直流电源系统中保护元件级差配合
变电站直流系统保护级差配合特性分析
＿程应川 ・ ｒ ：
低压电器 （０ １ ． ） ２ １Ｎｏ６
变 电 站 直 流 系统 保 护 级 差 配 合 特 性 分 析
李 秉宇 ， 郝 晓 光
（ 北 省 电 力研 究 院 ， 北 石 家庄 河 河
摘
０ ０２ ） ５ ０ １
要 ： 合 某 ５０ｋ 结 ０ Ｖ变 电 站直 流 系统 保 护 配 设 计 ， 算 直 流 系 统 各 级 短 路 电 计 李 秉 宇 （９ １ ） １８ 一 ，
某典 型 ５ ０ ｋ ０ Ｖ变 电站 配 置是 ： 蓄 电池 ， ① 采
用 ２组 ５ ０ Ａ ０ ｈ阀控式 密封 铅 酸蓄 电池 。② 充 电
的范围 内。上 、 下级 之 问 保护 元 件 的选 型和 额 定 值 的选择 是否适 当 ， 定 了其 能 否 实 现保 护 的选 决
择性 配合 ， 也直 接 关 系 到 电 网的 安全 。 国 内 的发 电厂 和变 电站 曾多次发生 冈直 流控 制 回路保 护元
装置 ， 用 高频 开 关 充 电装 置 ， 采 配置 ３套 ， 中一 其
套 为备用 ， 模块 采用 Ⅳ＋１ 式 。③ 直流 网络 ， 模 直
流 系统接 线采用 双 母 分 段接 线 方 式 ， 流母 线 之 直
问设 置联络 电器 。直 流 系统 采 用 辐 射形 网络 ， 分 四级 向负荷 供 电 ： 一 级 网络 是 蓄 电池 和 充 电装 第 置 向直流母 线供 电 ； 二 级 是 主馈 电屏 向 分 电屏 第 供 电 ； 三级 是分 电屏 向设 备屏供 电 ； 四级 是设 第 第 备屏 向直流 负载供 电。 直 流系统简 图及保护 配置如图 １ 和表 １ 所示 。
０ 引 言
日前 ， 电站 直 流 系统 主要 采 用 直 流 断路 器 变 和熔断器 作为 直 流 网络 的保 护 电器 ， 直流 回路 在 故 障时 ， 选择地 切 除故障 ， 有 并把故 障 限制在最 小
变电站直流系统保护级差配合特性分析
第四级负荷应安装直流断路器，其额定电流 按躲过负荷的最大工作电流选择。一般微机装置 最大直流功耗均小于 100 W，因此，直流低压断路
500 kV 保护小室直流分电屏
5SJ5
16
4 × 48
220 kV 保护小室直流分电屏
5SJ5
SJ5
16
2 × 40
设备屏
用户自配
2 ～3
流馈线中直流断路器最大的额定电流，KC4 为配合 系数，一般可取 2. 0，必要时取 3. 0。
（2） 充电装置输出口回路。充电装置出口回 路可安装熔断器或短路器，其额定电流按充电装 置的额定输出电流选择，即：In ≥KkIrn。其中：Irn 为 充电装置额定输出电流；Kk 为可靠系数，取 1. 2。 2. 2 第二级保护额定值
第二级 综合小室分电屏低压断路器
第二级负荷屏低压断路器
UPS 电源低压断路器
500 kV 分电屏 第三级 220 kV 分电屏
保护屏低压断路器 公用屏低压断路器 设备屏低压断路器
设备屏低压断路器 综合小室分电屏
主变端子箱
额定电流 /A 400 140 50 50 50 50 80 16 16 16 16 16
（1） 直流分电屏回路。直流分电屏回路应安 装断路器，其额定电流按直流分电柜上全部用电 回路的计算电流之和选择，即：
In≥KC Σ （ Icc + Icp + Ics） 式中 Icc———控制负荷计算电流
I cp ———保护负荷计算电流 I cs ———信号负荷计算电流 KC———系数，取 0. 8 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，其电流级差不宜小于四级。 — 52 —
电力直流电源保护电器级差配合试验方法的研究
电力直流电源保护电器级差配合试验方法的研究作者：艾克拜尔·艾尼瓦尔来源：《数字化用户》2013年第14期【摘要】研究了保护电器级差配合试验的方法以及直流系统短路电流估算法，该研究是针对电力直流电源系统保护电器越级跳闸现象所开展的。
文章将保护电器特性仿真法与额定电流校核法进行了对比，对此提出选择性校验试验法。
直流电源保护电器级差配合装置就是根据短路电流预估算法研制的。
【关键词】直流系统短路电流级差配合试验装置保护电器直流电源系统能够供给人们日常生活、工作中所需的直流电源依靠的是电力工程的通信设备、自动装置、机电保护、断路器等设备，直流断路器以及熔断器在直流电源回路中作为主要的保护电器元件而被广泛使用，它所保护的是短路故障以及直流系统各个出线过流，总之，为了能够隔离或断开馈线回路供电网络，可应用直流断路器及熔断器。
是否能将系统的故障控制在最小范围内，与上下级保护选择性配合以及保护电器动作值整定和选型有着密切的关系。
供电网络中发生短路时，很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏，同时使网络内的电压大大降低，因而破坏了网络内用电设备的正常工作。
为了消除或减轻短路的后果，就需要计算短路电流，以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。
短路电流电力系统在运行中，相与相之间或相与地之间发生非正常连接时流过的电流。
其值可远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。
一、校验直流电源保护电器（一）级差配合特性法在采用该方法之前应先建模，根据型号不同的直流保护电器所具有的特性开展建模，直流电源系统保护电器配置可采用仿真软件进行模拟，级差配合情况可根据对仿真结果的分析获得。
通过保护器件电流和延时时间的函数关系是对保护器件建模过程中必不可少的。
通过器件的电流与断路器保护时间之间的函数关系可采用软件函数进行拟合，还需要对多型号的直流断路器以及熔断器饿保护特性曲线进行查阅。
该方法虽然不适合现场试验，但确实具有了很强理论研究意义。
直流系统级差配合
直流系统级差配合前言随着我国电力工业的不断进步，电力系统向超高压、大容量方向发展，为这些大容量电力设备提供控制、保护、信号、操作电源，直流系统的安全、可靠、经济运行就必须提到一个新的高度。
正常运行时，直流系统为断路器提供合闸电源，为继电保护及自动装置、通讯等提供直流电源；故障时，特别是交流电源中断情况下，直流系统为继电保护及自动装置、断路器合跳闸、事故照明提供安全可靠的直流电源，是电力系统继电保护、自动装置和断路器正确动作的基本保证。
在直流回路中，熔断器、断路器是直流系统各出线过流和短路故障主要的保护元件，可作为馈线回路供电网络断开和隔离之用，其选型和动作值整定是否适当以及上下级之间是否具有保护的选择性配合，直接关系到能否把系统的故障限制在最小范围内，这对防止系统破坏、事故扩大和主设备严重损坏至关重要。
因此，加强熔断器、断路器选择及配置的准确性，对提高电力系统运行的安全可靠性具有重要意义。
1 级差配合存在的主要问题由于变电站直流系统供电内容多，回路分布广，在一个直流网络中往往有许多支路需要设置断路器或熔断器进行保护，并往往分成三级或四级串联，这就存在着正确选择保护方案和保护上下级之间的配合问题。
1．1 交直流断路器混用由于交、直流的燃弧及熄弧过程不同，额定值相同的交直流断路器开断直流电源的能力并不完全一样，用交流断路器代替直流断路器或交、直流断路器混用是保护越级误动的主要原因之一。
断路器瞬时动作采用磁脱扣原理，判据为通过的电流峰值，断路器标定的额定值为有效值，而交流电的峰值高于有效值，在相同定值下，在直流回路中交流断路器实际额定值高于直流断路器。
另外，因交流断路器与直流断路器灭弧原理不同，交流断路器用于直流回路不能有效、可靠地熄灭直流电弧，容易造成上级越级动作。
1．2 熔断器质量及参数问题各生产厂家提供的熔断器技术数据是在产品型式试验时得到的，且校验熔断器的分断能力是在交流电源周期分量有效值下做的，熔体动作选择配合特性曲线也是交流安秒特性曲线。
变电站直流电源系统的级差运行
变电站直流电源系统的级差运行摘要：直流电源系统辐射范围大所带负载多，如果没有保护措施，任何一负载发生短路、过载都将通过直流系统影响到其他保护设备正常工作。
所以对于每路负载都必须使用保护元件进行自动隔离，防止故障进一步扩大，及时将故障点脱离电源。
目前常见的保护元件有二种；一种是熔断器保护，它是一种电阻率较大而熔点较低的铅锑合金制成，当有过大的电流通过时，熔丝产生较多的热量，使它的温度迅速达到熔点，于是熔丝熔断自动切断电路从而起到保护作用。
另一种是空气开关保护元件，它具有过载反时限动作断开、短路快速切除保护功能，性能上更优于熔丝。
近年来市场上大量出现一种称为PTC保护元件。
这种元件具有自恢复性，当故障电流消除后自动恢复导通状态，但容量较小不再本文讨论之列。
关键词：直流电源熔断器空气开关配差配合一、常用的过流保护熔断器常用熔断器包括二种；一种是直接将熔丝安装在插件支架上，更换时人工将熔丝（俗称保险丝）安装上去旋紧固定。
另一种是管状熔丝，内部同样是熔丝，但四周充满石英砂。
更换时直接插入管状熔丝即可。
熔断器的原理是当电流流过导体（保险丝）时，因导体存在一定的电阻，所以导体将会发热。
其热量的增加就表现在温度的升高上，当温度升高到熔丝的熔点以上时熔丝就发生了熔断。
这就是熔丝的工作原理。
在空气开关结构中，“电磁线圈”是空气开关短路快速动作元件，当负载短路时短路电流通过电磁线圈产生电动力使开关分闸。
“双金属条”是过载保护动作元件，当负载电流大于额定电流时，双金属条因绕在其上的电阻丝发热使金属条弯曲动作达到过载保护目的。
“灭弧室”帮助开关分断过程中电弧的冷却熄灭，提高开关的分断能力。
空气开关的过载和过流特性与熔丝不同，由于有二个动作元件整个动作曲线实际上是由二个曲线拼合而成，典型的曲线如图3所示：禁止采用上级空气开关，下级为熔断器的级差保护模式。
运行实践证明；采用此类方式进行级差保护常常带来事故扩大化。
其中原因是按级差考虑的直流熔丝灭弧时间要大于交流，而此时上级空气开关已进入速断工作区域，如图9-1-5所示，熔断器熔断曲线NT（熔断时间－电流特性）与空气开关保护曲线ME（脱钩时间－电流特性）二组保护曲线在电流大于某一点时发生交叉，故障电流大于交叉点Ix外，致使动作先后次序发生颠倒。
变电所低压直流系统开关设备级差配合的研究
水利电力科技风2016年10月上D 01:10.19392/j .cnki .l 671-7341.201619112变电所低压直流系统开关设备级差配合的研究徐政黄涛秦福兴长春工程学院电气与信息学院吉林长春130012摘要:依据变电所直流系统典型的上下级之间的配合情况，以现场常用断路器和熔断器为试验样品，进行级差配合试验。
通过试验数据，提出级差配合的具体配置原则，确保变电所直流系统回路故障时有选择性地切除故障回路，把系统的故障限制在最小范围内，维护系统安全运行a关键词：变电所；直流系统；开关设备;级差配合变电所直流系统供给站内继电保护及安全A 动装置、控制信吁回 路、事故照明等工作电源，是继电保护、自动装置和断路器正确动作的 基本保证。
n 甜，断路器和熔断器足变电所直流电源系统中使用最广泛的主要保护电器，在回路故障时有选择性地切除故障回路，把系统的故障限 制在最小范围内。
断路器和熔断器往往需要多级串联使用，其上下级之间具有选择 性保护是保证电力系统安全可靠运行的茧要条件。
M 内电力系统发生 多起变电站低丨f ;:直流系统儿关设备因上下级失去了配合关系，而造成 故障扩大的事故。
这种隐患严贯威胁着系统的安全运行，：要从根本上 解决此类间题。
n 前，直流系统保护元件级差配合存在的主要问题有以下四个方面：1)变电所直流系统的终端控制屏和保护屏中，尚存在着不少用交流断路器代替直流断路器的现象，存在着不安全的隐患。
交流断路器用 于直流回路，造成实际定俏偏大，4上级实际级差变小，2) 熔断器本身不规范，熔体的分散性和内阻不一致。
3) 产品质量问题。
目前W 内低W 电器也产厂家过多，质量难以保证◎4) 上下级间的额定值级差选择不当。
对于直流断路器之间、直流断路器与熔断器之间的级差配合照搬 熔断器间的配介规定。
熔断器与直流断路器动作原现不冋，安秒特性曲 线不同,配合级差也不苘s 另外仅选择两段保护直流断路器作保护操作 电器的直流系统，在一定条件下存在着上下级配合不可靠的隐患。
直流电源系统断路器的级差配合
四、额定电流的计算
4.6 蓄电池组出口回路 In≥I1h I1h蓄电池1h放电率电流（A），铅酸蓄电池取5.5I10 同时要求 In≥Kc4In.max In.max直流馈线中直流断路器最大的额定电流（A）， Kc4配合系数，取2~3 。 同时要求满足蓄电池出口回路短路时灵敏系数要求和按事故初期冲击放电电流校验保护动作时间。 4.7 直流母线联络开关 宜采用隔离开关，额定电流 In≥Ksin∑Ibuse ∑Ibuse较大电流母线段上全部负载电流之和，Ksin同时系数，取0.5~0.6。 4.8 蓄电池放电回路 In≥1.1I10~1.3I10 即按放电装置的额定电流来选择。
六、典型断路器保护特性曲线
GM32 GM100 GM225
GM400 GM800 GM1250
பைடு நூலகம்
六、典型断路器保护特性曲线
北京人民电器厂三段式断路器特性曲线
01
GMB32 GMB100 GMB225 GMB400
02
GMB800 GMB1250 GW3B2000
03
五、选择性校验
断路器上、下级之间的动作电流和时间应保证选择性要求，在确定断路器额定电流后，应对断路器上、下级的选择性配合进行校验，按照DL/T5044-2004标准的规定，校验方式如下： 5.1 过负荷长延时保护（脱扣）： 按断路器额定电流整定 IDZ≥KKIn IDZ保护（脱扣）动作电流(A)，KK 可靠系数，取1.05,In额定电流(A)； 根据下一级断路器的额定电流进行整定 In1≥Kc1In2 In1、In2上、下级断路器额定电流(A)，Kc1上、下级断路器保护 配合系数，一般取≥1.6 t1≻t2 t1、t2 上、下级断路器在相同电流作用下的保护时间。 原则上应选择微型、小型、塑壳型、框架型等不同系列的直流断路器，额定电流从小到大，它们之间的电流级差不宜小于4级。
关于直流电源系统级差配合
认识问题（二）
4、设计规程规定的允许2组蓄电池短时并联，是指切换过程 中的短时并联是有条件的。同时规定了不允许任何支路馈 线形成的并联。理解为可能出现的误操作和避免不可控制 的环流。 5、根据有关规定：双重化的要求是除了继电保护和高压断 路器跳闸线圈外，蓄电池直流电源也应该是双重化配置。 但供电电缆可由直流接地检测和短路保护检出故障，不需 双重化。因此简化接线，辐射供电是正确设计。 总之，蓄电池直流电源应该长期可靠运行，不设备用。 所有参数均按交流事故停电1h（2h）时间内直流负荷的 需要选择，保证可靠供电。2组蓄电池的短时并联只能在 直流母线进行。双重化配置应包括蓄电池直流电源，但不 包括馈线电缆。简化接线辐射供电。
相关标准的规定
• 6、国家电网公司直流电源系统管理规范 • 《直流电源系统技术标准》： • 5.3.2.2 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。 • 5.3.2.5直流空气断路器、熔断器应具有安－秒特性曲线， 上下级应大于2级的配合级差，并动作选择性的要求。 • 5.3.2.6 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，尤其不应在空气断路器的下级使用熔断器。 防止在回路故障时失去动作选择性。
相关标准的规定
• 直流电源系统各级熔断器或自动空气断路器的选择必须保证级 差配合合理，防止越级跳闸。 • 不同厂家的产品混用，由于动作特性的分散性，有可能失去动 作选择性。所以，一个厂、站的直流熔断器或自动空气断路器， 原则上应选用同一厂家系列产品。 • 空气断路器与熔断器混合保护的级差配合比较困难，由于无时 限的空气断路器的脱扣速度基本不随电流的大小变化，而熔断 器的动作具有反时限特性。无论空气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失去动作选择性。因此， 应尽量避免这种组合保护方式。尤其不能在自动空气断路器之 后（下级）再使用熔断器，这样，级差配合更加困难。《预防 直流电源系统事故措施》 • 第十一条 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。
直流电源保护电器级差配合
直流电源保护电器级差配合⼀、概述当前由阀控式密封铅酸蓄电池,⾼频开关整流器或微机型晶闸管整流器,直流电源监控装置,直流断路器或熔断器构成的直流电源系统,已经成为电⼒系统发电⼚、变电所不可缺少的必要装备。
直流电源在电⼒⼯程和电⼒系统安全⽣产中的作⽤以及直流电源各个环节的可靠性不再论述。
现仅将直流电源保护电器级差配合的有关问题,论述如下:⼆、背景资料蓄电池在直流电源系统的应⽤也有50多年历史,基本上是采⽤⼑开关+熔断器的配电系统,接线上也多采⽤端电池调节,控制和合闸母线,以及环形供电,熔断器保护理论上在⼤于1.6倍In的级差配合的条件下应该是可靠的,运⾏维护上只是⼀个定期更换同⼀⼚家熔断器即可,那时的⼈们也⼗分重视熔断器的安秒特性曲线。
30多年前国外成套引进了⼀批发电设备(前苏联除外)直流电源已全部采⽤了断路器(如陡河、⼤港、姚孟等电⼚)。
国内⼯程接受HIS、XML等电⼚因蓄电池出⼝熔断器接触不良,或已熔断,当交流失电时,直流母线也失去浮充电源⽽失电引起继电保护和⾃动装置失电,⾼压断路也⽆法⼯作,进⽽引起主设备烧坏的重⼤事故,采⽤加强浮充电检测和更换为带有报警信号触点的熔断器的办法,是当时的反措重点。
上世纪80年代已采⽤交流断路器和⾼分断能⼒的交流熔断器,90年代中期⼜⼤量采⽤交直流两⽤断路器和直流断路器,近年来⼜因直流断路器瞬动电流不易整定⼜⼤量采⽤熔断器或与断路器混装。
具体情况是蓄电池出⼝害怕断路器瞬动脱扣误动。
要求拆除瞬动脱扣或要求⼀定要装熔断器。
直流母线进出线保护电器,从便于安装和操作⽅便的需要,也从⼑开关+熔断器⽅案改为断路器,由于安装处短路电流差别不⼤,断路器瞬动脱扣器的整定重视不够。
负荷侧(指成套保护装置,⾼压断路器等)的直流电源保护电器,⼤多数成套⼚配置为熔断器;但近年来,各成套⼚和⾼压断路器⼚也多更换为不同品牌的直流断路器或交流或交直流两⽤断路器。
上述情况,造成了直流电源配电系统的保护级差配合问题显现出来了。
直流系统级差配合试验方案
方案签批页安全技术、职业健康和环境因素交底记录序号：编号：HBCKDZ/QR-0901.试验目的依据国家及行业有关标准及电力企业有关规定的要求，对直流系统级差配合特性通过试验予以确定，验证直流系统各段直流负荷空气开关安秒特性、金属短路时开关脱扣后灭弧特性和上、下级各个开关级差配合是否合理，以确保直流系统安全稳定运行。
2．编制依据2.1《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB/T 14285-2006）2.2《电力工程直流系统设计技术规程》（DL/T 5044-2004）2.3《直流电源系统技术监督规定》2.4《防止直流电源系统事故措施》2.5《国家电网公司直流电源系统运行规范》2.6《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》3．组织措施为保证试验顺利进行，成立领导小组和试验小组。
人员组成如下：1.试验领导小组组长：成员：2.现场试验专业组组长：成员：4．主要设备技术参数表1：主要设备技术参数5．试验前准备工作5.1试验使用仪器表2：试验使用仪器5.2试验步骤5.2.1将测试系统控制装置从仪表箱中取出，放置在地面或平稳的台面上，打开上位管理机，并依据操作说明书连接上位管理机和测试系统控制装置。
5.2.2退出本段直流电源系统所有负荷，关闭充电机，断开待测回路直流断路器，依图一连接现场待测直流断路器和测试系统各部分。
5.2.3接通控制装置及上位管理机工作电源。
5.2.4设置系统及开关参数, 并根据现场实际情况，按照使用说明书操作方法，进行小电流预估或短路校验试验。
5.2.6进行短路校验试验时，正常情况下，待测回路断路器自动脱扣断开，控制装置也延时断开，同时录波功能单元单次触发,记录电流波形。
如出现异常，迅速按“急停”按钮，强制分断主回路。
5.2.7分断待测回路直流断路器，断开控制装置和上位管理机工作电源.将测试系统拆下并装箱，恢复直流电源系统．图一：现场连线示意图6．安全注意事项6.1试验方案准备就绪；有关试验及操作人员熟悉本方案并做好事故预想。
直流系统保护电器级差配合试验的应用与优化
直流系统保护电器级差配合试验的应用与优化夏明圣【摘要】直流系统作为电力系统中重要的组成部分,是现代自动控制与监测的基础.近些年电力行业标准及"反事故措施"均对直流系统直流断路器、熔断器的保护级差配合提出了具体要求.文章介绍了直流系统保护电器级差配合的相关发展现状与主流的试验方法,同时结合实际经验总结了"小电流内阻预估短路电流法结合直流保护电器级差配合短路模拟校验法直流系统保护电器级差配合试验"的部分不足,提出了相对应的试验优化改进方法.【期刊名称】《安徽电气工程职业技术学院学报》【年(卷),期】2017(022)001【总页数】9页(P29-37)【关键词】直流系统;级差配合;优化改进【作者】夏明圣【作者单位】中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司,安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】TM773+.41.1 直流系统保护电器级差配合的背景在电力系统中，直流电源系统为继电器、断路器、保护及自动控制装置、通讯系统等提供直流控制或动力电源，是电力系统自动监控的重要组成部分，在直流电源回路中，熔断器、直流断路器(直流空气开关)是直流系统各分支出现过流或短路故障的主要保护电器元件。
该保护断路器和熔断器的保护选型和动作值整定是否合适，以及上下级保护之间保护的选择性配合，直接关系到能否可靠地将系统的故障控制在最小范围之内，对防止系统设备损坏、事故扩大和监视控制失灵至关重要。
《防止电力生产事故的二十五项重点要求》(国能安全[2014]161号)中明确提出了：“18.6.1保护装置直流空气开关、交流空气开关应与上一级开关及总路空气开关保持级差关系，防止由于下一级电源故障时，扩大失电元件范围。
”对发电企业直流系统级差配置提出了具体的要求。
各发电企业和电力科学研究院均采用不同的方法对直流系统保护电器级差配合，通过相关试验进行实际校验，并给出确切的结论[1]。
1.2 直流系统保护电器级差配合在电力系统的现状目前，电力系统(发电企业、变电站、大型用电企业)的直流系统供电网络主要采用分层辐射形(树状结构)和环形(环形小母线结构)混合供电方式。
直流保护电器级差配合校验系统开发及应用
直流保护电器级差配合校验系统开发及应用发布时间：2021-05-17T02:34:09.737Z 来源：《电力设备》2021年第1期作者：党建伟李俊王朋[导读] 直流系统作为电力系统中重要的组成部分，是现代自动控制与监测的基础。
近些年电力行业标准及“反事故措施”均对直流系统直流断路器、熔断器的保护级差配合提出了具体要求。
（国网新疆电力有限公司喀什供电公司变电检修中心）摘要：直流系统作为电力系统中重要的组成部分，是现代自动控制与监测的基础。
近些年电力行业标准及“反事故措施”均对直流系统直流断路器、熔断器的保护级差配合提出了具体要求。
本文将保护电器特性对此提出选择性校验试验法，直流电源保护电器级差配合装置就是根据短路电流预估算法研制的。
关键词：直流电源系统；级差配合；校验系统目前，电力系统直流电源馈电网络多采用树状结构，从蓄电池到站内用电设备，一般经过三级配电；采用直流断路器和熔断器作为其保护电器，在直流回路故障时，能选择性地切除故障；上下级保护元件配置不当时将会越级跳闸，扩大事故范围。
造成其它馈电线路断电，进而引起变电站高压开关、变压器、电容器等一次设备事故，直接威胁到电网的安全运行。
现在，发电厂、变电站的直流系统基本上都能按照相关标准进行设计，保证2～4个级差卫一，但是现场运行的直流保护电器级差配合是否满足选择性保护要求，却因检修维护人员不具备相应的测试手段和工具而无法进行试验验证，这就给电力系统安全运行埋下了隐患。
一、校验直流电源保护电器1、级差配合特性法。
在采用该方法之前应先建模，根据型号不同的直流保护电器所具有的特性开展建模，直流电源系统保护电器配置可采用仿真软件进行模拟，级差配合情况可根据对仿真结果的分析获得。
通过保护器件电流和延时时间的函数关系是对保护器件建模过程中必不可少的。
通过器件的电流与断路器保护时间之间的函数关系可采用软件函数进行拟合，还需要对多型号的直流断路器以及熔断器饿保护特性曲线进行查阅。
直流系统级差配合试验测试方法_流程
直流系统级差配合试验测试方法_流程
直流系统级差试验应用介绍
直流系统级差配合测试也叫空开级差配合试验，是指直流断路器上下级之间的保护性配合，是执行《防范电力生制造事项的二十五项重点要求》中第22项“防止全厂停电事务”措施的补充和完善，直流系统事故对防止全厂停电或者全站停电较为重要，要求检查各级开关不同电流下配合是否有拒动或越级跳闸，级差配合试验也是二十五项反措查评的重要环节，级差试验的测量是采用SJAM-I 直流断路器级差配合测试仪进行测量。
直流断路器级差配合测试仪图片
测试方法与流程
根据直流系统的设计方案不同，级差保护最多不超过四级，上下三级保护是
比较多见，相互之间配合所选用直流短路器的规格也是有一定的配置比例和要求，一般初级额定电流最小，下面以5A、10A和20A三级直流断路器为例，将一下具体试验方法，把三个断路器按额定电流大小串联起来，假设一级电流为5A，二级为10A，三级额定电流20A，将三组断路器正级串联通过测试仪正级之后回到负极形成测量回路，然后在参数设置中将额定电流设置成该级差额定电流的3~5倍，最高可达额定电流的8倍，选择测试，观察跳闸断路器的顺序是否正确，有没有误动，拒动和越级跳闸的现象，下面我们看一下接线图：
图中，是三级级差试验接线方式，按级差配合要求第一级断路器最先跳闸，然后第二级断路器后跳，说明级差配合试验合格，最好的效果是级差配合度达到100%，测量过程中，注意定值的设置，若果您定值的倍率过低，反而会造成脱扣不彻底，节点发热，拉弧、粘连等，所以尽量选择大倍率的电流倍数，这是符合测量要求规范的。
直流级差配合试验报告
直流级差配合试验报告一、试验背景直流系统在很多电气设备中那可是相当重要的呢，就像人的心脏一样。
直流级差配合试验就是为了确保直流系统中各个保护电器之间能够好好配合，就像一个团队里的小伙伴们要分工明确一样。
咱这试验的目的啊，就是为了让直流系统在出现故障的时候，能按照咱想要的顺序动作，不至于乱套。
二、试验准备1. 试验设备那可得准备齐全喽。
像什么直流电源啊，咱得保证它能提供稳定的直流电压，就像一个靠谱的能量供应站。
还有各种测量仪器，比如说万用表之类的，这就好比是我们的小助手，帮我们看清楚电路里的各种数值呢。
2. 试验人员也很关键。
大家得对直流系统和试验流程都比较熟悉，不然就像一群没头的苍蝇，到处乱撞。
我们这些小伙伴在试验前可是恶补了不少相关知识，感觉自己都快变成直流专家了呢。
三、试验过程1. 我们先对直流系统的各个部分进行了详细的检查，从熔断器到断路器，一个都不放过。
这就像是给一个精密的机器做全身检查一样，每个小零件都要确保没问题。
2. 然后开始调整各个保护电器的参数，这可费了我们好大的劲儿呢。
就像给一群性格各异的小伙伴安排合适的任务，得根据它们各自的特点来。
有时候调大一点，有时候调小一点，不断尝试，直到找到最佳的配合状态。
3. 在调整参数的过程中，我们不断地测量和记录数据。
这数据就像是我们的宝藏，每一个数字都可能蕴含着重要的信息。
我们拿着小本本，把那些电压、电流值都认真地记下来，感觉自己像个小科学家似的。
四、试验结果1. 经过一番折腾，我们终于得到了比较满意的结果。
各个保护电器之间的级差配合基本上达到了我们预期的要求。
当我们模拟故障的时候，它们就像训练有素的士兵一样，按照顺序动作，没有出现那种互相抢着干活或者都不干活的尴尬局面。
2. 不过呢，也还是发现了一些小问题。
比如说有个别保护电器的动作时间还是有一点点偏差，虽然这个偏差可能不会造成太大的影响，但我们还是觉得有点小瑕疵。
就像一件漂亮的衣服上有个小线头，虽然不影响整体美观，但看着总是有点不舒服。
直流系统级差配合试验方案
方案签批页安全技术、职业健康和环境因素交底记录序号：编号：HBCKDZ/QR-0901.试验目的依据国家及行业有关标准及电力企业有关规定的要求，对直流系统级差配合特性通过试验予以确定，验证直流系统各段直流负荷空气开关安秒特性、金属短路时开关脱扣后灭弧特性和上、下级各个开关级差配合是否合理，以确保直流系统安全稳定运行。
2．编制依据2.1《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB/T 14285-2006）2.2《电力工程直流系统设计技术规程》（DL/T 5044-2004）2.3《直流电源系统技术监督规定》2.4《防止直流电源系统事故措施》2.5《国家电网公司直流电源系统运行规范》2.6《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》3．组织措施为保证试验顺利进行，成立领导小组和试验小组。
人员组成如下：1.试验领导小组组长：成员：2.现场试验专业组组长：成员：4．主要设备技术参数表1：主要设备技术参数5．试验前准备工作5.1试验使用仪器表2：试验使用仪器5.2试验步骤5.2.1将测试系统控制装置从仪表箱中取出，放置在地面或平稳的台面上，打开上位管理机，并依据操作说明书连接上位管理机和测试系统控制装置。
5.2.2退出本段直流电源系统所有负荷，关闭充电机，断开待测回路直流断路器，依图一连接现场待测直流断路器和测试系统各部分。
5.2.3接通控制装置及上位管理机工作电源。
5.2.4设置系统及开关参数, 并根据现场实际情况，按照使用说明书操作方法，进行小电流预估或短路校验试验。
5.2.6进行短路校验试验时，正常情况下，待测回路断路器自动脱扣断开，控制装置也延时断开，同时录波功能单元单次触发,记录电流波形。
如出现异常，迅速按“急停”按钮，强制分断主回路。
5.2.7分断待测回路直流断路器，断开控制装置和上位管理机工作电源.将测试系统拆下并装箱，恢复直流电源系统．图一：现场连线示意图6．安全注意事项6.1试验方案准备就绪；有关试验及操作人员熟悉本方案并做好事故预想。
直流电源系统中保护元件级差配合
直流电源系统中保护元件级差配合摘要：针对电力直流系统设计过程中保护元件如何正确选型及上下级之间选择性保护的配合校验问题,开发了一种直流电源系统保护元件级差配合校核软件,实现了对变电站/电厂直流系统线路配置设计、保护元件选型、灵敏度和选择性校验等功能.该软件不仅能够对已有的直流电源系统进行分析,同时也能够对新站的建设起到辅助设计作用,是直流系统设计人员得力的辅助设计工具关键词：直流级差；依据标准；保护回路级差配合一、直流级差保护元件直流电源系统中保护元件级差配合是否合理，主要是指在短路情况下，串联在同一个支路的保护元件是否能选择性地将短路故障快速\准确地从系统中切除，确保将故障缩小到最小范围。
断路器的短路保护脱扣器动作与否，与流经断路器的短路电流大小有密切的关系，一旦在断路器的脱扣线圈中产生足以使铁心动作的磁场，断路器动作将不可返回。
因此，要保证直流系统中保护元件的级差配合满足要求，首先，必须明确直流电源系统相关各点的短路电流值，保证断路器短路故障时既不拒动，也不误动，更不能越级。
直流电源系统短路电流的计算所涉及的相关参数复杂，不确定因素诸多，尤其是各个断路器厂家断路器的限流系数提供的不完全，导致目前各设计院、成套厂或运行单位均难以精确计算出各有关短路点的实际短路电流值，给断路器的选择和级差配合以及断路器灵敏度系数计算校验带来相当大的困难。
为了电力系统广大工程技术人员能够在运行现场方便、快捷地确定直流电源系统中各处的短路电流值大小，对保护元件进行快速、准确选型，北京人民电器厂有限公司依据相关标准，结合多年的直流系统配电经验，开发了直流电源系统保护元件级差配合校核软件。
利用该软件，用户可以灵活进行线路配置和元件选型，并可随时了解直流系统中各处短路电流的大小以及所选保护元件级差配合的合理性。
二、当前依据标准开发直流电源系统保护元件级差配合测试验装置，主要依据的标准为：（1）GB14048.1—2006《低压开关设备和控制设备总则》；（2）GB14048.2—2008《低压开关设备和控制设备断路器》；（3）GB10963.1—2005《家用及类似场所用过电流保护断路器第1部分：用于交流的断路器》；（4）GB10963.2—2008《家用及类似场所用过电流保护断路器第2部分：用于交流和直流的断路器》；（5）DL/T5044—2004《电力工程直流系统设计技术规程》。
直流系统级差配合试验方案
方案签批页安全技术、职业健康和环境因素交底记录序号：编号：HBCKDZ/QR-0901.试验目的依据国家及行业有关标准及电力企业有关规定的要求，对直流系统级差配合特性通过试验予以确定，验证直流系统各段直流负荷空气开关安秒特性、金属短路时开关脱扣后灭弧特性和上、下级各个开关级差配合是否合理，以确保直流系统安全稳定运行。
2．编制依据2.1《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB/T 14285-2006）2.2《电力工程直流系统设计技术规程》（DL/T 5044-2004）2.3《直流电源系统技术监督规定》2.4《防止直流电源系统事故措施》2.5《国家电网公司直流电源系统运行规范》2.6《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》3．组织措施为保证试验顺利进行，成立领导小组和试验小组。
人员组成如下：1.试验领导小组组长：成员：2.现场试验专业组组长：成员：4．主要设备技术参数表1：主要设备技术参数5．试验前准备工作5.1试验使用仪器表2：试验使用仪器5.2试验步骤5.2.1将测试系统控制装置从仪表箱中取出，放置在地面或平稳的台面上，打开上位管理机，并依据操作说明书连接上位管理机和测试系统控制装置。
5.2.2退出本段直流电源系统所有负荷，关闭充电机，断开待测回路直流断路器，依图一连接现场待测直流断路器和测试系统各部分。
5.2.3接通控制装置及上位管理机工作电源。
5.2.4设置系统及开关参数, 并根据现场实际情况，按照使用说明书操作方法，进行小电流预估或短路校验试验。
5.2.6进行短路校验试验时，正常情况下，待测回路断路器自动脱扣断开，控制装置也延时断开，同时录波功能单元单次触发,记录电流波形。
如出现异常，迅速按“急停”按钮，强制分断主回路。
5.2.7分断待测回路直流断路器，断开控制装置和上位管理机工作电源.将测试系统拆下并装箱，恢复直流电源系统．图一：现场连线示意图6．安全注意事项6.1试验方案准备就绪；有关试验及操作人员熟悉本方案并做好事故预想。
直流系统保护电器级差配合试验的应用与优化
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２ ０ １ ７年 ３月 Ｍａ ｒ ｃ ｈ ２ ０ １ ７
直 流 系统 保 护 电 器 级 差 配 合 试 验 的 应 用 与 优 化
夏 明 圣
（ 中 国大 唐 集 团科 学 技 术 研 究 院有 限公 司华 东 分 公 司 ，安 徽 合肥 ２ ３ ０ ６ ０ １ ）
摘 要 ： 直 流 系统 作 为 电 力 系统 中 重 要 的 组 成 部 分 ， 是 现 代 自动 控 制 与 监 测 的 基 础 。 近 些 年 电
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直流电源回路级差配合的分析
直流电源回路级差配合的分析目前运行中的直流电源系统存在的主要问题之一、也是最棘手、最迫切的需要解决的问题，就是如何面对诸多厂家、诸多型号的直流接地断路器如何选择、以及直流断路器级差怎么配合及动作选择性的如何确定，在这里做简要介绍：1.1直流断路器的作用直流断路是指能够接通、承载及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路条件下（过载、短路）接通、承载一定时间和分段电流的开关电器，称为断路器。
当短路故障出现时，要求断路器快速、准确的将故障从系统中切除，将故障缩小到最小范围，即不能拒动、也不能误动、更不能越级。
我过在20世纪60年代、七十年代也称自动开关、空气开关和空气断路器。
1.2直流断路器的保护类别目前国内常见直流断路器有两类即A类保护断路器和B类保护断路器：A类保护断路器为两段保护特性的断路器（即：过载长延时间保护+短路瞬间保护）。
“在短路情况下，断路器无明确指明用作串联在负载侧另一短路保护装置的选择性保护；即在短路情况下，选择性保护无人为的短延时，因而不要求额定短时耐受电流”。
B类保护断路器为三段保护特性的断路器（即：过载长延时保护+短路短延时保护+短路瞬间保护）。
“在短路情况下，断路器明确在用作串联在负载侧另一短路保护装置的选择性保护；即在短路情况下，选择性保护有人为的短延时（可调节），这类断路器具有要求额定短时耐受电流”。
1.3直流断路器保护动作特性面对大小不同的异常（过载）和短路故障电流，断路器应该在不同的时间内将故障回路从直流电源系统中切除，其表现形式为以下三种保护动作方式：A过载（长延时）保护：当故障电流相对比较小时，主要是防止供电线路或电缆发热进而造成绝缘破坏甚至起火，但同时考虑电缆具备一定的短时耐受能力及过载连续供电能力，断路器应当经过一段时间的延时后（长延时）再切除故障回路，这种保护方式为过载（长延时保护按反应时限动作原理）保护。
B短路短延时保护：当故障电流相对比较大时为一般短路电流时，为了防止越级保护带来的事故面扩大，保证故障电流仅仅由距离故障点最近的断路器来切除，有时要求上级断路器在遭遇短路电流时，经过一定时间的短延时（一般为毫秒级）后再动作。
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直流电源系统中保护元件级差配合
发表时间：2016-12-01T13:26:05.140Z 来源：《电力设备》2016年第18期作者：韩军李世峰王海飞张小红魏晓赵鹏[导读] 能够对新站的建设起到辅助设计作用,是直流系统设计人员得力的辅助设计工具。
(国网新疆电力公司疆南供电公司新疆省 830000)
摘要：针对电力直流系统设计过程中保护元件如何正确选型及上下级之间选择性保护的配合校验问题,开发了一种直流电源系统保护元件级差配合校核软件,实现了对变电站/电厂直流系统线路配置设计、保护元件选型、灵敏度和选择性校验等功能.该软件不仅能够对已有的直流电源系统进行分析,同时也能够对新站的建设起到辅助设计作用,是直流系统设计人员得力的辅助设计工具
关键词：直流级差；依据标准；保护回路级差配合
一、直流级差保护元件
直流电源系统中保护元件级差配合是否合理，主要是指在短路情况下，串联在同一个支路的保护元件是否能选择性地将短路故障快速\准确地从系统中切除，确保将故障缩小到最小范围。
断路器的短路保护脱扣器动作与否，与流经断路器的短路电流大小有密切的关系，一旦在断路器的脱扣线圈中产生足以使铁心动作的磁场，断路器动作将不可返回。
因此，要保证直流系统中保护元件的级差配合满足要求，首先，必须明确直流电源系统相关各点的短路电流值，保证断路器短路故障时既不拒动，也不误动，更不能越级。
直流电源系统短路电流的计算所涉及的相关参数复杂，不确定因素诸多，尤其是各个断路器厂家断路器的限流系数提供的不完全，导致目前各设计院、成套厂或运行单位均难以精确计算出各有关短路点的实际短路电流值，给断路器的选择和级差配合以及断路器灵敏度系数计算校验带来相当大的困难。
为了电力系统广大工程技术人员能够在运行现场方便、快捷地确定直流电源系统中各处的短路电流值大小，对保护元件进行快速、准确选型，北京人民电器厂有限公司依据相关标准，结合多年的直流系统配电经验，开发了直流电源系统保护元件级差配合校核软件。
利用该软件，用户可以灵活进行线路配置和元件选型，并可随时了解直流系统中各处短路电流的大小以及所选保护元件级差配合的合理性。
二、当前依据标准
开发直流电源系统保护元件级差配合测试验装置，主要依据的标准为：
（1）GB14048.1—2006《低压开关设备和控制设备总则》；
（2）GB14048.2—2008《低压开关设备和控制设备断路器》；
（3）GB10963.1—2005《家用及类似场所用过电流保护断路器第1部分：用于交流的断路器》；（4）GB10963.2—2008《家用及类似场所用过电流保护断路器第2部分：用于交流和直流的断路器》；
（5）DL/T5044—2004《电力工程直流系统设计技术规程》。
断路器的选择性保护直流电源系统保护电器的级差系同一回路、同一系列保护电器上下级额定电流的等级之差。
首先应明确所用保护电器的型式（熔断器或断路器等），其次是该型式系列产品的型号和额定电流的规格。
如果下级负载发生短路故障时，下级的断路器瞬动，而此故障电流也要流经上一级线路。
如果上一级断路器无短路短延时，则下级发生故障的瞬间，会与下级断路器一起跳闸；如果上一级断路器具有短路短延时功能，当下级断路器跳闸时，在下级断路器分断动作时间内，上级断路器保持不动作，这种配合称为选择性保护。
级差配合校验系统就是校验变电站直流电源系统上下级断路器的配合关系,判断其是否有选择性。
为了适应新颁DL/T5044－2003《电力工程直流设计技术规程》(以下简称设计规程)有关规定，验证变电站直流系统中断路器和熔断器几种典型的级差配置方案是否满足选择性保护的要求，探索直流断路器之间的级差配合、直流断路器与熔断器的配合及其上下级之间的选择配置，选择了石家庄供电公司所辖变电站直流系统中部分直流断路器、熔断器的典型保护级差配合方案进行了现场试验，并对具备延时功能的三段式直流断路器也进行了试验验证，确认了实现选择性保护的配合条件。
三、直流断路器的动作特性
断路器的动作特性断路器俗称空气开关，主要于电路发生过载和短路等情况时自动分断电路，是低压交直流配电系统的重要保护元件，具有过载反时限动作断开和短路快速切除的保护功能。
断路器主要技术参数包括分断能力、限流能力、使用寿命和动作特性，其中动作特性最为重要。
根据动作特性，断路器一般可分为两段保护型与三段保护型。
两段保护型断路器的动作特性曲线由过载长延时段和短路瞬时保护段组成。
四、保护回路级差配合存在的主要问题
由于变电站直流系统供电内容多，回路分布广，在一个直流网络中往往有许多支路需要设置断路器或熔断器进行保护，并往往分成三级或四级串联，这就存在着正确选择保护方案和保护上下级之间的配合问题。
1 、交直流断路器混用
由于交、直流的燃弧及熄弧过程不同，额定值相同的交直流断路器开断直流电源的能力并不完全一样，用交流断路器代替直流断路器或交、直流断路器混用是保护越级误动的主要原因之一。
断路器瞬时动作采用磁脱扣原理，判据为通过的电流峰值，断路器标定的额定值为有效值，而交流电的峰值高于有效值，在相同定值下，在直流回路中交流断路器实际额定值高于直流断路器。
另外，因交流断路器与直流断路器灭弧原理不同，交流断路器用于直流回路不能有效、可靠地熄灭直流电弧，容易造成上级越级动作。
2 断路器质量及参数问题
不同厂家提供的断路器技术数据是在产品型式试验时得到的，且校验熔断器的分断能力是在交流电源周期分量有效值下做的，熔体动作选择配合特性曲线也是交流安秒特性曲线。
这与变电站直流系统发生短路故障时的实际情况有一定差距。
各断路器厂家及设计手册提供的级差配合是按同一型号、同熔体材料确定上、下级差，从而保证满足选择性的，当回路中有不同类型的断路器时，断路器之间的级差配合更应引起高度重视。
同时，由于目前低压电器生产厂家较多，不能完全保证产品质量，所以即使同一厂家、同一型号的熔体，其参数也有一定的分散性。
3 上、下级间的额定值级差选择不当
断路器采用热效应原理，而断路器是磁效应与热效应相结合，安秒特性曲线不同，配合级差也不同。
对于断路器之间、断路器与熔断器之间的级差配合不应照搬熔断器间的配合规定。
四、直流系统级差保护方案的建议
4.1熔断器与熔断器配合
应选用正规生产厂家同厂、同型号的产品, 可方便地用于对变电站原有熔断器的统一更换工作。
但对于新建站, 由于熔断器均为设备自带, 难以保证同厂、同型号, 特别是难以保证设计规范要求的?? 各熔件材料相同??的要求, 因此, 不同厂家、型号的熔断器配合, 应加大级差。
4.2熔断器与断路器( 两段式) 间及同型两段式断路器间的配合除应按设计规程执行外, 还应核定最大短路电流不应超过上级元件额定电流的8~ 10 倍。
4.3 不同型号断路器的配合
应考虑断路器的固有动作时间, 必须保证上级断路器固有动作时间不小于下级固有动作时间。
推荐采用上级塑壳式断路器、下级微型断路器的配合。
4.4 三段式断路器
采用三段式断路器可以实现小级差配合, 而且不必考虑短路电流的影响, 能够适应设计规程关于直流分电屏设计方案中多级配合的要求。