直流断路器2005

直流断路器级差配合的研讨

主讲人：房兆源教授

亚东亚电气集团

重庆科源电气有限公司

一、直流电源系统中为什么要用专用的直流断路器

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中不能有效、可靠地熄灭直流电弧，造成上下级越级动作。

河北电力公司某110KV 变电站直流屏馈线开关原采用交流C45N型断路器，曾两次越级动作造成事故。

二、级间配合的重要性

在电力系统中，直流电源作为继电保护、自动装置控制操作回路、灯光音响信号及事故照明等电源之用，是继电保护、自动装置和断路器正确动作的基本保证。直流系统中直流断路器是主要的保护电器，其选型和动作值整定是否适当以及上下级之间是否有保护性的选择性配合，直接关系到能否把系统故障限制到最小范围内，对防止系统破坏、事故扩大和设备损坏至关重要。

由于变电站直流系统的供电内容多,回路分布广,在一个直流网络中往往有许多支路设置直流断路器来进行保护,并往往分成三级或四级串联,这就存在保护元件如何正确选型号及上下级间选择性保护的问题。

所谓选择性保护是指配电系统中两个或几个断路器之间的电流—时间特性的配合，当在给定范围内出现过电流故障时，指定在这个范围动作的断路器动作，而其它的断路器不动作，从而将受故障的影响负载支路数目保持在最小程度。

三、直流断路器的分类

1.常用直断路器的分类：

(1)两段型保护：过载长延时+短路瞬时保护

GM32-25～40 (北京人民电器厂)

5SX-25～40 (西门子公司)

5252S-DC (ABB)

C32H-DC (梅兰日兰)

NDM1-63 (良信)

(2)三段型保护：过载长延时+短路短延时+短路瞬时保护

GMB32-25 (北京人民)

GMB100-50、80 (北京人民)

2.按脱扣电流分：

C型：脱扣电流为额定电流的5～10倍

D型：脱扣电流为额定电流的10～14倍

B型：脱扣电流为额定电流的3～5倍

四、直流断路器越级脱扣试验

1.试验接线图

2.被试设备：编号A、B、C、D、E分别为GM100型100A、GM100型63A、GM32型32A、GM32型16A、GM32型6A。

3.瞬时动作电流整定倍数：9Ie±20%.

4.试验电流值（不计断路器内阻和导线电阻）：

1500A、1000A、500A、400A、300A、270A。

5．试验结果：见表1.

从表1可见，GM32两种断路器上下级差为三级时，上级（32A）短路电流约为15Ie。大小框架匹配上级为GM100/63A，下级为GM32/32A时，上级（63A）短路动作电流约为25Ie。

五、直流断路器选择使用的要求

1. 额定工作电压：应大于直流回路的工作电压；

2.额定工作电流：应满足直流回路最大负荷要求；

3.短路分断能力：根据电力行业标准DL/T5044-95的要求，蓄池容量在2000Ah以下时，

220V不低于20KA，蓄电池容量在1000Ah以下时，110V不低于10KA；

4.选择性：

断路器上下级之间的动作电流和时间应保证选择性要求。计算短路电流和选择断路器时还应考虑直流母线电压高于额定电压5%和电池放电的终止电压（一般为额定电压的80%），蓄电池提供短路电流的差异。

过载长延时脱扣器的选择性，为防止断路器越级跳，一般上下级的额定电流应有2～4级之差选择，具体选择方法见表1。

表1 直流断路器各级电流配合表(蓄电池300Ah以下的直流电源系统)

5.直流断路器安装使用注意事项

(1) 安装时注意正、负极性不能接错，否则将烧断路器

小型直流断路器具有永磁磁吹灭弧装置,电弧电流在永磁体的磁场中所受电磁力方向与电流方向和磁场方向有关。在正确接线时，断路器脱扣时的电弧电流在磁场作用下所产生的电磁力将电弧电流吹向灭弧装置。显然；当极性接反时，由于磁场方未变、电弧电流方向相反，其电弧电流在磁场作用下所产生的电磁力将电弧电流吹向断路器的操作机构，严重时将烧坏断路器造成事故。

(2) 安装直流断路器时，应注意厂家规定的进线方式

北京人民电气厂GM系列直流断路器采用上进线方式，西门子5SX系列直流断路器采用下进线方式。5SX系列直流断路器的正确接法是：电源进线在断路器下接线端是左1为正极，右3为负极。若要采用上进线方式，则必须将电源进线的正极接断路器上接线端的右4，负极接上接线端的左2，这样可使通过断路器中的电流方向不变，保证断路器脱扣时电弧电流在磁场作用下吹向灭弧装置。