主变低压侧加装限流电抗器限制短路电流的分析

【摘 要】本文结合某110kV变电站主变低压侧加装限流电抗器，分析主变近区或出口发生短路时限流电抗器如何降低短路电流，并介绍了短路电流的等值计算方法和电抗器的选择。

【关键词】限流电抗器；短路电流；电压损失；剩余电压

0 前言

随着电网容量的不断增加，大型电力变压器抗短路能力成了一个突出问题。对于一些抗短路能力较弱的变压器，在近区或出口发生短路时往往较易遭到损坏，造成严重事故。因此提高变压器的抗短路冲击能力，对增强变压器的运行可靠性具有重要的意义。

本文根据某110kV变电站主变低压侧加装限流电抗器为模型，结合实际工程计算限流电抗器限制短路电流的能力，并综合分析限流电抗器在对主变侧母线电压以及系统稳定运行的影响。

1 短路电流计算

1.1 以某变电站实际数据进行分析

某变电站#2主变YNd11接线，设备型号为SFZ7-40000/110，额定容量SNT=40000kVA，U1NT/U2NT=110/10.5kV，I1NT/I2NT=210/2199A，铭牌阻抗电压Uk%=10.3%。短路点在主变低压侧出口，则短路电流的计算如下：

取Sd=100MVA，Ud=Uav=10.5kV

Id= =5.50kA

计算变压器电抗标幺值：

X = × = × =0.2625

起始次暂态电流：

Ip= = = =10.70kA

短路电流瞬时最大值：

ish= KshIP= ×1.8×20.95=53.42kA

对于有限大容量系统，短路发生在发电机端子Ksh取1.9，短路发生在高压系统线路Ksh取1.8。

1.2 主变低压侧加装限流电抗器后的短路电流分析

电流电抗器型号为XKDP-10/2500-12，U1NL=10kV，I1NL=2500A，额定电抗率XL%=12%，额定感抗XL=0.29098Ω。

计算电抗器电抗标幺值：

X = × × =0.2514

用标幺参数作出的等值电路如下图：

起始次暂态电流：

Ip= = =20.95kA

短路电流瞬时最大值：

ish= KshIP= ×1.8×10.70=27.29kA

不加限流电抗器时计算的短路电流瞬时最大值为53.42kA，加装后减小至27.29kA，从计算结果可以看出，加装限流电抗器后瞬时短路电流明显的减小，对主变侧的冲击也有所减弱，保证了设备的安全。

2 普通限流电抗器的选择

2.1 参数选择

（1）普通电抗器Xk%>3%时，制造厂已考虑连接于无穷大电源、额定电压下，电抗器端头发生短路时的动稳定度。但由于短路电流计算是以平均电压（一般比额定电压高5%）为准，因此在一般情况下仍应进行动稳定和热稳定校验；

（2）安装方式是指电抗器的布置方式。普通电抗器一般有水平布置、垂直布置和品字布置三种。进出线端子角度一般有90°、120°、180°三种。

2.2 额定电流选择

（1）电抗器几乎没有过负荷能力，所以主变压器或出线回路的电抗器，应按回路最大工作电流选择，而不能用正常持续工作电流选择；

（2）变电所母线分段回路的电抗器应满足用户的一级负荷和大部分二级负荷的要求。

2.3 电抗百分值选择

（1）按要求将短路点的短路电流限制到I″；

（2）则电源至电抗器后的短路点的总电抗标幺值X =I /I″；

（3）设电源至电抗器前的系统电抗标幺值为X ；

（4）则所需电抗器的电抗标幺值X =X -X ；

（5）则应选择电抗器的电抗百分数为

XL%≥ -X ×100%

3 加装电抗器后对系统的影响

3.1 正常运行时电抗器电压损失校验

由于电抗器电阻很小，电抗器的电压损失主要是由回路电流的无功分量在电抗上产生的。

电抗器在运行时，要求电压降不要过大，其电压损失百分数ΔUL%5%。

ΔUL%= ×100%=XL% sinφ×100%≤5%

3.2 母线剩余电压的校验

采用了限流电抗器，在发生短路时，电抗器上电压降较大，所以也起到了维持母线电压（剩余电压）水平的作用，使母线上的电压波动较小，保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性。

在加装限流电抗器后，当出线电抗器的继电保护装置带有时限时，应按在电抗器后发生短路计算，一般要求母线剩余电压不低于额定电压的60%-70%。

Ure%= ×100%= × × ×100%

= ×100%≥60～70%

Imax为最大持续工作电流；IN为额定电流；I″为起始次暂态电流；其中φ为负荷功率因数角，为方便计算，一般cosφ取0.8。

4 结论

当变压器低压侧的短路电流过大时，一般采用高阻抗变压器或在变压器低压侧采用限流电抗器限制短路电流，但是限流电抗器限制短路电流时会产生压降，使母线电压降低，损耗电能，因此本文主要考虑根据某变电站实际运行情况进行加装限流电抗器后的计算分析，考虑电抗器在限制短路电流的情况下又能满足系统稳定运行的要求。

【参考文献】

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