的(de)工況出現。那麽這(zhè)種工況是否會導緻限流電抗器低壓端母線電壓的(de)三相不平衡度超過相關标準的(de)要求呢(ne)？下(xià)面我們對(duì)此作出分(fēn)析。

2.      問題分(fēn)析

2.1   DDX1設備爲何采取三相獨立控制方案

我國低壓配電系統均采用(yòng)中性點高(gāo)阻抗接地方式，這(zhè)就導緻單相接地故障不會引起故障電流，而隻有兩相或三相短路才會出現大(dà)的(de)故障電流，兩相短路時(shí)DDX1設備任何一相動作就可(kě)切除短路電流，三相短路時(shí)DDX1設備任何兩相動作就可(kě)切除短路電流，這(zhè)就是說DDX1任何一相設備或電子控制器的(de)失效不會影(yǐng)響整套設備的(de)短路電流的(de)開斷功能。而采用(yòng)一個(gè)控制器控制三相的(de)方案，若控制器失效，則将導緻整套設備失效，所以客觀效果上這(zhè)種分(fēn)相獨立控制方案爲DDX1設備的(de)可(kě)靠性提供了(le)冗餘配置。

另外，DDX1一旦動作就需要更換對(duì)應的(de)開斷功能部件（特種限流熔斷器和(hé)快(kuài)速隔離器），分(fēn)相獨立控制方案可(kě)保證非故障相的(de)DDX1設備不動作，從而可(kě)明(míng)顯地減小用(yòng)戶的(de)運行維護成本。

2.2   國外同類産品在旁路限流電抗器時(shí)的(de)方案

（1）美(měi)國G&W公司的(de)Clip：分(fēn)相獨立控制，在旁路限流電抗器時(shí)的(de)方案同圖1；

（2）德國ABB公司的(de)Is-Limiter：三相集中控制，在旁路限流電抗器時(shí)的(de)方案同圖1。

2.3  關于三相電壓不平衡的(de)分(fēn)析

（1）依據标準：《GB/T 15543-2008 電能質量  三相電壓不平衡》，電網正常運行的(de)最小方式下(xià)，負序電壓不平衡度不超過2%，短時(shí)不超過4%.

（2）計算(suàn)模型：6kV/4000A系統，限流電抗器額定電流4000A、電抗率8%，6kV單段母線設計容量15MVA，最大(dà)方式允許帶兩段母線，如圖2。

圖2

（3）計算(suàn)分(fēn)析：

單相電抗器的(de)電抗Z_L=6kV/(4kA*1.732)*8%=0.0693（Ω）

小方式下(xià)，單段母線上的(de)最大(dà)負荷電流：Ie1=15000kVA/6kV*1.732=1443.4 （A）

大(dà)方式下(xià)，兩段母線的(de)最大(dà)負荷電流之和(hé)：Ie2=2 Ie1=2886.8 （A）

此時(shí)電抗器上的(de)最大(dà)壓降分(fēn)别爲：

U_L1=0.0693Ω×1443.4A=100V

U_L2=0.0693Ω×2886.8A=200V

顯然，大(dà)方式下(xià)造成的(de)電壓不平衡度要大(dà)，下(xià)面先計算(suàn)大(dà)方式下(xià)的(de)電壓不平衡度，若計算(suàn)值在标準要求的(de)限值内則不必要再計算(suàn)小方式的(de)情況，即小方式下(xià)必然自動滿足。

假設母線上所帶負荷接近純阻性負荷，則系統電流I、電源電壓U、電抗器壓降Ul2、母線電壓Um的(de)相量關系圖如下(xià)：

顯然，

=5.9967（kV）

若三相系統中某相電抗器并聯的(de)DDX1裝置沒動作，即電抗器任然處于短接旁路狀态，則對(duì)應相的(de)母線電壓将與電源電壓相等。根據GB/T 15543推薦的(de)負序不平衡度ε₂的(de)計算(suàn)方法：

其中a、b、c爲三相電量，不妨設a=Uma=5.9967kV，b=Umb=5.9967kV，c=Umc=6.0kV，可(kě)計算(suàn)出L=0.3333,ε₂=3.65×10^-4，可(kě)見此時(shí)的(de)負序電壓不平衡度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于标準允許的(de)2%的(de)限值。

（4）結論：對(duì)于電力系統中的(de)普通(tōng)串聯限流電抗器，若三相中某相電抗器處于旁路短接狀态，由此造成的(de)三相負序電壓不平衡度爲萬分(fēn)之幾，遠(yuǎn)小于标準允許的(de)2%的(de)限值，不會對(duì)所在的(de)系統及相關電力設備的(de)運行帶來(lái)負面影(yǐng)響。