1 系統現狀
海化(huà)集團6kV系統，爲限制短路電流，分(fēn)别在5#、6#、7#發電機出口各安裝了(le)1台限流電抗器：其中5#發電機出口的(de)1#限流電抗器的(de)型号爲XKK-10/1500-8,6#、7#發電機出口的(de)2#、3#限流電抗器型号爲XKK-10/2500-8.其主接線圖如圖1所示。（紅色标記位置爲DDX1的(de)安裝位置）
圖1 主接線圖
2. 限流電抗器對(duì)系統的(de)不利影(yǐng)響及技改方案
2.1 限流電抗器對(duì)系統的(de)不利影(yǐng)響
（1）影(yǐng)響供電質量
限流電抗器僅在系統發生相間（兩相或三相）短路時(shí)才起作用(yòng)，一般幾年遇到一次，但平時(shí)卻一直串聯在電路中，負荷電流流過電抗器時(shí)，在其上産生壓降，使母線電壓降低。當負荷電流變化(huà)時(shí)，母線電壓随之變化(huà)。大(dà)容量電動機啓動時(shí)，啓動電流爲數倍到十幾倍額定電流，使母線電壓降低更多(duō)，影(yǐng)響供電質量。按國家标準GB12325的(de)規定，10kV及以下(xià)三相供電電壓允許偏差爲額定電壓的(de)±7%。但實際上母線壓降低有可(kě)能超過10%，直接影(yǐng)響企業的(de)用(yòng)電質量。當電抗器運行在額定電流70%左右時(shí)，電抗器線圈發熱(rè)嚴重，出現繞組過熱(rè)變色現象，嚴重的(de)會導緻電抗器絕緣破壞甚至爆炸，影(yǐng)響供電。
（2）有功損耗耗費大(dà)量電能
電抗器的(de)繞組本身具有一定的(de)電阻，電阻值大(dà)小和(hé)導線材質、電抗器設計（因渦流影(yǐng)響使電流在繞組中不均勻分(fēn)布，不能充分(fēn)利用(yòng)繞組通(tōng)流截面而增加了(le)等效電阻）等因素有關。負荷電流流過電抗器時(shí)，繞組發熱(rè)，相當于一個(gè)大(dà)的(de)電爐，耗費大(dà)量電能。廠家産品樣本标注其有功損耗約占電抗器容量的(de)1%，但實際産品的(de)損耗可(kě)達2%或更大(dà)。
以2#、3#限流電抗器爲例：電抗器型号爲XKK-10/2500-8，三相容量Q =3IH2Z≈3468.75kVar，按有功損耗△Q=104.06kW、年運行時(shí)間8000小時(shí)，電費0.5元/ kWh計算(suàn)，電抗器每台每年損失電能W =104.06kW×8000小時(shí)×0.5元/kWh=41.62萬元。
進行同樣計算(suàn)，1#電抗器每台年損失電能24.94萬元；
3台電抗器每年共損失電能41.62×2+24.94=108.18萬元。
（3）無功損耗影(yǐng)響功率因數和(hé)送出負荷
電抗器的(de)電感串聯在電路中，負荷電流通(tōng)過電抗器時(shí)除發熱(rè)外還(hái)産生電感壓降，降低了(le)系統的(de)功率因數（Cosφ）；
發電機在無電抗器時(shí)，在2500A額定電流下(xià)，可(kě)帶21.8MW有功負荷；在串電抗器之後，同樣在2500A額定電流下(xià)，無功增加，有功減少，母線實際送出的(de)有功功率減少了(le)，一台電抗器每年因使發電機少帶有功負荷給造成損失計算(suàn)如下(xià)：
加電抗器後，每相電抗器的(de)電感壓降△U=0.185Ω×2500A=462.5V（按線電壓爲×462.5=801.05V）；電抗器後母線電壓爲=6.25kV,母線電壓降低0.05kV；因加電抗器使實際送出負荷減少×0.05×2500×0.8=173.2kW；
設發電機年滿負荷運行率爲70%，一台電抗器每年造成的(de)少送出負荷損失爲0.7×173.2×8000×0.5=48.49萬元
對(duì)1#電抗器進行同樣計算(suàn)，一台電抗器每年造成的(de)少送出負荷損失爲29.09萬元。
則3台電抗器每年共少送出負荷損失爲48.49×2+29.09=126.07萬元。
（4）産生強電磁場(chǎng)污染
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)，升高(gāo)了(le)電抗器室内的(de)環境溫度、并增加有功損耗。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。
2.2 電抗器技改方案
爲節能減排、提高(gāo)供電質量、消除限流電抗器的(de)負面影(yǐng)響，同時(shí)又不影(yǐng)響其在出現短路故障情況下(xià)正常發揮限流作用(yòng)，可(kě)在電抗器上并接一個(gè)超高(gāo)速開關——DDX1短路電流限流開斷器。接線示意圖如圖2所示。
圖2 用(yòng)DDX1旁路限流電抗器接線圖
在正常運行情況下(xià)，DDX1将限流電抗器XKK旁路，全部負荷電流流過DDX1，使XKK不起作用(yòng)，從而消除其多(duō)方面的(de)負面作用(yòng)；但當發生短路時(shí)，作爲超高(gāo)速開關，DDX1在短路電流遠(yuǎn)未上升到峰值之前高(gāo)速開斷，将電抗器XKK瞬間接入，使之發揮限制短路電流作用(yòng)。從而，既消除了(le)限流電抗器XKK的(de)缺點，又使其能夠發揮正常限流作用(yòng)。
3. DDX1短路電流限流開斷器簡介
DDX1短路電流限流開斷器是陝西藍河(hé)電氣工程有限公司依據自主專利技術共同奉獻的(de)快(kuài)速開斷短路電流的(de)新設備，是在總結國内外同類産品運行成功經驗和(hé)不足的(de)基礎上的(de)升級換代産品，其技術性能、工作穩定性和(hé)可(kě)靠性有大(dà)幅度提升，通(tōng)過了(le)國家高(gāo)壓電器質量監督檢驗中心的(de)型式試驗，取得(de)良好運行實績，獲得(de)用(yòng)戶好評。
産品特點
（1）高(gāo)速開斷：可(kě)在1～3ms以内開斷短路電流、開斷速度比斷路器快(kuài)約20倍以上。
（2）限流開斷：可(kě)将7.2～40.5kV系統短路電流幅值限制到預期值的(de)15%～50%。
（3）開斷能力強：額定預期短路開斷電流可(kě)達80～100kA ,而且目前通(tōng)用(yòng)斷路器的(de)額定短路開斷電流隻能達到31.5～50 kA 。
（4）可(kě)靠性高(gāo)：電子控制器采用(yòng)雙核并行系統，通(tōng)過雙判據點火和(hé)多(duō)參量閉鎖，使之具有極高(gāo)的(de)工作可(kě)靠性。除通(tōng)過各項EMC（電磁兼容）試驗外，所有産品在出廠時(shí)進行更嚴格的(de)強電磁幹擾試驗、高(gāo)溫試驗及觸發動作試驗，是具有高(gāo)信賴性的(de)産品。
（5）斷路器聯動與動作信号遠(yuǎn)傳：産品提供輔助幹接點和(hé)通(tōng)訊接口，防止非全相運行；有就地動作指示和(hé)動作信号遠(yuǎn)傳，特種限流熔斷器還(hái)有自身熔斷指示。
（6）便于運行和(hé)維護：産品運行維護簡單，設備、備件更換方便。
（7）安裝使用(yòng)靈活：安裝方位和(hé)方向不受限制，可(kě)獨立用(yòng)于戶内或戶外，也(yě)可(kě)以和(hé)集成在開關櫃體内使用(yòng)。
（8）性價比高(gāo)：作爲發電系統災難性短路事故的(de)保護，具有極高(gāo)的(de)性能價格比。
每相本體部分(fēn)由快(kuài)速隔離器、特種高(gāo)壓限流熔斷器、高(gāo)壓側電子控制器、高(gāo)壓隔離變壓器、支柱絕緣子和(hé)槽鋼底座等部件構成，如圖3所示。
（a）産品本體部分(fēn)結構簡圖 （b）原理(lǐ)接線圖
圖3 單相産品外觀及原理(lǐ)接線圖
1---快(kuài)速隔離器 2---特種高(gāo)壓限流熔斷器 3---高(gāo)壓側電子控制器
4---高(gāo)壓隔離變壓器 5---支撐絕緣子 6---主回路銅排
7---底座 8---低壓側控制器接口 9---低壓信号控制箱
開斷短路電流波形如圖4所示。i1爲預期短路電流波形，i2爲DDX1動作後短路電流波形。實際出現的(de)短路電流的(de)峰值Ic在第一個(gè)半波被限制到預期短路電流峰值的(de)（15～50）%，i2的(de)持續時(shí)間僅約3ms。在其和(hé)電抗器并聯情況下(xià)，當短路電流開始下(xià)降（約1.5ms）時(shí)，電抗器開始投入，發揮限流作用(yòng)，最終的(de)短路電流由電抗器決定。
圖4 DDX1限流開斷器開斷時(shí)序示意圖
4. 技改效益
（1） 提高(gāo)供電質量
給電抗器上并接短路電流限流開斷器（超高(gāo)速開關）後，正常運行情況下(xià)，電抗器被短路不起作用(yòng)，電抗器上的(de)壓降和(hé)母線電壓波動消除了(le)，母線電壓穩定、供電質量提高(gāo)。
（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流開斷器後，可(kě)消除電抗器的(de)有功損耗，每年給企業創造108.18萬元的(de)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流開斷器後，電抗器的(de)電感和(hé)無功損耗被消除，功率因數（Cosφ）提高(gāo)，不再影(yǐng)響送出負荷，增加了(le)送電量，每年可(kě)爲企業增加效益173.2萬元。
（4）消除有功和(hé)無功損耗的(de)總效益
3台電抗器每年消除有功和(hé)無功損耗的(de)總效益約爲108.18+173.2=281.38萬元。爲一次投資，常年受益。符合國家節能減排、低碳環保的(de)國策。
（5）消除電磁場(chǎng)污染及對(duì)周圍設備的(de)幹擾
消除了(le)電抗器磁場(chǎng)及噪聲對(duì)運行人(rén)員(yuán)和(hé)周圍設備的(de)幹擾，消除由其引起的(de)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，滿足國家有關電磁場(chǎng)幹擾的(de)強制标準。
