關(guān)于變電站電氣設(shè)計(jì)中限流措施的合理采用分析

摘 要：文章從投資費(fèi)用增加、人畜容易發(fā)生危險(xiǎn)等多方面分析了短路電流大幅增加對(duì)變電站工作的影響，并從限制短路電流措施、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較兩方面分析了變電站電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)如何合理采用限流措施，以期為變電站節(jié)省大量資金，同時(shí)提高變電站的工作質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：變電站；電氣設(shè)計(jì)；限流措施

變電站中，短路電流的大幅度增加用容易影響供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為了確保供電系統(tǒng)更為安全穩(wěn)定，變電站在電氣設(shè)計(jì)當(dāng)中，需采用限流措施控制短路電流。不僅如此，變電站在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)，需對(duì)合理選用限流措施，在不影響短路電流控制效果的前提下，盡量節(jié)省資金。

一、短路電流大幅增加對(duì)變電站的影響

（一）投資費(fèi)用增加

短路電流大幅增加之后，變電站投資費(fèi)用也會(huì)相應(yīng)增長(zhǎng)。隨著短路電流大幅增加，變電站當(dāng)中動(dòng)、熱便會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的現(xiàn)象。為了使變電站中的動(dòng)、熱能夠更為穩(wěn)定，變電站便需投資購(gòu)置遮斷電流能力更強(qiáng)的斷路器及其配套的電氣工具以及設(shè)備，變電站的投資費(fèi)用隨之增多。

（二）人畜容易發(fā)生危險(xiǎn)

短路電流大幅增加之后，進(jìn)入地網(wǎng)的不對(duì)稱短路電流會(huì)與短路電流形成正比關(guān)系，隨著短路電流的增加而產(chǎn)生變化。與此同時(shí)，10kV電塔周圍所產(chǎn)生的接觸電壓以及跨步電壓，與短路電流也會(huì)形成正比關(guān)系。隨著短路電流的增加而產(chǎn)生變化，此時(shí)的跨步電壓和接觸電壓，很容易對(duì)人畜造成傷害。

（三）故障點(diǎn)的破壞性增強(qiáng)

當(dāng)變電站中的短路電流大幅度增加，架空線路中的故障點(diǎn)便會(huì)受到較為嚴(yán)重的破壞，具體體現(xiàn)于以下幾點(diǎn)：其一，絕緣子受到損害，導(dǎo)線被熔斷，導(dǎo)致架空線路難以繼續(xù)工作。其二，埋地電纜會(huì)受到較為嚴(yán)重的損傷，甚至波及其他電纜，使得其他電纜也受到損害。其三，電纜、導(dǎo)線以及絕緣子都受到不同程度的損害，使得維修人員需花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行維修，停電時(shí)間也需延長(zhǎng)。

（四）通信電路受到損害

變電站短路電流大幅增加，并導(dǎo)致線路當(dāng)中存在不對(duì)稱短路時(shí)，電流之間的不平衡便會(huì)形成大量磁通，能夠自附近的電路當(dāng)中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，且感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)較大。此時(shí)，高壓電力線路周圍的通信線路以及鐵道信號(hào)系統(tǒng)，尤其是同電力線路保持平行的通信線路都會(huì)受到影響。

二、10kV系統(tǒng)短路電流的限制措施

（一）限制短路電流

1.變壓器分列運(yùn)行。變電站若希望降低短路電流，便可通過變壓器分列運(yùn)行進(jìn)行控制。通常情況下，變電站將10kV母線進(jìn)行分段，之后按照一定順序依次運(yùn)行，10kV母線即使產(chǎn)生了短路電流，也只能通過某一臺(tái)主要變壓器。相比兩臺(tái)變壓器并聯(lián)，所產(chǎn)生的短路電流值得到了控制，使得變電站有條件在10kV側(cè)安裝部分輕型電氣設(shè)備，故障點(diǎn)中的母線能夠承載較高的運(yùn)行電壓。但該方法也具有一定的缺陷，具體如下：第一，變電站運(yùn)用該方式對(duì)短路電流進(jìn)行控制時(shí)，變壓器的負(fù)荷往往容易出現(xiàn)失衡現(xiàn)象。相比變壓器并列運(yùn)行，變壓器分列運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生大量的電能損耗。第二，當(dāng)其中一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障后，分段短路在接通之前，分段母線不得繼續(xù)供電，使得停電時(shí)間被延長(zhǎng)。

2.安裝串聯(lián)電抗器。變電站可將串聯(lián)電抗器安裝于變壓器低壓回路當(dāng)中，以達(dá)到對(duì)低壓側(cè)短路電流進(jìn)行控制的目的。串聯(lián)電抗器能夠有效降低短路電流水平，使得短路電流不會(huì)對(duì)變電站的正常運(yùn)行造成影響。但該方法也存在不足：串聯(lián)電抗器的增加使得變電站需擴(kuò)大配電樓的空間，導(dǎo)致變電站的投資增多，安裝程序也變得較為復(fù)雜。

3.安裝高阻抗變壓器。變電站可利用高阻抗變壓器對(duì)短路電流進(jìn)行控制，效果較為明顯，降低饋電線路中短路電流對(duì)周圍通信線路造成的干擾以及損害，也便于變電站之后對(duì)其他電氣設(shè)備的選用。就目前而言，我國(guó)大部分變電站都從國(guó)外引進(jìn)高阻抗變壓器，雖然效果良好，但購(gòu)置的費(fèi)用較高，變電站的建設(shè)成本也相應(yīng)升高。

（二）技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

1.技術(shù)比較。目前我國(guó)控制短路電流的方式基本有兩種：其一，安裝高阻抗變壓器。其二，安裝串聯(lián)電抗器。變電站可對(duì)比兩者之間區(qū)別，根據(jù)對(duì)比結(jié)果進(jìn)行選擇。變電站可分別選用SFZ9—50000/110高阻抗變壓器以及NKL—10—3000—6串聯(lián)電抗器裝設(shè)于線路當(dāng)中，進(jìn)行技術(shù)比較。企業(yè)裝設(shè)SFZ9—50000/110高阻抗變壓器后，只需改變主變壓器參數(shù)，令無(wú)功損耗增加，便能夠控制短路電流，操作便捷，運(yùn)行也較為穩(wěn)定，無(wú)需裝設(shè)新設(shè)備，也不用拓展建筑面積。相比高阻抗變壓器的裝設(shè)，NKL—10—3000—6串聯(lián)電抗器在裝設(shè)以及運(yùn)用過程存在較多缺點(diǎn)：第一，變電站工作人員需為串聯(lián)電抗器擴(kuò)展配電樓空間。第二，串聯(lián)電抗器的安裝需增加額外設(shè)備，增加了安裝人員的工作量。第三，串聯(lián)電抗器運(yùn)行不穩(wěn)定，操作復(fù)雜。

2.經(jīng)濟(jì)比較。變電站選用高阻抗變壓器控制短路電流，只需考慮高阻抗變壓器的購(gòu)置費(fèi)用。相比普通變壓器，SFZ9—50000/110高阻抗變壓器的費(fèi)用約高出10萬(wàn)元左右。若變電站選用串聯(lián)電抗器控制短路電流，則需要考慮設(shè)備的購(gòu)買費(fèi)用以及配電樓擴(kuò)建費(fèi)用，一組電抗器的費(fèi)用約為12萬(wàn)元，配電樓擴(kuò)建約為6萬(wàn)元。由此可見，相比串聯(lián)電抗器，變電站選用高阻抗變壓器能夠節(jié)省將近8萬(wàn)元，且高阻抗器的布置、接線等都較為簡(jiǎn)單，也利于變電站進(jìn)行管理。

三、結(jié)語(yǔ)

短路電流會(huì)對(duì)變電站的運(yùn)行造成負(fù)面影響，所以變電站應(yīng)積極采取措施應(yīng)對(duì)，控制短路電流。但在控制措施的選擇方面，變電站也應(yīng)做到科學(xué)合理，綜合考慮各方面因素，再?zèng)Q定在電氣設(shè)計(jì)中選用哪種限流措施，以降低變電站的生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝應(yīng)祥.變電站電氣設(shè)計(jì)需合理采用限流措施[J].廣東電力，2011（01）：54-56.

[2] 陳怡靜，黃民翔.寧夏電網(wǎng)短路電流水平分析和限流措施研究[J].能源工程，2010（02）：10-14.

作者簡(jiǎn)介：許燕雯（1966- ），女，國(guó)網(wǎng)撫州供電公司，工程師，研究方向：電氣工程。