变电站直流系统保护选择的有关问题

变电站直流系统保护选择的有关问题

变电站直流电源既是开关的操作电源，也是继电保护装置的电源，电网和变电站的安全运行要求直流电源必须具有高可靠性，失去直流将可能造成继电保护和开关的拒动，造成电网大面积停电和设备的损坏，严重威胁设备和电网的安全运行。直流由所属单位分散管理，设备种类多，标准应该统一，下面就直流电源使用谈以下几个应引起注意的问题。

一、目前存在的直流断路器（直流开关）和熔断器（保险管）的配合

其配合关系应执行《电力工程直流系统设计技术规程》DL/T5044-2004条款中6.1.3的规定：

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。这样可保证动作的选择性。

2. 直流断路器装设在熔断器上一级时，直流断路器额定电流应为熔断器额定电流的4倍及以上。即：熔断器为2A时，上一级直流断路器应为8A及以上。这样的配合主要是考虑了直流断路器动作速度相对比较快。由于下级采用熔断器，相应增加了上级开关的额定电流，所以建议最末一级应尽量采用直流断路器。

二、上下级熔断器之间、上下级自动开关之间额定电流的选择，其配合关系应按《火力发电厂、变电所二次接线设计技

术规程》DL/T5136-2001条款9.2.10、9.2.11中的规定：

9.2.10条款为：1.熔断器额定电流应按回路的最大负荷电流选择，并满足选择性的要求。干线上熔断器熔件的额定电流应较支线上的大2级——3级。

在安全评价文件中，要求上、下级熔体之间（同一系列产品）额定电流值，必须保证2——4级级差，电源端选上限，网络末端选下限。为避免蓄电池组总熔断器无选择性熔断，该熔断器和分路熔断器之间，必须保证3——4级级差，对级差的要求又有所加大，其目的主要是使上级脱扣（熔断）时间大于下级，确保上、下级直流熔断器在过负荷或直流短路时选择性。

级差是熔断器( 直流断路器)生产制造时的额定电流关系，额定电流分别为3A、6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A 、50A、63A、80A、100A、125A等，它不是成固定倍数的关系。分支熔断器选用6A，按大2-3个级差考虑干线应选用16A或20A的熔断器。

一般每个回路继电保护配置的保险丝为3A或6A，可以根据直流电压和一次开关合闸、跳闸线圈电阻阻值很容易确定合闸、跳闸电流，那么它干线上保险丝的额定电流就很容易确定了，直流屏馈出的熔断器电流值不宜选择过大，因为它决定着上一级熔断器电流值的大小，否则无法与总保险配合，必要时必须增加直流馈出的数量，分散负荷，避免负荷

在某段母线的集中，即某一回路最大负荷电流必须要控制，负荷在多回路中分摊，这需要在设计时通过计算，使馈出回路数量上有充分的裕度，并在设计中明确所设小母线的数量。

9.2.11条款为：1.上下级自动开关之间额定电流的选择：

自动开关额定电流应按回路的最大负荷电流选择，并满足选择性的要求；干线上自动开关脱扣器的额定电流应较支线上的大2级——3级。

7.5.2条款为：开关电磁操动机构的合闸回路，直流断路器可按（大于等于）0.3倍的额定合闸电流选择，但直流断路器过载脱扣时间应大于开关固有合闸时间。

直流电动机回路，直流断路器可按（大于等于）电动机的额定电流选择。

7.6.3条款为：开关电磁操动机构的合闸回路，熔丝可按0.2——0.3倍的额定合闸电流选择，但熔断器的熔断时间应大于开关固有合闸时间。

直流电动机回路，熔丝可按电动机的额定电流选择。

在国家电网公司颁布的《直流技术标准》中对直流系统的保护规定如下：

（1）直流回路中严禁使用交流空气断路器；当使用交直流两用空气断路器时，其性能必须满足开断直流回路短路电流和动作选择性的要求。

（2）直流空气断路器、熔断器应具有安一秒特性曲线，上下级应大于2级的配合级差，并应满足动作选择性的要求。（3）直流电源系统中应防止同一条支路中熔断器与空气断路器混用，防止在回路故障时失去动作选择性。

由于不同制造厂或不同系列产品存在性能差异，混合使用有可能会失去动作选择性配合，因此，一个站的直流熔断器或自动空气开关，原则上应选用同一厂家的系列产品。

断路器与熔断器混合保护的级差配合比较困难，由于无时限的断路器的脱扣速度基本不变，而熔断器的动作具有反时限特性。无论断路器安装在熔断器之前或之后，总在某些短路电流值范围内会出现失去动作选择性。因此，应避免这种组合保护方式。

直流系统熔断器应分级配置，上下级熔体应满足选择性配合要求。一个站的直流熔断器或自动空气断路器，原则上应选用同一制造厂系列产品。使用前宜进行安秒特性和动作电流抽检，同一条支路上的空气开关和熔断器不宜混合使用。

直流回路中采用空气自动空气断路器时，必须选用合格的直流空气断路器，严禁采用交流空气断路器。对已经采用的，必须安排更换。

在变电所直流电源屏上，由于蓄电池组的容量确定后，其出口回路熔断器额定电流是按蓄电池1H放电率电流选择

的，并应与各馈出回路相配合；从保护动作选择性要求，蓄电池输出回路断路器额定电流应大于馈出断路器额定电流最大的一台来选择，配合系数一般取2，必要时取3，取以上电流最大者为蓄电池输出回路断路器额定电流，并应满足蓄电池出口短路时灵敏系数的要求。所以设计部门在设计时，基本也确定了蓄电池出口回路额定电流和馈出回路的额定电流。如防酸式和阀控式密封铅酸蓄电池回路设备选择：蓄电池容量（AH）200 300 400 500 800

熔断器IE （A）200 315 315 400 630

直流断路器IE（A）160 200 250 315 500

详见规程5044——2004附录F

三、目前变电站直流电源的保护大多采用直流断路器和熔断器配合，熔断器和直流断路器配合的混合方式，很不规范，一般微机保护和电磁式保护分别采用直流断路器和保险管，而新上的直流电源屏均采用直流断路器，原使用的直流电源屏是采用保险管，开关机构上也是保险管较多，早期的变电站采用熔断器，新变电站采用直流断路器，由于继电保护和直流设备的更新，在更新时造成上述的混合方式，要引起运行管理人员的重视。