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河南油田水電廠的研究人員黃紅宇、楊靖，在2015年第11期《電氣技術》雜志上撰文，闡述了限流電抗器速投技術的原理，該技術應用了電磁斥力操作機構，實現了35kV油井直配線路短路故障時限流電抗器的快速投入。本文簡單介紹了限流電抗器速投裝置的接線方式和相關參數設計方法。

河南油田電網以麒麟變電站等三個220kV變電站為供電電源，主要有110kV、35kV、6/10kV三個電壓等級，生産區域跨卧龍、泌陽等8個（區）縣，形成了“點多、線長、面廣”的供電系統。

随着油田的滾動式發展，油田電網的供電半徑越來越大，為了減少線路損耗，全國各油田普遍采用35kV油井直配線路，将35kV高壓深入邊遠的負荷中心，再将電壓由35kV直接變為1.14kV或0.40kV，為油井電動機提供安全的電源。

目前河南油田共有17條35kV油井直配線路，當該類線路出線側發生短路故障時，短路電流較大易引起35kV母線電壓下降，從而造成非故障線路所帶設備由于低電壓保護動作而發生甩負荷現象，影響原油生産。

為解決上述問題，在35kV線路出口采用了串聯限流電抗器的技術，當線路發生短路故障時，限制系統短路電流，提高35kV母線的殘壓。但使用限流電抗器後，所串聯的限流電抗器由于一直帶電運行，增加了電網的電能損耗，并且影響供電電壓的質量。

為減少線路正常運行時限流電抗器所帶來的問題，在油田35kV油井直配線路應用限流電抗器速投技術。

1 限流電抗器速投技術原理

限流電抗器速投技術的原理是：快速開關和限流電抗器并聯，線路正常運行時快速開關閉合将限流電抗器短接，限流電抗器不産生損耗；線路發生短路故障時，快速開關快速分閘開斷，短路電流換流進入限流電抗器回路中，限制系統短路電流。

快速開關分閘後會進行一次自動重合閘，若線路短路故障為瞬時性，則快速開關會重合成功，重新将限流電抗器短接，裝置恢複正常運行模式；若線路短路故障為永久性，則快速開關重合閘不成功，限流電抗器繼續發揮限制短路電流的作用。原理圖如圖1：

圖1 限流電抗器速投技術原理

2 電磁斥力操作機構

限流電抗器速投技術快速開關采用電磁斥力操作機構，這種機構結構簡單、零部件少、可靠性高、分閘時間短（一般在5ms以内）。電磁斥力操作機構主要組成包括：勵磁線圈、斥力盤、儲能電容（如圖2）。

圖2 電磁斥力操作機構結構圖

電磁斥力操作機構原理圖如圖3所示，當T導通，預先充電的電容C對合閘（分閘）勵磁線圈放電時，線圈會産生迅速增大的軸向磁場，此時在附近的金屬運動斥力盤會感應出方向與線圈電流相反的渦流，由于金屬運動斥力盤産生的磁場方向與線圈所産生的磁場方向相反，會使兩者之間産生斥力。

根據電磁力的特性，在勵磁線圈匝數和電容大小一定的情況下，電磁力可以在1ms内達到50000N以上，從而推動金屬運動斥力盤高速運動，使真空滅弧室内的觸頭閉合（分開）實現開關高速分合。

圖3 電磁斥力操作機構原理圖

3 限流電抗器速投裝置

3.1限流電抗器速投裝置一次接線

限流電抗器速投裝置一次接線圖如圖4所示：

圖4 限流電抗器速投裝置一次接線圖

3.2限流電抗器速投裝置控制器

（1）控制器原理

控制器通過羅氏線圈，監視回路電流，當短路電流大于設定值，高速DSP通過專用算法，在2ms内快速精确的預測出三相電流的過零時刻，并在電流過零前發出動作指令，确保限流開關過零分斷。

控制器内部主要組織框圖如下圖5所示：

圖5 控制器内部組織框圖

圖5中采集的電流信号經隔離、放大，通過FPGA（可編程邏輯陣列）發送至DSP(數字信号處理)進行數據處理，并将處理結果返回給FPGA，FPGA控制快速開關動作；同時FPGA監控控制器的數據發送至DSP,DSP将數據送至後台子站。

（2）控制器接線

控制器與一次系統、後台的接線圖如圖6所示：

圖6 控制器與一次系統、後台的接線圖

4 限流電抗器速投裝置參數設計（略）

5 應用效果

裝置在河南油田某35kV油井直配線路中應用，下面通過一次案例來說明裝置的應用效果。

2013年11月29日13:06:59該線路66#杆發生AC相間短路故障，站内開關過流跳閘，重合成功。限流電抗器在13:06:59迅速投入。

電壓變化情況如下：

由上表看出，限流電抗器投入後将母線電壓維持在80%U以上（A相電壓為故障前80.0%，C相電壓為故障前84.4%），避免了非故障線路由于低電壓而發生甩負荷現象。

6 結論

限流電抗器速投技術在油田35kV油井直配線路的應用，實現了線路發生短路故障時限流電抗器的快速投切，解決了傳統限流電抗器一直帶電運行所引起的電能損耗的問題。

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