1 旁路限流电抗器

图1 旁路限流电抗器原理接线图

图1为该应用的主接线原理图，降压变压器或发电机出口的限流电抗器唯一的用途就是限制系统的短路电流。给限流电抗器上并联一台DDX1短路电流限制器，正常运行时，负荷电流几乎全部流过限流器；当母线或出线发生两相或三相短路时，限流器快速开断使电抗器投运，起到限制短路电流的作用。此用法有如下优点：

●节能降耗：一台中型电抗器每年的电耗折合人民币在50万元左右，采用DDX1将其旁路后此电耗消除。

●消除无功损耗：电抗器存在巨大的无功损耗，明显影响变电站带负荷的能力，给电力企业带来很大损失。采用DDX1后彻底消除限流电抗器的无功损耗，有利于降低线损、改善系统的功率因数。

●提高供电质量：电抗器对后级母线电压质量有影响，一般会使母线电压降低3~8％，若遇到大型感性负载（如大容量电动机等）投入，则电压降落更大。装备DDX1后上述电压损失消除了、这无疑将使电压质量得到提高。

●使用方便：不影响配电系统原有继电保护装置的整定；另外，由于DDX1简单的结构及灵活的安装方式，使得它在新变电站装配简单、老变电站的改造也很容易实现。

●消除干扰：消除了电抗器磁场及噪声对环境和设备的干扰，满足国家有关

电磁场干扰的强制标准。

图2为限流器动作后，故障电流向电抗器中转移的波形示意图。发生短路后，限流器在几毫秒时间内开断，电抗器接入后起到限流作用。在国外，这种应用方式出到此类产品应用总量的30％。

图2 动作后故障电流向电抗器中转移波形示意图

2 使大容量配电系统分段母线并列运行

图3 DDX1使分段母线并列运行

具体用法如图3所示，某110kV变电站1号、2号50MVA变压器10kV侧的短路电流均为18KA，若两台主变并列运行则馈线出口短路电流将达到36kA。因馈线断路器的额定短路开断电流为31.5kA，所以正常情况下母联断路器不能闭合、分段母线不能并列；只有在一台主变因故退出运行后，母联断路器才能闭合运行。在图示与母联开关的位置串接一台DDX1，则分段母线可并列运行。合理整定DDX1的动作电流，当出线发生短路、且预期短路电流值接近31.5KA时，使DDX1动作、母线分裂运行，馈线断路器只承担单台变压器的短路电流。在国外，这种应用方式约占到此类产品应用总量的50％。

该运行方式有以下优点：

●变电站扩建或变压器增容后，无须更换出线断路器，从而节约大量基建投资。

●提供闭环运行的可能性，提高供电可靠性。

●均衡多台变压器的负荷分配，增强系统的电压调整能力，保证的供电质量。

●降低系统阻抗，节能降耗。

3 改善电能质量

图4所示为一台主变向几个用户或同一用户的不同用电设备供电的接线图，每路出线表示一个用户或一台用电设备。任一出线的短路故障将导致母线电压大幅度的波动，引起计算机、变频器等重要负载不能正常工作甚至停机，给工业生产造成重大损失。若在各出线断路器上各串联装设一台限流器，则此问题就可以解决。当某出线上发生短路时，限流器快速将该支路开断，母线电压基本不受影响。从图5可以明显看出非故障用户或设备电压质量的改善情况：装设FCL之前，母线电压要降低或消失数个周波；装设FCL之后，母线电压只出现一个持续几毫秒的毛刺，不会影响到重要用电设备的正常工作。

图4 重要用户分支母线装备DDX1限流器 (FCL )

图5 装备限流器前后故障期间母线上的电压和电流波形

4 发电机出口短路保护

大容量发电机出口短路时，由发电机提供的短路电流的周期分量可超过90kA~100kA，已无断路器可选；进一步考虑短路电流中含有约50％~60％的非周期分量，不仅短路电流幅值增大、而且非周期分量超过了断路器型式试验的条件，普通断路器无法使用，而的发电机断路器价格非常昂贵，因此目前不得已的办法是采用发电机-变压器组连接方式或者采用封闭母线避免相间短路的发生。此种接线方式的缺点是运行不灵活，升压变高压侧断路器动作频繁、寿命短，不利于系统稳定、不便于设备的检修及维护。

如图6所示，采用DDX1＋普通断路器可完成发电机出口的短路保护。当发电机出口短路时，超过DDX1整定值的短路电流由DDX1快速开断并联动与之串联的普通断路器CB三相跳闸，避免发电机非全相运行；小于DDX1整定值的短路电流直接由CB开断。另外发电机出口装设有限流电抗器，则可在限流电抗器上并联DDX1以达到节能降耗的目的，见图中虚框内部分。

图6 发电机出口保护

该应用不仅适用于发电厂，也适用于化工治金企业的自备发电机、大电流试验室用发电机、核聚变试验用发电机、舰船用发电机等。

5 发电厂分支母线和厂高变的短路保护

当发电厂厂用电分支或励磁分支母线发生短路时，从发电机和系统电源同时向故障点提供短路电流，短路电流值比发电机出口短路时更大，考虑非周期分量后可达150kA～200kA，无合适开关可选。尽管发电厂的厂高变采用了分裂绕组变压器，但是各大型发电厂的厂高变仍然频频损坏，给发电企业和社会造成巨大的损失。

如图7所示，给发电厂的分支母线上串接一组DDX1限流器，发生灾难性短路时，由DDX1快速切断短路电流，即可有效地防止厂高变的损坏、保护发电设备安全。另外发电机厂用电分支母线上若装设有限流电抗器，则可在限流电抗器上并联DDX1以达到节能降耗的目的，见图中虚框内部分。

图7 发电厂分支母线和厂高变的短路保护

6 地区火/水发电厂上网保护

如图8所示，某一个可以提供10kA短路电流的地区火/水电厂在上网后，使变电站原先的馈线断路器的短路开断能力不足。为此，在上网电厂的出口安装一台DDX1限流器，可不更换原先的断路器继续运行，节约工程投资。另外发电机出口装设有限流电抗器，则可在限流电抗器上并联DDX1以达到节能降耗的目的，见图中虚框内部分。

图8 地区火/水发电广上网保护

7 整流电路的短路保护

如图9所示，在大功率整流电路中发生短路时，需要有高速保护，否则会造成整流器件和其它设备损坏的严重事故。为此，可在该电路中接入一台DDX1限流器、发生短路故障时可避免设备的损坏。

图9 整流电路的短路保护