旁路限流器在电气工程中的应用

周冬梅　吴飞

摘 要：本文主要围绕旁路限流器在电力设备运行过程中的显著优点展开讨论，通过与普通限流电抗器的实际功能对比，以及从电网经济与安全运行的角度来实际举例阐述，论证旁路限流器在电气工程中应得以大力推广与使用。

关键词：电气工程；旁路限流器；装置应用；应用前景

中图分类号：TM471 文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.08.038

1 限流电抗器应用现状

目前， 一般采用限流电抗器来控制、限制短路电流在25 kA以内，以达到变电站及用户侧配电装置设备的选择既经济又合理，即在低压主回路中串联一电抗，使其阻抗值增大，达到减小短路电流的作用。而由于阻抗值的增大，造成回路的损耗增大，即电抗器的发热，而且电抗器的运行所产生电磁谐波干扰对变电站综合自动化、计算机、继电保护等的正常运行带来极为不利的影响，可能导致系统保护运行的误动作，危及电网系统的安全运行。

本文着重对旁路限流器的深入研究探讨，得出在输变电工程中装旁路限流器可起到节能降耗，改善运行环境，减少电磁谐波干扰的作用，经济效益显著，应得到大力的推广。

2 旁路限流器的推出

如果能在正常运行时将电抗器两端短接而发生短路时， 及時将限流电抗器投入，起到限制短路电流、达到节能降耗、减少电磁谐波干扰的作用，则旁路限流器由此应运而生。旁路限流器由通用限流电抗器与短路电流限制器（简称旁路限流器）并联而成。 不少电气设备研究机构及设备制造厂商开始了研究与开发旁路限流器。

3 在变电工程中的应用

旁路限流器采用超高速开关，动作电流可以通过其电子控制器整定。正常运行时相当于一个旁路铜排，通过全部负载电流；发生短路时，能在短路电流刚刚上升的 3～5 ms内瞬间断开电流，这时将限流电抗器投入即可。目前，常规变电站中 10 kV 限流电抗器的布置一般为水平布置，旁路限流器可按照分相与电抗器对应布置，无论是新变电站或旧变电站的 10 kV 电抗器室加装旁路限流器是易于实现的。以一组 10 kV/3000 A、电抗率 12%的限流电抗器为例，按照 NKSL电抗器样本的参数，其阻抗值约为 0.231 Ω，三相容量约为52 MW，其中有功损耗约为69.35 kW，无功容量为 3×2078.4 kW。

3.1 节能降耗—消除电抗器本身的有功与无功损耗

电抗器有功损耗相当可观，电抗器每年满负荷运行时损失电能 W1 =60 万kWh， 按销售电价 0.5 元/ kWh 计算，电抗器每年有功损失合人民币 30 万元；采用旁路限流器后，有功损耗不到 300 W，年节约电费约 30 万元。从这点看，旁路限流器起到了节能降耗的作用，这符合我国节约能源的国策。正常运行时，电抗器对母线电压质量有影响，电抗器的无功压降使母线电压降低，一般会使母线电压降低 4%～8%，从而降低了变压器的带负荷能力。以上述电抗器为例：

母线压降：ΔU%=Xk%×（Ig/Iek）sinφ=5.04%

（注：按照电抗器满负荷运行率为 70%计，负荷功率因数 sinφ=0.6 计）。

即电抗器带负荷能力降低 3UφIH×5.04%=52×5.04%=2.62 MW。则电抗器运行时，每年少送电量应为 W2=（2620×365×24）kWh=2295 万 kWh，每年少送电损失约合人民币 1140 万元。

否则，为了补偿电抗器的无功损失，需要在变电站装设无功补偿电容器（其容量约为 3×2078.4=6235 kW），增加无功补偿电容器的投资费用和运行费。

采用旁路限流器后，可为企业长期节约该损失、节省装设补偿电容器的投资；已经装设补偿电容器的变配电所，可以少投入一些补偿电容器，延长设备使用寿命，节省运行费用，改善系统的功率因数。而且装备旁路限流器后，上述电压损失消除了，这无疑将使电压质量得到提高， 而提高电能质量一直是电力系统追求的目标。

3.2 消除电磁污染

可消除电抗器的工频磁场及噪声对环境和设备的干扰，特别是消除对变电站 综合自动化、计算机、继电保护等的正常运行带来极为不利的影响，满足国家有关电磁场干扰的强制标准。 同时也不影响原有继电保护装置的整定，在新变电站装配简单，在老变电站改造也变的很容易。

4 旁路限流器的应用前景

每组电抗器每年的有功损耗约合人民币 30 万元（如果将无功压降的损失按每年1140 万元计入，则选用电抗器的损失是巨大的），而一组旁路限流器的投资仅60万元，其经济技术有着明显的优势，应该得以大力推广；以某地区有100 多座 的 220 kV 变电站为例，装设有约200台的限流电抗器，如果都能加装旁路限流器的话，每年可节省电能损耗约6000万元，同时可以少装或少投入无功补偿装置约1200 MW，其经济效益非常显著。

5 结语

旁路限流器的使用可以起到节能降耗，改善运行环境，减少电磁谐波干扰的作用，节省无功补偿容量，经济效益显著，安装使用方便，应得到大力的推广应用。