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    DDX1系列短路電流限制器解決方案

    1 旁路限流電抗器

    圖1 旁路限流電抗器原理接線圖

    圖1為該應用的主接線原理圖,降壓變壓器或發電機出口的限流電抗器唯一的用途就是限制系統的短路電流。給限流電抗器上并聯一臺DDX1短路電流限制器,正常運行時,負荷電流幾乎全部流過限流器;當母線或出線發生兩相或三相短路時,限流器快速開斷使電抗器投運,起到限制短路電流的作用。此用法有如下優點:

    ●節能降耗:一臺中型電抗器每年的電耗折合人民幣在50萬元左右,采用DDX1將其旁路后此電耗消除。

    ●消除無功損耗:電抗器存在巨大的無功損耗,明顯影響變電站帶負荷的能力,給電力企業帶來很大損失。采用DDX1后徹底消除限流電抗器的無功損耗,有利于降低線損、改善系統的功率因數。

    ●提高供電質量:電抗器對后級母線電壓質量有影響,一般會使母線電壓降低3~8%,若遇到大型感性負載(如大容量電動機等)投入,則電壓降落更大。裝備DDX1后上述電壓損失消除了、這無疑將使電壓質量得到提高。

    ●使用方便:不影響配電系統原有繼電保護裝置的整定;另外,由于DDX1簡單的結構及靈活的安裝方式,使得它在新變電站裝配簡單、老變電站的改造也很容易實現。

    ●消除干擾:消除了電抗器磁場及噪聲對環境和設備的干擾,滿足國家有關

    電磁場干擾的強制標準。

    圖2為限流器動作后,故障電流向電抗器中轉移的波形示意圖。發生短路后,限流器在幾毫秒時間內開斷,電抗器接入后起到限流作用。在國外,這種應用方式出到此類產品應用總量的30%。

    圖2 動作后故障電流向電抗器中轉移波形示意圖


    2 使大容量配電系統分段母線并列運行

    圖3 DDX1使分段母線并列運行

    具體用法如圖3所示,某110kV變電站1號、2號50MVA變壓器10kV側的短路電流均為18KA,若兩臺主變并列運行則饋線出口短路電流將達到36kA。因饋線斷路器的額定短路開斷電流為31.5kA,所以正常情況下母聯斷路器不能閉合、分段母線不能并列;只有在一臺主變因故退出運行后,母聯斷路器才能閉合運行。在圖示與母聯開關的位置串接一臺DDX1,則分段母線可并列運行。合理整定DDX1的動作電流,當出線發生短路、且預期短路電流值接近31.5KA時,使DDX1動作、母線分裂運行,饋線斷路器只承擔單臺變壓器的短路電流。在國外,這種應用方式約占到此類產品應用總量的50%。

    該運行方式有以下優點:

    ●變電站擴建或變壓器增容后,無須更換所有出線斷路器,從而節約大量基建投資。

    ●提供閉環運行的可能性,提高供電可靠性。

    ●均衡多臺變壓器的負荷分配,增強系統的電壓調整能力,保證最佳的供電質量。

    ●降低系統阻抗,節能降耗。

    3 改善電能質量

    圖4所示為一臺主變向幾個用戶或同一用戶的不同用電設備供電的接線圖,每路出線表示一個用戶或一臺用電設備。任一出線的短路故障將導致母線電壓大幅度的波動,引起計算機、變頻器等重要負載不能正常工作甚至停機,給工業生產造成重大損失。若在各出線斷路器上各串聯裝設一臺限流器,則此問題就可以解決。當某出線上發生短路時,限流器快速將該支路開斷,母線電壓基本不受影響。從圖5可以明顯看出非故障用戶或設備電壓質量的改善情況:裝設FCL之前,母線電壓要降低或消失數個周波;裝設FCL之后,母線電壓只出現一個持續幾毫秒的毛刺,不會影響到重要用電設備的正常工作。

    圖4 重要用戶分支母線裝備DDX1限流器 (FCL )

    ??????圖5 裝備限流器前后故障期間母線上的電壓和電流波形

    4 發電機出口短路保護

    大容量發電機出口短路時,由發電機提供的短路電流的周期分量可超過90kA~100kA,已無斷路器可選;進一步考慮短路電流中含有約50%~60%的非周期分量,不僅短路電流幅值增大、而且非周期分量超過了斷路器型式試驗的條件,普通斷路器無法使用,而進口的發電機斷路器價格非常昂貴,因此目前不得已的辦法是采用發電機-變壓器組連接方式或者采用封閉母線避免相間短路的發生。此種接線方式的缺點是運行不靈活,升壓變高壓側斷路器動作頻繁、壽命短,不利于系統穩定、不便于設備的檢修及維護。

    如圖6所示,采用DDX1+普通斷路器可完成發電機出口的短路保護。當發電機出口短路時,超過DDX1整定值的短路電流由DDX1快速開斷并聯動與之串聯的普通斷路器CB三相跳閘,避免發電機非全相運行;小于DDX1整定值的短路電流直接由CB開斷。另外發電機出口裝設有限流電抗器,則可在限流電抗器上并聯DDX1以達到節能降耗的目的,見圖中虛框內部分。

    圖6 發電機出口保護

    該應用不僅適用于發電廠,也適用于化工治金企業的自備發電機、大電流試驗室用發電機、核聚變試驗用發電機、艦船用發電機等。

    5 發電廠分支母線和廠高變的短路保護

    當發電廠廠用電分支或勵磁分支母線發生短路時,從發電機和系統電源同時向故障點提供短路電流,短路電流值比發電機出口短路時更大,考慮非周期分量后可達150kA~200kA,無合適開關可選。盡管發電廠的廠高變采用了分裂繞組變壓器,但是各大型發電廠的廠高變仍然頻頻損壞,給發電企業和社會造成巨大的損失。

    如圖7所示,給發電廠的分支母線上串接一組DDX1限流器,發生災難性短路時,由DDX1快速切斷短路電流,即可有效地防止廠高變的損壞、保護發電設備安全。另外發電機廠用電分支母線上若裝設有限流電抗器,則可在限流電抗器上并聯DDX1以達到節能降耗的目的,見圖中虛框內部分。

    圖7 發電廠分支母線和廠高變的短路保護

    6 地區火/水發電廠上網保護

    如圖8所示,某一個可以提供10kA短路電流的地區火/水電廠在上網后,使變電站原先的饋線斷路器的短路開斷能力不足。為此,在上網電廠的出口安裝一臺DDX1限流器,可不更換原先的斷路器繼續運行,節約工程投資。另外發電機出口裝設有限流電抗器,則可在限流電抗器上并聯DDX1以達到節能降耗的目的,見圖中虛框內部分。

    圖8 地區火/水發電廣上網保護

    7 整流電路的短路保護

    如圖9所示,在大功率整流電路中發生短路時,需要有高速保護,否則會造成整流器件和其它設備損壞的嚴重事故。為此,可在該電路中接入一臺DDX1限流器、發生短路故障時可避免設備的損壞。

    ??????圖9 整流電路的短路保護

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