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摘要：零损耗深度限流装置（ZLB）是为了满足电力系统对短路保护的一种新型短路限流保护装置，它可在短路电流的初始阶段，通过高速涡流驱动开关快速分闸投入深度限流电抗器，即将短路电流限制在可靠的范围内，从而达到了保护发配电设备及供电线路的目的。因此，装置中的深度限流电抗器一般按短时（5s内）带电运行方式进行选型，较普通限流电抗器承载时间短、体积小，具有占地空间小、节约投资成本等特点；但也存在装置中的高速涡流驱动开关因种种原因不能正常分、合闸，导致深度限流电抗器长时间带电运行而烧毁的缺陷。本文就某市生活垃圾焚烧发电三期工程零损耗深度限流装置技术方案进行了分析。
关键词：生活垃圾；焚烧发电；零损耗深度限流装置；技术方案
1.系统及其参数
1.1系统接线图
已知目前有35kV、10.5kV和0.4kV系统：
10.5kVIII段母线所带一台容量为25MW的发电机，其功率因数0.8；10.5kVII段考虑二期新增系统。一次系统示意图如下：
图1一次系统主接线图简图
1.2主要设备技术参数
用户提供以下参数：
（1）发电机：
额定功率：Pe=25MW
额定电压：Ue=10.5kV
额定电流：Ie=1718A
功率因数：COS∅=0.8
直轴超瞬变电抗：X"d=12.18%
（2）3#主变压器：
额定容量：=31.5MVA
变比：35kV/10.5kV
短路阻抗：=9％
（3）经计算，主变压器上级35kV系统短路电流7.48kA。
1.3系统短路电流计算
取基准值=100MV，,10kV母线电流基准值为5.4968kA。
（1）由35kV系统短路电流算出35kV系统短路阻抗标幺值：
（2）发电机阻抗标幺值：
（3）3#主变压器：
系统标幺值阻抗图如下：
1）当d1点短路时，流经短路点的短路电流分为两部分，一部分是由发电机提供，另一部分是由系统提供。
①由发电机提供短路电流：
②由系统提供短路电流：
2）综合以上：总的短路电流周期分量为IK3=25.32kA。
2.系统存在的问题
从上面计算可以看出，不加电抗器时，10kVIII段母线短路电流约为25kA。
10kV出线开关额定开断电流为31.5kA,设计选型时考虑留20%开断裕量，因此要求10kVIII段母线短路电流不超过25kA，而不加电抗器时短路电流已为25kA,接近开关的开断容量，勉强在短路状态下开断短路电流。
系统不加限流电抗器，若考虑以下三方面因素，开关开断也存在风险。
（1）发电机出口短路电流直流分量大，超过50%
发电机出口短路初相角不同、直流分量不同。直流分量超过50%机率大。直流分量越大，电流峰值就越大。如果不加装限流电抗器，将对10kVIII段出线回路普通开关的安全开断造成挑战。
若将所有馈线断路器提高到40kA，13面开关柜成本将提高3X13=39万（开关柜13面，每面柜体成本增加3万），另外相应桥架，电缆，支撑元件造价会进一步提高。
（2）系统短时并列运行，会造成短路电流超标
如果考虑母联开关短时合闸，与10kVII段并列运行时。一旦d1再次发生短路，则10kVII段会向短路点d1提供短路电流，极易超过开关的极限开断容量31.5kA。
（3）35kV增容，也会造成短路电流超标
如果后期35kV系统增容，将会造成由系统过来的短路电流增大，未增容前系统提供短路电流11.32kA,一旦增容将超过11.32kA,因此对普通开关安全开断构成威胁。
综合考虑这三方面的因素，因此必须加装限流电抗器，限制短路电流。
3.解决方案
3.1限后短路电流计算
电抗器参数10kV,2500A,电抗率25%，则电抗器电抗值标幺值：
则假装电抗器后，发电机出口短路电流由14kA限到6kA,10kVIII段母线d1短路电流由25kA限到17kA。
3.2常规XKK-10-2500-25%电抗器的电能损耗
有功损耗功率查电抗器参数表得到PK=PK=18.842×3=56.526KW
三相无功损耗QK=
==10825kVar
年总的损耗=β2ΔP∑T=β2（ΔP=PK+0.10QK）T
以下计算按照：负荷率β=0.7，年运行T=8000小时，每kWH按照0.50元。
每年损耗电能达到4464982KWH,电抗器每年电能损耗折合人民币223万。
3.3常规电抗器漏磁场对设备的其他影响
空心电抗器正常运行时，交变的电磁场介质是空气，会产生强大的电磁辐射。电磁辐射使通讯系统及计算机监控系统受到严重干扰，甚至无法正常工作。另外电抗器附近的金属构件或基础混凝土中钢筋在强大的主磁场作用下，会产生附加损耗（基础和基础钢筋中），并且在长期的震动下，将使混凝土松软，影响混凝土基础和厂房的寿命。3.4深度限流装置（ZLB）的产品优势
1）使用寿命长，开断能力强：深度限流装置（ZLB）开关使用高速涡流驱动机构，运动部件少，没有复杂的传动机构，机械寿命大大提高。同时，装置系过零点开断，燃弧期间的燃弧量大大减少，使触头灼烧小，开断能力大大提高。
2）免维护检修：深度限流装置（ZLB）为全自动装置，当系统短路时装置5ms内动作，故障被切除后装置自动复位，无需更换备件。
3）可靠性高：深度限流装置（ZLB）核心部件均为国外生产，即使在强电磁干扰环境下，仍能可靠运行。
4）性能高：深度限流装置（ZLB）各功能信息均能通过发送后台实时报警监控。
3.5深度限流装置（ZLB）的简介
虚线框中为深度限流装置（ZLB）的一次简图
正常工作时，高速涡流驱动开关处于常闭状，将限流电抗器金属性短路，整体表现阻抗为零；当发生短路时，高速涡流驱动开关利用快速涡流驱动机构，在7~15ms内将限流电抗器投入回路，限制系统短路电流，将短路电流限制50%以下(也可根据用户要求定做)。短路故障切除后，可立即恢复，即将电抗器快速短接，实现零损耗运行。
本装置使用高速涡流驱动开关，能实现5毫秒以内分闸，10毫秒合闸。同时测控单元使用高精度、高速数模转换器，不断对系统电流进行检测，当电流大于设定值时，通过高速DSP技术和专用算法，在2毫秒内快速计算短路电流及电流过零点的精确时刻，并在过零点之前发出动作信号，驱动开关在过零点之前切断电路，确保燃弧时间最短，在7—15毫秒内将短路电流换入深限流电抗器中。
综上所述，按照第3章计算结果，最终选取开关型号：VFC-12-2500A/40kA
结语
零损耗深度限流装置（ZLB）是为了满足电力系统对短路保护的一种新型短路限流保护装置，但装置中的深度限流电抗器因自身特性限制而只能短时带电运行，否则将会烧毁。本文就针对某市生活垃圾焚烧发电三期工程零损耗深度限流系统存在的问题进行了分析，并提出了简要的解决策略，以供参考。
参考文献
[1]杨智,张立军.零损耗深度限流装置在煤化工中的应用[C]//长三角能源论坛.2015.
[2]李新海,曾新雄,刘建辉,等.基于零损耗深度限流技术提升变压器抗短路能力研究[J].高压电器,2017(10).