限制電氣設(shè)備短路電流的方法

劉兆瑞　劉帥

摘要：在電氣工程中，限制短路電流方法有很多，一般是在變壓器低壓回路加裝限流電抗器，或是采用高阻抗變壓器?；贚CC基本方法，通過比較分析，根據(jù)具體情況得出最適于電氣工程中的恰當(dāng)方法。

關(guān)鍵詞：電氣工程；限制短路電流；全壽命周期成本理念；限流措施

中圖分類號(hào)：TM713文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.09.066

1限制短路電流的手段

限制電氣設(shè)備短路電流的方法有很多，可采用變壓器分列運(yùn)行、在變壓器低壓側(cè)回路中裝設(shè)限流電抗器、變壓器低壓側(cè)電源進(jìn)線采用分列繞組、饋出線裝設(shè)限流電抗器以及采用高阻抗變壓器。然而眾多饋出線都裝設(shè)限流電抗器的方案不經(jīng)濟(jì)。目前，國內(nèi)主要采用兩種方式限制短路電流，一種是在變壓器低壓回路加裝限流電抗器，另一種是采用高阻抗變壓器，這兩種方式在國內(nèi)都已經(jīng)積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

2基于全壽命周期成本理念的限流措施選擇

2.1案例背景

電氣工程中，建設(shè) 2臺(tái) 150 MVA 的變壓器，變壓器三側(cè)電壓為 220/110/10 kV。本工程各電壓等級(jí)的主要電氣設(shè)備參數(shù)如下：220 kV 設(shè)備短路電流水平按 40 kA 考慮，110 kV 設(shè)備短路電流水平按31.5 kA考慮，10 kV設(shè)備按25 kA考慮。為了把10 kV短路電流水平控制在25 kA以內(nèi)，除主變壓器10 kV側(cè)分列運(yùn)行以外，仍須采取一些限流措施。

2.2基于全壽命周期成本理念運(yùn)用

電氣工程運(yùn)用全壽命周期成本（Life Cycle Costs，下文簡稱 LCC）管理理念和方法開展設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)備或系統(tǒng)的LCC進(jìn)行分析計(jì)算，以量化值進(jìn)行決策。LCC 費(fèi)用組成可分解為：IC—一次投資成本，指在變電站建設(shè)和調(diào)試期間內(nèi)，在變電站正式投入運(yùn)行以前，所付出的一次性成本。OC—運(yùn)行成本，指變電站運(yùn)行期間所花費(fèi)的一切費(fèi)用的總和，包括：能耗費(fèi)、人工費(fèi)、環(huán)境費(fèi)用、維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)以及其他費(fèi)用。FC—故障引起的中斷供電損失成本，指在故障發(fā)生后中斷供電造成的損失。DC—報(bào)廢成本，指工程壽命周期結(jié)束后，清理、銷毀該工程所需支付的費(fèi)用。部分設(shè)備還具有殘值，可以沖銷有關(guān)的費(fèi)用，這種報(bào)廢成本應(yīng)為負(fù)值。 即變電站 LCC 計(jì)算模型為：LCC = IC + OC + FC + DC；LCC 計(jì)算方法包括現(xiàn)值法、終值法、等額年金法等。本工程采用現(xiàn)值法進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)過計(jì)算可得出以下結(jié)論：

（1）在一次投資成本計(jì)算中，高阻抗自耦變壓器制造成本較高，采用普通自耦變壓器加裝限流電抗器時(shí)，需要增加限流電抗器部分的投資。

（2）普通自耦變壓器本身的損耗比高阻抗自耦變壓器要低一些，但是由于采用普通阻抗的自耦變壓器時(shí)需要加裝限流電抗器，在考慮了限流電抗器的損耗后，其總的損耗會(huì)比高阻抗變壓器還要高。

（3）采用高阻抗自耦變壓器的中斷成本損失費(fèi)用低，高于采用普通自耦變壓器加裝限流電抗器的中斷成本損失費(fèi)用。

（4）采用高阻抗自耦變壓器的報(bào)廢成本損失費(fèi)用略低于采用普通自耦變壓器加裝限流電抗器的報(bào)廢成本損失費(fèi)用。

3環(huán)保效益分析

本工程在設(shè)計(jì)過程中不僅考慮提高變電站的供電可靠性，滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生活用電需要，同時(shí)結(jié)合國家建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的奮斗目標(biāo)。變電站中損耗最大的設(shè)備為主變壓器，屬于變電站中的“耗能” 大戶，其節(jié)能控制措施的合理與否也成為變電站節(jié)能的關(guān)鍵所在。從減排的角度出發(fā)，闡述限流措施選擇對(duì)環(huán)境保護(hù)的影響。我國電力能源以火力發(fā)電為主，而火力發(fā)電廠中又以燃煤電廠為主，燃煤電廠每發(fā)出一度電，向地球大約排放1.2 kg的二氧化碳，而產(chǎn)生的這部分二氧化碳?xì)怏w將造成對(duì)環(huán)境的污染，本工程推薦采用高阻抗自耦變壓器，該限流措施的選擇，能較好得降低二氧化碳的排放量。

經(jīng)過 LCC 分析，采用高阻抗自耦變壓器的 LCC 與采用普通自耦變壓器加裝限流電抗器方案基本一致，考慮到本工程中采用高阻抗自耦變壓器可以減少限流電抗器，對(duì)電氣總平的優(yōu)化有比較明顯的效果，另外其節(jié)能降耗效 果更好，運(yùn)行維護(hù)更為簡單，且有較好的環(huán)保效益，因此本工程推薦采用高阻抗自耦變壓器作為短路電流限制措施。

4結(jié)語

從 LCC 的設(shè)計(jì)理念出發(fā)，在變電站設(shè)備選型時(shí)應(yīng)遵循“安全、優(yōu)質(zhì)、環(huán)?！痹瓌t，始終把安全可靠放在首要位置。由于變電設(shè)備運(yùn)行年限較長， 因此不僅要考慮技術(shù)先進(jìn)，而且應(yīng)在先進(jìn)技術(shù)經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行考驗(yàn)或經(jīng)過更 為嚴(yán)厲的試驗(yàn)論證后，方能確定該技術(shù)是否成熟，技術(shù)只有成熟才是可靠的。運(yùn)行時(shí)優(yōu)質(zhì)應(yīng)體現(xiàn)運(yùn)行成本低、性能穩(wěn)定、可用率高，而環(huán)保應(yīng)包含節(jié)能、低噪聲和抗電網(wǎng)污染能力強(qiáng)，符合環(huán)保節(jié)能要求。因此，設(shè)備選型時(shí)基于LCC 理念，決策時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡單、少維護(hù)、免檢修的高品質(zhì)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)以壽命周期成本最低、價(jià)值最高為最終目的。據(jù)此，本工程推薦采用高阻抗自耦變壓器作為短路電流限制措施。endprint