1 簡況
（1）開泰實業公司的(de)發供電系統的(de)一次接線圖如圖1所示。有兩台35/6kV主變壓器，4台6kV發電機，6kV系統共有8段母線。在各台發電機和(hé)主變之間共接有7台限流電抗器，用(yòng)以限制聯網運行情況下(xià)的(de)短路電流，保證系統安全運行。
圖1 一次系統圖
（2）限流電抗器的(de)問題
圖1中有7台限流電抗器，每台電抗器僅在數年發生一次的(de)短路情況下(xià)起約0.1秒鐘(zhōng)的(de)限制短路電流的(de)作用(yòng)，但平時(shí)卻一直接在電路之中，持續産生以下(xià)負面效應：
① 産生巨大(dà)的(de)有功和(hé)無功損耗，直接影(yǐng)響企業經濟效益；
② 增加母線電壓波動、影(yǐng)響供電質量；
③ 對(duì)人(rén)員(yuán)和(hé)設備産生電磁場(chǎng)污染，可(kě)引起附屬設備的(de)渦流發熱(rè)和(hé)二次設備放電打火等異常現象或附加事故。
（3）改進措施
如圖2所示，給限流電抗器XK上并聯DDX1短路電流限制器。正常運行情況下(xià)，電抗器的(de)阻抗爲幾百mΩ，而DDX1短路電流限制器回路相當于一個(gè)短路銅排，阻抗僅約20μΩ，電抗器阻抗是DDX1的(de)阻抗的(de)1萬餘倍，負荷電流幾乎全部從DDX1流過,電抗器被短接，不起作用(yòng)。從而，在正常運行時(shí)，就消除了(le)電抗器的(de)所有的(de)負面作用(yòng),成爲“無損耗限流裝置”。可(kě)提高(gāo)供電質量，減小電壓波動，還(hái)可(kě)消除電抗器的(de)巨大(dà)的(de)有功和(hé)無功損耗，節能減排，爲企業赢得(de)高(gāo)額的(de)經濟效益。在發生短路的(de)情況下(xià)，在短路電流開始上升的(de)瞬間，DDX1超高(gāo)速開斷，将電抗器XK瞬間投入,發揮其限制短路電流的(de)作用(yòng)，從而取得(de)一石二鳥之功。
圖2 原理(lǐ)接線圖
2 以聯絡Ⅳ線電抗器爲例所計算(suàn)的(de)技改效益
2.1 節能效益
以聯絡Ⅳ線電抗器加裝DDXK1爲例,技改效益如下(xià)：
（1) 消除電抗器的(de)有功損耗
以圖1中4#發電機通(tōng)過聯絡Ⅳ線給6kV乙段母線供電爲例：
聯絡Ⅳ線電抗器型号爲XKSGKL-6-2500-15%，額定電壓6kV，額定電流2500A，電抗率爲15％，
阻抗Z=(Uφ/IH)×15%≈0.208Ω，
三相容量Q =3IH2Z≈3900kVA，
有功損耗約爲2.5%Q≈97.5kW。
電抗器每年滿負荷運行時(shí)損失電能W1=(97.5×365×24)kWh≈85.4萬 kWh。
設電抗器負荷系數爲爲70%：則電抗器每年時(shí)損失電能59.8萬 kWh。
電抗器每年有功損失按銷售電價0.5元/ kWh計算(suàn)合人(rén)民币約¥30萬元。用(yòng)DDXK1旁路該電抗器，則每年可(kě)爲公司節約30萬元的(de)電費。
（2) 消除電抗器的(de)無功損耗
設4#發電機通(tōng)過聯絡Ⅳ線帶2000A負荷,若沒有限流電抗器，負荷的(de)功率因數爲1.0，則發電機帶有功負荷21825kW, 但加限流電抗器後,電抗器輸出端電壓降低，電抗器後實帶有功負荷減小爲P==≈21681.8kW，即由于限流電抗器的(de)存在，使發電機實帶有功負荷減少△P=S-P=143.2kVW。即由于電抗器的(de)存在使4#發電機每年少向乙段母線送電量ΔW =(143.2×365×24)kWh=125.4萬 kWh。按銷售電價0.5元/ kWh計算(suàn)，則每年因電抗器無功帶來(lái)的(de)少送電損失合人(rén)民币62.7萬元。
（3）聯絡Ⅳ線電抗器技改總效益
綜上所述，用(yòng)DDX1旁路聯絡Ⅳ線電抗器的(de)節能總效益爲：每年可(kě)節電（有功損耗）約60萬 kWh，合人(rén)民币30萬元；可(kě)消除無功、增加發電機輸出125萬kWh，爲企業增加收入62.7萬元。即企業每年總經濟效益約爲93萬元，長(cháng)期受益。
以上所節約的(de)60萬 kWh有功電量相當于發電廠節約标準煤180噸，相當于減少CO2 排放618噸。企業可(kě)将此CO2減排指标拿到碳交易所出售，爲企業另外增加一筆收入。
2.2 技術效益
（1）減小母線電壓波動
電抗器對(duì)母線電壓質量有影(yǐng)響，在大(dà)容量電動機啓動時(shí)，電抗器壓降大(dà)，母線電壓波動可(kě)達5%以上，緻使電壓質量指标達不到标準要求。用(yòng)DDX1旁路限流電抗器後，由電抗器引起的(de)電壓波動消除了(le)、電壓質量提高(gāo)，得(de)以達到國标所規定的(de)供電指标。
（2）消除電磁場(chǎng)污染及對(duì)周圍設備的(de)幹擾
限流電抗器在運行中會産生高(gāo)幅值的(de)工頻(pín)磁場(chǎng)，可(kě)引起附近二次儀表打火及附加發熱(rè)。用(yòng)DDX1旁路電抗器後，可(kě)消除電抗器的(de)電磁場(chǎng)污染，及對(duì)二次儀表的(de)幹擾，有利于環保和(hé)人(rén)體健康。
3. 全廠的(de)技改效益
3.1 經濟效益
對(duì)全廠的(de)7台限流電抗器全部采取并聯DDX1短路電流限制器的(de)措施，則總技改效益如表1所示。
表1 用(yòng)DDX1旁路限流電抗器的(de)技改效益
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消除有功損耗效益 |
消除無功損耗效益 萬元/年 |
總經濟效益 萬元/年 |
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減少電能 損失 萬kWh |
少燒 标準煤 t |
減排CO2 t |
經濟效益 萬元 萬元/年 |
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聯絡Ⅰ線電抗器 |
13.7 |
41.1 |
141.6 |
6.9 |
7.8 |
14.7 |
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聯絡Ⅱ線電抗器 |
13.7 |
41.1 |
141.6 |
6.9 |
7.8 |
14.7 |
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聯絡Ⅳ線電抗器 |
59.8 |
179.4 |
618.0 |
30.0 |
62.7 |
92.7 |
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熱(rè)電母聯電抗器 |
47.8 |
143.4 |
494.0 |
23.9 |
50.2 |
74.1 |
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1#電抗器 |
13.7 |
41.1 |
141.6 |
6.9 |
7.8 |
14.7 |
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2#電抗器 |
13.7 |
41.1 |
141.6 |
6.9 |
7.8 |
14.7 |
|
一次變母聯電抗器 |
47.8 |
143.4 |
494.0 |
23.9 |
50.2 |
74.1 |
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7台合計 |
210.2 |
630.6 |
2172.4 |
105.4 |
194.3 |
299.7 |
由表可(kě)見，每年因消除電抗器的(de)有功損耗的(de)節電效益爲105.4萬元，因消除電抗器的(de)無功損耗而增加的(de)供電效益爲194.3萬元，每年的(de)總技改效益約爲300萬元。
3.2 其它技術經濟效益
（1）減少電壓波動提高(gāo)供電質量
電抗器對(duì)母線電壓質量有影(yǐng)響，如上所述，額定狀态下(xià)，會使母線電壓降低約1％，在大(dà)容量電動機啓動時(shí)，則電壓降落達更大(dà)，母線電壓波動可(kě)達5%以上，緻使電壓質量指标達不到标準要求。用(yòng)高(gāo)速開關旁路限流電抗器後，由電抗器引起的(de)電壓波動消除了(le)、電壓質量提高(gāo)，得(de)以達到國标所規定的(de)供電指标。
（2）消除電磁場(chǎng)污染及對(duì)周圍設備的(de)幹擾
限流電抗器在運行中會産生高(gāo)幅值的(de)工頻(pín)磁場(chǎng)，可(kě)引起附近二次儀表打火，在臨近構成閉合磁路的(de)鋼筋混泥土的(de)鋼筋中感應渦流，使鋼結構常年發熱(rè)，混凝土變酥，并升高(gāo)了(le)電抗器室内的(de)溫度。同時(shí)，工頻(pín)磁場(chǎng)對(duì)運行人(rén)員(yuán)造成電磁場(chǎng)環境污染，不利于環保和(hé)人(rén)體健康。
用(yòng)DDX1短路電流限制器旁路電抗器後，可(kě)消除電抗器的(de)電磁場(chǎng)污染，電抗器本身不會發熱(rè)，電抗器附近的(de)鋼構件也(yě)不會發熱(rè)，有利于環保和(hé)人(rén)體健康。
