曹凤香;周宁;张妍
【摘 要】在电力系统中,直流电源系统是保证电网安全稳定运行的重要设备,其可靠与否对安全运行至关重要.通过对直流电源系统中额定电流的计算,并参照相关规程规,详细描述了直流断路器的类型选择与级差配合,供业内人员参考. 【期刊名称】徐重阳《江西电力》
【年(卷),期】2012(036)004
【总页数】3页(P51-53)
【关键词】直流系统;断路器;级差配合
【作 者】曹凤香;周宁;张妍
【作者单位】江西省电力科学研究院,江西南昌330096;江西省电力科学研究院,江西南昌330096;江西省电力科学研究院,江西南昌330096
【正文语种】中 文
【中图分类】TM561
0 引言
直流电源系统是由蓄电池、充电设备、监控装置和馈线网络等主要元器件有机组合的独立电源系统。在电力系统中，直流电源系统是保证电网安全稳定运行的重要设备，可靠与否，对安全运行至关重要。近年来，在发电厂、变电站的直流系统中直流断路器的应用范围不断扩大，其在直流系统发生短路故障时的级差配合问题提到了相当重要的位置。因此，对直流系统保护设备及其级差配合应予以足够的重视，尤其是随着技术的发展，直流系统采用熔断器保护不再是唯一的选择，而是已经形成了熔断器、断路器、熔断器和断路器组合等多种保护方式，使得直流回路保护配置与级差配合更加完善、灵活，但也更加复杂。本文就直流断路器动作特性，上下级差配合，选型配置的有关问题进行分析和探讨。
1 断路器额定电流的计算
1.1 直流馈电柜电源回路
断路器额定电流按直流馈电柜上全部用电回路的计算电流之和选择，即：
式中:
n——直流断路器额定电流，A;
11眼
I cc——控制负荷计算电流，A;
myie2I cp——保护负荷计算电流，A;
I cs——信号负荷计算电流，A;
K c——同时系数，取0.80。
为保证保护动作选择性的要求，断路器的额定电流还应大于直流分电柜馈线断路器的额定电流，它们之间的电流极差不宜小于4级。
1.2 蓄电池组出口回路
蓄电池出口回路应按蓄电池1 h放电率电流选择，即：
式中：
I n——直流断路器额定电流，A;
I1h——蓄电池1 h放电率电流，A,铅酸蓄电池可取5.5I10,
I10——铅酸蓄电池10 h放电率电流，A;
按保护动作选择性条件，即额定电流应大于直流馈线中断路器额定电流最大的一台来选择，即
式中：
I n.max——直流馈线中直流断路器最大的额定电流，A;
K c4——配合系数，一般可取2.0，必要时取3.0。
取以上二种情况中电流最大者为断路器额定电流，同时还应按事故初期(1 min)冲击放电电流校验保护动作时间。
1.3 充电装置输出回路
断路器额定电流按充电装置额定输出电流选择，即
m——充电装置额定输出电流，A;
K k——可靠系数，取1.20
1.4 直流电动机回路
式中:
I nm—电动机额定电流，A;
1.5 断路器电磁操动机构的合闸回路
式中:
I c1——断路器电磁操动机构合闸电流，A;
K c2——配合系数，取0.3;
1.6 控制、保护及信号回路
性伦理小说式中:
K c——同时系数，取0.8;
I cc——控制负荷计算电流，A;
I cp——保护负荷计算电流，A;
I cs——信号负荷计算电流，A。
2 直流断路器的类型选择
交流断路器与直流断路器的灭弧机理不同，交流灭弧是利用交流电的周期性变化，电弧有自然过零点，经自然过零点后，弧隙电压由零逐渐上升，此时断路器绝缘介质恢复绝对误差速度快于弧隙电压上升速度，就可保证电弧不重燃。而直流电弧因没有自然过零点，直流电弧产生后，在一定的维持电压下电弧可以持续燃烧，故灭弧要困难得多。例如GM型直流快分开关采用了VJC绝缘四重加速窄缝分断技术限制电弧的扩散，提高了限流作用。
橙剂因此，直流断路器熄灭直流电弧的性能要比交流断路器优良得多。交流断路器不能有效、可靠地熄灭直流电弧，容易出现断路器持续燃弧现象。其触头及灭弧室烧伤较严重，这种断路器长期使用极易造成触头熔焊。可见交流断路器用于直流场合是不安全的。因此，在直流系统中应选用直流断路器，不能用交流断路器代替直流断路器。
新、扩建或改造的变电所直流系统用断路器应采用具有自动脱扣功能的直流断路器，不能用普通交流断路器替代。在用直流系统用断路器如采用普通交流开关的，应及时更换为具有自动脱扣功能的直流断路器。
3 级差配合
直流断路器的性能指标通常由厂商提供定型产品参数，并作为直流系统设计选择断路器的依据，因此任设计上首先要选择性能指标参数符合运行要求的断路器，同时，必须按照国家或行业标准以及运行规程进行配置，并对级差配合进行校核。根据行业标准DL／T 5044-2003《电力工程育流系统设计技术规程》和附录E的规定，保护配合原则为：
1）熔断器装设在直流断路器上一级时，熔断器额定电流应为直流断路器额定电流的2倍及以上。
2）直流断路器装设在熔断器上-级时，直流断路器额定电流应为熔断器额定电流的4倍及以上。
3）在附录E“直流断路器选择”中，短路瞬时保护(脱扣器)要求其上下级的配合系数大于或等于4。
4）不同生产厂家的同规格断路器，或同一生产厂家的不同型号断路器，其分断短路电流的能力会有一定的差异和分散性。因此，同一座变电站的直流系统应使用同一厂家同型号的系列直流断路器。这样，既能保证很好的级差配合，又便于备品备件管理。不同厂家或不同型号的直流断路器混用，必须经过级差配合试验或利用已有的试验结果。
二氢吡啶类钙拮抗剂5）直流系统中必须选用带有自动脱扣功能的直流断路器，根据整个直流系统保护的级数(段数)，要使所选用的断路器既要满足可能出现最大负荷电流的要求，又要符合级差配合的选择性要求，还必须保证有足够的灵敏度系数。根据有关单位的试验结果和运行经验表明，一般选用2~4个电流级差便可以满足运行要求。其中电源侧选上限，负荷末端选下限。
6）在直流系统保护级差配合设计时，应以直流断路器不越级跳闸、满足灵敏度系数和最大负荷要求为基本条件，经计算或必要的试验以确定上下级断路器电流级差的大小。直流系统中的保护级数越多，级差配合越困难，一般直流断路器的串联级数不宜超过4级。
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