談開關消除電抗器中串聯(lián)電抗器的漏磁通 摘 要：利用大容量高速開關裝置，在正常運行時將串聯(lián)電抗器短接，消除電抗器漏磁通對其周圍的金屬產生的渦流發(fā)熱；在發(fā)生短路情況下該裝置快速斷開，重新將電抗器投入，限制短路電流。
關鍵詞：漏磁通；電抗器；串聯(lián)電抗器；短路電流；渦流發(fā)熱；
一、前言
眾所周知，電力系統(tǒng)中，串聯(lián)電抗器主要作用是當供電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，利用其電感特性，限制系統(tǒng)短路電流。這樣可以降低短路電流對系統(tǒng)的沖擊，同時降低斷路器的額定開斷容量，節(jié)省投資費用；但使用串聯(lián)電抗器后，會發(fā)生很強的漏磁通，對周圍供電設備、建筑物以及通訊設施都會產生較大的影響，甚至造成設備異常。如何消除和屏蔽串聯(lián)電抗器產生的漏磁通，已經成為電力系統(tǒng)正常運行中所面臨的一個非常重要的問題。
二、電抗器中串聯(lián)電抗器漏磁通問題的分析與提出
110變電站是我廠的總降壓變電所，ll0kV系統(tǒng)為雙回路供電，采用內橋接線，50MVA的主變壓器(110kV/6.3kV)兩臺，在每臺變壓器的6kV側，串有兩臺電抗器分別給兩段6kV母線供電，6kV系統(tǒng)采用單母線四分段開環(huán)式接線，該變電站供電系統(tǒng)主接線圖見圖1。
在該變電站投運交接驗收過程中，發(fā)現(xiàn)當每段6kV進線斷路器負荷達到其額定容量的70％時，進線柜背板和側板出現(xiàn)溫度升高的現(xiàn)象，當環(huán)境溫度為25℃時，溫升△T達到35K，超出了國家溫升標準30K的要求范圍。此外，電抗器與進線柜之間的圍欄的連接鋁板發(fā)熱也比較厲害，將鋁板拆掉，用導線連接后，測量電流可達68A以上。對現(xiàn)場的磁場強度進行測試，發(fā)現(xiàn)磁場強度比較大，超出了正常水平。經綜合分析，認為主要是由于串聯(lián)電抗器的漏磁通過大，而電抗器與進線柜距離較近(電抗器和6kV開關柜安裝在同一配電室內)，在進線柜背板和側板上形成渦流，致使6kV進線柜發(fā)熱。由于110變電站已經建成投運，電抗器安裝位置也無法調整，所以消除串聯(lián)電抗器的漏磁通成為解決6kY進線柜發(fā)熱問題的關鍵。
三、電抗器中串聯(lián)電抗器漏磁通問題的解決
1. 解決思路
為了解決這個問題，經過技術咨詢和考察，發(fā)現(xiàn)利用國內一種大容量高速開關裝置(簡稱FSR裝置)可消除串聯(lián)電抗器的漏磁通影響。具體解決辦法是將FSR裝置并聯(lián)在電抗器兩端，如圖2。
正常運行時，串聯(lián)電抗器被FSR短接，進線負荷電流基本上全部從FSR裝置中流過，使串聯(lián)電抗器不流過電流，從而可消除電抗器漏磁通的產生，進而徹底解決進線柜發(fā)熱的問題。6kV系統(tǒng)發(fā)生短路時，F(xiàn)SR裝置快速分斷，將串聯(lián)電抗器投入主回路中限制短路電流，而短路故障仍由故障處斷路器開斷。
2.FSR裝置的工作原理
該裝置主要由橋體FS、熔斷器FU、非線性電阻FR及測控單元等組成，簡稱FSR，如圖3。
(1)橋體FS：因FS電阻為uΩ級，而熔斷器FU電阻為mΩ級，故正常時工作電流經橋體流過，短路時接到測控單元的分斷命令后，在0.15ms之內爆破斷開，電流轉移到熔斷器FU。
(2)熔斷器FU：FS斷開后，全部短路電流轉移到熔斷器，在0.5ms以內熔斷器熔斷，并產生足夠的弧壓。
(3)非線性電阻FR：熔斷器熔斷時產生的弧壓使其導通，吸收電感中存在的磁能及電源注入的能量，使熔斷器順利熄弧，同時把開斷時的過電壓限制在2.5倍的額定相電壓之內。
(4)測控單元：檢測電流和電流變化率，當電流幅值和電流變化率同時超過整定值時，判斷為短路發(fā)生，采用三個相同的獨立工作的CPU部件，以“三取二”表決方式判斷，向橋體發(fā)出分斷命令。
3. FSR裝置的特點
(1)載流量大：目前國內真空斷路器額定電流只能做到4kA，而FSR裝置最大額定電流可做到12kA，完全可滿足目前電力系統(tǒng)的需要。
(2)開斷速度快：短路電流在1ms以內被截流，3ms之內衰減為零，故障被完全切除。與傳統(tǒng)的斷路器繼電保護方式相比，短路故障切除速度提高20倍以上。
(3)開斷過程中無危害性過電壓：氧化鋅良好的非線性特性，可將開斷過電壓限制在2.5倍的額定相電壓以內。
(4)開斷容量可以足夠大：目前可做到240kA，足以滿足一般情況下切斷短路電流的需要。
(5)靈敏度更高：故障時電流變化率增加明顯，該裝置引入了電流變化率作判據(jù)，靈敏度更高。
4.FSR裝置動作電流整定原則
(1)當初在6kV母線進線處設計串聯(lián)電抗器，其目的是降低6kV系統(tǒng)三相短路電流。發(fā)生三相短路故障時，電抗器應可靠投入，從而要求FSR裝置在短路電流上升的初始階段應可靠斷開，故FSR動作值應取90％的三相短路電流值。
(2)其它負荷正常運行時，應躲過最大配電變壓器空載合閘電流，并取1.3倍的可靠系數(shù)。
(3)其它負荷正常運行時，應躲過最大電動機的啟動電流，也取1.3倍的可靠系數(shù)。
綜合以上三種情況，選擇最大電流做為FSR裝置的動作電流
5.應用實踐
2013年5月17日，我廠110變電站分散安裝的12臺FSR裝置全部送電成功，消除串聯(lián)電抗器漏磁通產生的問題比較明顯。2013年6月19日，我廠6kV系統(tǒng)發(fā)生了電纜短路故障，1#電抗器并聯(lián)的FSR裝置準確動作，并將1#電抗器安全可靠地串入主回路中,保證了該變電站供電系統(tǒng)正常運行。
談開關消除電抗器中串聯(lián)電抗器的漏磁通：江蘇博邦電氣(原常州博邦電氣)是專業(yè)的電抗器廠家，產品匯集變頻器用進線電抗器(輸入電抗器)、出線電抗器(出線電抗器)、直流電抗器(平波電抗器)，還有諸如電容器用低壓串聯(lián)電抗器、高壓串聯(lián)電抗器等，請記聯(lián)系方式：0519-83188328 18015013088，專業(yè)鑄就經典！
四、結束語
采用FSR裝置與限流電抗器并聯(lián)的先進技術方案后，不但解決了串聯(lián)電抗器為了限制系統(tǒng)短路電流而帶來的電能損耗、系統(tǒng)電壓波動加劇、強大的漏磁場對變電站內的金屬構件產生的渦流發(fā)熱、影響混凝土基礎和廠房壽命、使通訊系統(tǒng)及計算機監(jiān)控系統(tǒng)受到嚴重干擾以及對人身心健康造成很大危害等一系列突出問題，而且還保留了串聯(lián)電抗器限制短路電流的功能。 |
