由于電力系統配電網絡容量不斷增加，導緻一些局部接點的(de)短路電流達到了(le)40 kA ~60kA的(de)特高(gāo)水(shuǐ)平，因而對(duì)付特大(dà)短路電流已經成爲電力系統發展及系統安全保障的(de)重大(dà)課題。
一、 對(duì)付過大(dà)短路電流的(de)傳統辦法
1、采用(yòng)發電機斷路器
普通(tōng)斷路器額定短路開斷電流最高(gāo)達到40kA，個(gè)别廠家可(kě)做(zuò)到50kA，超過此短路開斷能力的(de)斷路器稱爲發電機斷路器。發電機斷路器目前有少油、真空及SF6三類，它們與普通(tōng)斷路器的(de)區(qū)别主要在于它們具有更高(gāo)的(de)短路開斷能力及動熱(rè)穩定能力，在機械特性和(hé)其它電氣參數方面沒有什(shén)麽區(qū)别。目前國内生産廠家很少，80kA開斷能力的(de)産品價格約75萬元人(rén)民币。國外如ABB、SIEMENS等公司産品系列很全，設備參數很高(gāo)，但價格也(yě)非常昂貴，例如廣西龍灘水(shuǐ)電站700MW機組出口發電機斷路器單價高(gāo)達130萬美(měi)元。如果說在發電系統有時(shí)需要采用(yòng)發電機斷路器，那麽在電力系統特别是配電系統可(kě)以說不大(dà)可(kě)能采用(yòng)發電機斷路器，這(zhè)不僅是因爲它們體積龐大(dà)、造價昂貴，主要還(hái)是因爲斷路器開斷過程時(shí)間長(cháng)（60~200ms）、不限流，因而大(dà)幅度增加了(le)對(duì)系統及相關電力設備動熱(rè)穩定能力的(de)要求、增加系統建設的(de)投資、影(yǐng)響到系統運行的(de)安全與穩定。
2、加裝限流電抗器
在變壓器低壓側或發電機出口加裝限流電抗器，通(tōng)過增加電源内阻的(de)方式将短路電流限制到常規斷路器可(kě)以開斷的(de)水(shuǐ)平以内，這(zhè)在電力系統的(de)應用(yòng)較普遍。但限流電抗器存在許多(duō)缺點：有功及無功損耗大(dà)、降低電壓質量、降低電源帶負載能力、存在電磁及噪聲污染等。以一台10kv/3000A，電抗率10％的(de)中型限流電抗器爲例，其阻抗約爲0.231Ω，三相容量Q≈6237kVA，其中有功損耗約爲2~3%Q（大(dà)于100kW）。假設變壓器容量S=50MVA，則電抗器後可(kě)帶的(de)有功負載P=
≈49610kW，也(yě)就是說由于限流電抗器的(de)存在，使變壓器少帶有功負荷△P=S-P=390kW。若一年按8500小時(shí)、每度電按0.4元計算(suàn)，由于電抗器有功和(hé)無功的(de)影(yǐng)響，使電力企業損失電費=8500×0.4×（120+390）≈173萬元人(rén)民币。
3、采用(yòng)高(gāo)阻抗變壓器
這(zhè)種方法與加裝限流電抗器非常類似，可(kě)以說是将限流電抗器移植到變壓器内部去了(le)，即将外部問題内部化(huà)，除擁有限流電抗器的(de)所有缺點外，還(hái)影(yǐng)響到變壓器本身工作的(de)可(kě)靠性。例如一台110kV/50MVA高(gāo)阻抗變壓器，需要24組風扇散熱(rè)，散熱(rè)系統本身的(de)運行維護很麻煩，任何一組風扇出現故障，變壓器就需要降容運行甚至退出運行。
4、使電網開環運行
爲了(le)回避系統短路可(kě)能出現的(de)過大(dà)短路電流，在很多(duō)情況下(xià)不得(de)不使系統開環運行，這(zhè)樣相當于犧牲了(le)供電的(de)可(kě)靠性、犧牲了(le)供電質量。
二、 采用(yòng)限流器對(duì)付特大(dà)短路電流
1、限流器主要類型
（1） 基于高(gāo)溫超導技術的(de)限流器
目前高(gāo)溫超導體臨界溫度80K~110K，即零下(xià)200℃附近，制造技術及工藝要求極高(gāo)，造價及運行維護費用(yòng)極高(gāo)。這(zhè)類産品國際上處于工業樣機階段，屬于概念型産品，雖然前景美(měi)好，也(yě)是世界研究熱(rè)點，但距離實用(yòng)化(huà)、産業化(huà)還(hái)有很長(cháng)的(de)路要走。
（2） 基于功率半導體器件的(de)限流器
高(gāo)參數功率半導體器件目前價格還(hái)相當昂貴，一個(gè)單元模塊價格在2萬元人(rén)民币左右。不僅如此，這(zhè)些器件的(de)單元模塊壓降一般都在2V以上，一套10kV産品要用(yòng)幾十隻單元模塊，正常工作時(shí)功耗非常大(dà)、發熱(rè)厲害，所以要使其基本發揮額定電流水(shuǐ)平還(hái)必需采用(yòng)去離子水(shuǐ)強迫冷(lěng)卻。此類限流器技術及工藝要求高(gāo)、價格昂貴、高(gāo)功耗和(hé)存在漏電流，使其在實用(yòng)性上受到很大(dà)的(de)限制。
（3）基于爆破切割技術的(de)限流器
在歐美(měi)等國，此産品已有十餘年的(de)曆史，有數千套産品正在運行。代表産品有德國ABB公司的(de)IS-limiter、美(měi)國G&W公司的(de)Clip、法國FERRAZ公司的(de)Pyro-breaker等，這(zhè)些産品的(de)額定參數可(kě)以到4000A、200kA、36kV，從短路發生到切除故障僅需要幾個(gè)毫秒，被稱爲世界上開斷速度最快(kuài)的(de)開關，其開斷過程與普通(tōng)高(gāo)壓限流熔斷器類似。這(zhè)類産品在額定電流下(xià)的(de)損耗隻有200瓦左右，技術成熟，已經實用(yòng)。雖然動作後需要更換備件，但根據國外統計，這(zhè)類限流器平均3年動作1次，所以在實際使用(yòng)上也(yě)是很經濟合理(lǐ)的(de)。
我公司研制的(de)DDX1 短路電流限制器就屬于此類産品。其技術指标已經達到國外同類産品的(de)水(shuǐ)平，并在很多(duō)方面有所創新。關于DDX1的(de)詳細性能指标參見其技術說明(míng)書(shū)。
2、應用(yòng)實例分(fēn)析
（1） 安裝在主變低壓側出口
圖1
雲南(nán)某220kV變電站主接線簡圖如圖1所示（兩台主變相同），經計算(suàn)其10kV開關DL1出口短路時(shí)短路電流将達到42kA，而DL1的(de)額定短路開斷電流爲40kA，所以此處存在重大(dà)短路電流開斷能力不足的(de)重大(dà)事故隐患，急需進行改造。若在斷路器DL1前串接限流電抗器，則兩台主變的(de)改造需要花費130萬元人(rén)民币，而且涉及到增加土建工程；不僅如此，此電抗器每年的(de)有功損耗折合人(rén)民币約30萬元。而在DL1前串接DDX1短路電流限制器，則不需要額外的(de)土建工程，隻需要将DL1櫃體前的(de)隔離插頭櫃改造，安裝上DDX1即可(kě)，總投資隻需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(shí)更換備件，但此處的(de)重大(dà)短路也(yě)許十年八年也(yě)遇不到一次，所以采用(yòng)DDX1作爲災難性事故的(de)保護是非常合适的(de)。
（2） 安裝在發電廠饋線或廠用(yòng)電分(fēn)支回路
圖2
某熱(rè)電廠主接線示意圖如圖2所示，發電廠發出的(de)電能原來(lái)通(tōng)過110kV變電站上網，後來(lái)電網改造後需要經過220kV變電站上網，造成1#~4#饋線出口短路電流達到45kA的(de)特高(gāo)水(shuǐ)平（由各發電機及主網共同提供短路電流），而所有饋線斷路器的(de)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(de)重大(dà)事故隐患。考慮到安裝空間問題，改造的(de)最佳方案是在1#、2#主變的(de)低壓側斷路器DL1及DL2回路中各串聯一台DDX1-12/3500-63設備，當6kV母線及各饋線出口發生短路時(shí)，由DDX1将系統倒送的(de)約25kA的(de)短路電流在幾毫秒時(shí)間内切斷，剩餘的(de)發電機回路的(de)短路電流各開關可(kě)以輕松對(duì)付。
（3） 安裝在發電機出口
圖3
某100MW機組在發電機出口需要安裝短路開斷能力80kA的(de)發電機斷路器，不僅如此，對(duì)發電機系統其它電器設備的(de)動熱(rè)穩定能力要求也(yě)提到了(le)一個(gè)過高(gāo)的(de)水(shuǐ)平，需要較大(dà)幅度增加建設投資來(lái)滿足這(zhè)一要求。采用(yòng)DDX1與一台普通(tōng)的(de)40kA斷路器DL1串聯，既解決了(le)短路開斷問題，又使建設投資控制在合理(lǐ)的(de)範圍内，同時(shí)此配置可(kě)以更有效地保護發電機回路。
