限制短路电流的方法

一、概述

在大容量发电厂中，当发电机并联运行于发电机电压母线时，其短路电流可能高达十几万甚至几十万安培，这将使母线、断路器等一次设备遭受到严重的冲击(发热和电动力)。

为了安全，必须加大设备型号，而无法采用价格便宜的轻型开关电器和较小截面的导线，这不仅会使投资大为增加，甚至会因短路电流太大而无法选到合乎要求的设备。

因此，应当采取某些限制短路电流的措施。

二、选择适当的主接线形式和运行方式

1、发电机组采用单元接线

各发电机和升压变采用单元接线而不在机端并联运行，将大大减少发电机机端短路的短路电流。

2、环形电网开环运行

在环形电网某一穿越功率最小处开环运行，或将发电厂高压母线分裂运行，就是将本来并联运行的两大部分分开运行，当然使短路时的阻抗增大，短路电流变小。

3、并联运行的变压器分开运行

多数降压变电所中装有两台变压器，其低压侧母线常采用单母线分段接线，当分段断路器分开运行时，会使短路电流大为减少。

为保证供电可靠性，分段断路器上可装设“备用电源自动投入装置”，当一台变压器故障退出运行时，分段断路器能自动合闸，恢复对失电母线段及所带出线的供电。

三、装设限流电抗器

1、在发电机电压母线上装设分段电抗器

装设在发电机电压母线(6kV或10kV)分段处的电抗器能够有效地降低发电机出口断路器、母线分段断路器、母线联络断路器以及变压器低压侧断路器（还有连接这些设备的导体）所承受的短路电流。

由于正常通过分段的电流不大，可以选较大电抗百分数(8%-12%),而两段母线间的电压降也不会太大，电能损耗也少，因此优先采用。

2、在发电机电压电缆出线上装设出线电抗器

如图5-21所示。6-10kV出线上短路时，虽然上述母线分段电抗器也能起一些限流作用，但因其额定电流大(约为母线上最大一台发电机额定电流的50%-80%),电抗有名值较小，限制短路电流的能力较小。

这时，可在出线上装设出线电抗器，以使发电机电压直配线的短路电流限制到轻型廉价的开关所能开断的范围内（如常用的SN10-10I型少油断路器开断电流为16kA)。由于出线电抗器的额定电流较小(一般为300-600A),虽额定电抗标么值仅取3%-6%,但实际的有名值电抗较大，对短路电流的限制作用也大。

但出线加装电抗器会使配电装置复杂，占地增多，正常运行时损耗增大。

出线电抗器可配置在线路断路器的外侧，也可配置在线路断路器的内侧，还可以一台电抗器带两条出线，如图5-22所示。

当电抗器配置在线路断路器外侧时，母线隔离开关、断路器以及电流互感器布置紧凑、操作方便。但当电抗器首端故障时，断路器可能切不断超出其开断能力的短路电流而损坏。

然而电抗器是十分可靠的，发生故障的概率极小，该问题可以由继电保护配合解决。

当电抗器配置在线路断路器内侧时，出线断路器再无切断超限短路电流的可能，然而却使线路断路器及其电流互感器离母线距离远了，扩大了母线系统的范围，增加了母线系统故障的机会。另外，当线路断路器断开后，用隔离开关拉开空载的电抗器也有些不够安全（当电抗器有异常时）。大型变电所中，6~10kV母线的电缆出线上也有装设出线电抗器来限制短路电流的，这样可选用较小截面的电缆，但架空出线则一般不装出线电抗器。

分裂电抗器的两臂在正常运行时负荷应当相同或相近。这样，正常运行时分裂电抗器所造成的电压降较小，而在分裂电抗器某一臂所带线路发生短路时，短路电流却受到很大的限制（阻抗很大），这是分裂电抗器的优点。

分裂电抗器的装设如图5-23所示。

(1)在电缆出线上装设

图5-23(a)中，分裂电抗器的每个臂可以接一回或几回电缆出线，这使线路电抗器的数量减少，便于布置。

（2）在发电机回路装设图5-23(b)中，分裂电抗器串接在发电机回路中，不仅可起出线电抗器的作用，还兼有母线分段电抗器的作用，但应注意图中的母线分段断路器在正常运行时必须是断开的。

(3)在变压器回路装设图5-23(c)为分裂电抗器装设在变压器的低压侧回路中。

四、采用低压绕组分裂变压器

将一台大容量变压器更换成电抗标么值与其相同的两台小容量变压器，然后在低压侧解列运行，就可以有效地减少低压侧的短路电流。但是这使变压器台数增多，占地和投资都会增加。而采用低压绕组分裂变压器，将使这一矛盾得到较好的解决。

图5-24为分裂变压器的应用及其等值电路。