摘要：我国的电网规模随着社会经济的快速发展而不断扩大，限流电抗器的应用也随之增加。本文将对限流电抗器应用于电力工程设计，减小短路电流对电路的损耗过程加以分析。探讨使用零压降、无损耗、环保型限流电抗器来减小短路电流的原理，对新型环保、节能限流电抗器的应用作分析、总结。
关键词：限流电抗器；电力工程设计
1 引言
我国的电网规模逐渐扩大，电阻承载器已经不能减小短路电流给电路带来的损耗，目前的大容量断路器装置的承载力达不到电力重载区的需求。结合高阻抗变压器、电网分区运行、电磁解环、改变更大容量的断容器开关、开断线路等措施，来减小短路电流对电路的损耗，这个过程可能会带来电路安全事故、经济上的持续损耗。因而研发新型环保、实用性强的限流电抗器，应用于电力工程设计中，显得至关重要。
2 设计概述
本文将对220kV（常规家庭电压）电站的最大短路电流处加之限流电抗器，对其应用过程进行分析，并与传统电抗器的使用进行对比，提出建议与注意事项。
普通变电站220kV的主变容量3×240MVA，用规格为10%、4000A限流电抗器装置在10kV侧。普通变电站10kV侧一般使用分列运行法（1主变供10kV 1M负荷、2主变供10kV 2AM、2BM母线负荷、3主变供10KV 1M母线负荷、10kV 1分段5010开关、2分段5023开关备用）。研究表明，普通变电站母线的最大短路电流在3台主变同时工作时，10kV母线的短路电流为48.13kA，比额定开关遮断电流值高出160.40％。因而电抗器深度根据目前的电路运行情况只能设为10％。为了避免电抗器深度不足、过大的短路电流大于遮断开关的容量引起的断路器爆炸、电气设备被冲击等电路事故，在两台或三台主变无法运行时加之停运母线以改善电路故障［1］。
有研究表明，限流电抗器若采取10%、4000A规格且处于长期串联的状态，则会在10kV侧产生0.46kV的压降，AVC调节动作的频次随之增加，每台限流电抗器每年的耗资高达133万人民币［2］。
产生问题的原因：因限流电抗器的限流深度不足，但更换容量更大的限流电抗器则增加变电站的损耗，引起电压质量下降；电抗器长期运行产生的热量引起不可挽回的电量损失与无功损失，增大输出电压，减小电压的输送效率，还会给输送电线带来损耗。
3 深度限流装置介绍
现对变电站投入使用最新研发的10kV零压降、零损耗深度限流电抗器。即将主变10kV的10%深度限流电抗器更改成50%深度限流电抗器，用10kV真空环境开关装在限流电抗器两侧。电抗器在变电站电路系统正常运行情况下，真空开关自动调节为关闭状态进而控制电流无法通过电抗器；真空开关在短路电流出现时，以20ms的时间自动打开电匣分开关，让短路电流无法通过电抗器，待短路电流降为零时恢复真空关闭状态，不影响电路系统的正常运行［3］。
4 设计方案
在变压器出口安装串联无损耗限流装置以控制短路电流不能超过最大遮断容量的临界值，若电力系统正常运行，则负荷电流流过短接电抗器高速真空断路器，当负荷电流过大引起电路故障时，其以20ms的时间断开分开关，限制短路电流的数值在系统能自动控制的范围之内，通过减少断路器爆炸、电气设备受到电流冲击而产生的电路事故，让电力系统能正常运行［2］。
4.1 原理分析
换流器在系统正常工作时自动调节为关闭状态，让工作电流只通过换流器，此时电路阻抗为零，没有功率及电压损耗；电路系统发生故障时，换流器在2ms以内熔断电弧器丝，因而灭弧室能开断短路电流。因而使用限流电抗器后，电力系统断路器能有效控制短路电流的数值，与线路重合闸同时关闭，保证电路能正常通电。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
若线路重合闸关闭后电路故障依旧存在，则下一个线路重合闸自动关闭，在短路故障消失后，换流器自动合闸，限流电抗器自动关闭。
普通220kV的变电站的1、2、3由过度柜换成限流器开关柜，把限流电抗转变为原电抗，因而能有效限制电流［1］。
4.2 限流电抗器效果分析
普通变电站通过装置零压降、零损耗的深度限流电抗器以控制短路电流和投入损耗。深度限流电抗器的优点：
（1）分列运行效果好。1、2、3主变10kV侧通过零压降、零损耗的电抗器与增大的供电断面实现并列运行、改变电力系统的停滞性；真空调节开关控制短路电流的数值在30kA以下，达到开关的遮断范围，减少开关遮断力不足导致开关无法遮断的情况，保证母线能分列运行。
（2）处理速度快。通过减少频繁更换遮断容器以减少电力系统的运行耗资；实现在7-15ms内将短路电流阻断，因而其判断及控制短路电流的速度非常快，进一步减少短路电流的数值以控制其给发电机、电路输送设备带来的损伤。
（3）使用寿命长。通过控制主变出口短路引起的设备和电路故障情况，减少10kV侧短路故障引起变压器冲被击次数，采用高速涡流驱动装置，其为直线运动状态，无复杂的传动机构，减少电力部件之间的磨损，进而延长变压器的使用周期；通过提高电网运行的安全度、可靠度，保证电力系统能正常运行［3］。
（4）限流效果好。限流电抗器在电路正常运行时，没有电流通过，零能损耗，零压降，无漏磁场。只在产生短路电流时投入工作，电抗值随电力系统变化，缩短短路电流限制在预期短路电流值的50%以下，将短路电流值在发生短路时降低，避免短路电流冲击变压器，相应降低系统内断路器开断能力。减少普通限流电抗器产生的电压损耗、输送电压质量降低、消耗功率增大、电能损失增大、电磁损耗、电力系统稳定差等不足之处。
（5）限流电抗器的开断能力强。通过合理控制触头的刚分时间、减小燃弧时间，保证电路三相动作都为临界开断，增加灭弧室的开断量，使其容易达到80kA的开断余量。
（6）投入成本低。限流电抗器使用最佳节能和最经济有效的限流方案，减少在系统扩建或联网运行上的投资。替代传统高阻抗变压器、普通串联限流电抗器、爆炸型大容量高速开断装置，在改造新供用电系统设计及企业系统时，可利用流电抗器，增加系统阻抗，进一步减小负荷侧断路器的开断电流，降低造价。
4.3 传统电抗器的不足之处：分列运行主变器以影响电路系统安全为代价，电路承载的风险较高；电路故障发生时，必须通过更换遮断器才能减小短路电流带来的的电路故障，因而判断及处理的速度慢；复杂的传动结构相互磨损，减小限流器的使用周期；无法达到零损耗，零压降，影响限流效果，还对变压器产生冲击，影响电压传送的质量及效率；燃弧时间较长，其开断能力较低导致灭弧室的开断量无法达到电路系统的需求；传统的开断装置不能增加系统阻抗，不能减小开断电流，因而无法使用最佳的限流方案，增加了还装置的投入成本。
5 结束语
本文通过介绍220kV普通变电站的限流器工作原理，通过介绍装置深度限流电抗器后以控制短路电流为电路系统带来的优势，比较了传统电抗器带来的不足，总结了在变电站安装深度限流电抗器的重要性，为电力系统设计提供参考。
参考文献：
[1]张亚麟.深度限流装置在电力工程设计中的应用[J].科技与创新，2016（08）.
[2]黄建林.电力工程大容量高速开关与限流电抗器并联运行应用研究[J].低碳世界，2015（36）.
[3]侯源红，姜雪晴.基于全寿命周期变压器阻抗优化方案研究[J].高压电器，2014，50（07）.
论文作者:贺腾飞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/9/18
标签：流电论文; 电流论文; 电路论文; 变电站论文; 深度论文; 装置论文; 系统论文; 《基层建设》2018年第24期论文;