旁路限流器在電氣工程中的應用

周冬梅　吳飛

摘 要：本文主要圍繞旁路限流器在電力設備運行過程中的顯著優點展開討論，通過與普通限流電抗器的實際功能對比，以及從電網經濟與安全運行的角度來實際舉例闡述，論證旁路限流器在電氣工程中應得以大力推廣與使用。

關鍵詞：電氣工程；旁路限流器；裝置應用；應用前景

中圖分類號：TM471 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.08.038

1 限流電抗器應用現狀

目前， 一般采用限流電抗器來控制、限制短路電流在25 kA以內，以達到變電站及用戶側配電裝置設備的選擇既經濟又合理，即在低壓主回路中串聯一電抗，使其阻抗值增大，達到減小短路電流的作用。而由于阻抗值的增大，造成回路的損耗增大，即電抗器的發熱，而且電抗器的運行所產生電磁諧波干擾對變電站綜合自動化、計算機、繼電保護等的正常運行帶來極為不利的影響，可能導致系統保護運行的誤動作，危及電網系統的安全運行。

本文著重對旁路限流器的深入研究探討，得出在輸變電工程中裝旁路限流器可起到節能降耗，改善運行環境，減少電磁諧波干擾的作用，經濟效益顯著，應得到大力的推廣。

2 旁路限流器的推出

如果能在正常運行時將電抗器兩端短接而發生短路時， 及時將限流電抗器投入，起到限制短路電流、達到節能降耗、減少電磁諧波干擾的作用，則旁路限流器由此應運而生。旁路限流器由通用限流電抗器與短路電流限制器（簡稱旁路限流器）并聯而成。 不少電氣設備研究機構及設備制造廠商開始了研究與開發旁路限流器。

3 在變電工程中的應用

旁路限流器采用超高速開關，動作電流可以通過其電子控制器整定。正常運行時相當于一個旁路銅排，通過全部負載電流；發生短路時，能在短路電流剛剛上升的 3～5 ms內瞬間斷開電流，這時將限流電抗器投入即可。目前，常規變電站中 10 kV 限流電抗器的布置一般為水平布置，旁路限流器可按照分相與電抗器對應布置，無論是新變電站或舊變電站的 10 kV 電抗器室加裝旁路限流器是易于實現的。以一組 10 kV/3000 A、電抗率 12%的限流電抗器為例，按照 NKSL電抗器樣本的參數，其阻抗值約為 0.231 Ω，三相容量約為52 MW，其中有功損耗約為69.35 kW，無功容量為 3×2078.4 kW。

3.1 節能降耗—消除電抗器本身的有功與無功損耗

電抗器有功損耗相當可觀，電抗器每年滿負荷運行時損失電能 W1 =60 萬kWh， 按銷售電價 0.5 元/ kWh 計算，電抗器每年有功損失合人民幣 30 萬元；采用旁路限流器后，有功損耗不到 300 W，年節約電費約 30 萬元。從這點看，旁路限流器起到了節能降耗的作用，這符合我國節約能源的國策。正常運行時，電抗器對母線電壓質量有影響，電抗器的無功壓降使母線電壓降低，一般會使母線電壓降低 4%～8%，從而降低了變壓器的帶負荷能力。以上述電抗器為例：

母線壓降：ΔU%=Xk%×（Ig/Iek）sinφ=5.04%

（注：按照電抗器滿負荷運行率為 70%計，負荷功率因數 sinφ=0.6 計）。

即電抗器帶負荷能力降低 3UφIH×5.04%=52×5.04%=2.62 MW。則電抗器運行時，每年少送電量應為 W2=（2620×365×24）kWh=2295 萬 kWh，每年少送電損失約合人民幣 1140 萬元。

否則，為了補償電抗器的無功損失，需要在變電站裝設無功補償電容器（其容量約為 3×2078.4=6235 kW），增加無功補償電容器的投資費用和運行費。

采用旁路限流器后，可為企業長期節約該損失、節省裝設補償電容器的投資；已經裝設補償電容器的變配電所，可以少投入一些補償電容器，延長設備使用壽命，節省運行費用，改善系統的功率因數。而且裝備旁路限流器后，上述電壓損失消除了，這無疑將使電壓質量得到提高， 而提高電能質量一直是電力系統追求的目標。

3.2 消除電磁污染

可消除電抗器的工頻磁場及噪聲對環境和設備的干擾，特別是消除對變電站 綜合自動化、計算機、繼電保護等的正常運行帶來極為不利的影響，滿足國家有關電磁場干擾的強制標準。 同時也不影響原有繼電保護裝置的整定，在新變電站裝配簡單，在老變電站改造也變的很容易。

4 旁路限流器的應用前景

每組電抗器每年的有功損耗約合人民幣 30 萬元（如果將無功壓降的損失按每年1140 萬元計入，則選用電抗器的損失是巨大的），而一組旁路限流器的投資僅60萬元，其經濟技術有著明顯的優勢，應該得以大力推廣；以某地區有100 多座 的 220 kV 變電站為例，裝設有約200臺的限流電抗器，如果都能加裝旁路限流器的話，每年可節省電能損耗約6000萬元，同時可以少裝或少投入無功補償裝置約1200 MW，其經濟效益非常顯著。

5 結語

旁路限流器的使用可以起到節能降耗，改善運行環境，減少電磁諧波干擾的作用，節省無功補償容量，經濟效益顯著，安裝使用方便，應得到大力的推廣應用。