关于直流电源系统级差配合

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关于蓄电池直流电源系统短路电流计算及自动空气断路器的选择

一、前言：

近几年，随着我国电力事业的飞速发展，新建和扩建的厂、站大量增加，尤其是城农网改造；直流电源系统的设备也得到了前所未有的发展和提高，阀控蓄电池和直流断路器得到了广泛采用，其使用范围、场合以较快的速度增长，设备的总体健康状况和技术水平得到了较大的提高，安全运行和节能环保得到了进一步好转和改善；但是存在的问题仍然不能忽视，务必引起各级领导高度重视，不然会造成严重的后果。尤其是在城农网改造时，注重了一次设备和二次保护装置的更新改造、而忽视了直流电源系统设备及网络的更新改造，尤其是直流供电网络的更新改造；目前运行中直流电源系统采用的保护电器是多型号、多厂家、多组合的被动局面，这给直流电源系统的保护级差配合带来了一定的难度。一旦级差配合不满足要求、失去动作选择性，其后果不堪设想。

二、造成目前直流系统级差不配合的主要原因和解决的措施：

一）、级差配合问题的主要原因及复杂性

1、接线复杂。原则上应该简化接线即蓄电池接单母线运行辐射供电。但是目前的控制合闸母线环行供电；硅降压，闪光母线不变的情况下，强制将熔断器改为直流断路器级差配合是十分复杂的，短路电流无法计算，控母合母馈线合用断路器，控母闪光合用断路器无法整定瞬动脱扣器等一系列问题没有很好解决。

2、交流或交直流两用断路器应用在直流电源中，其降容能力，临界分断能力，没有产品数据，试验证明交流断路器的分断能力仅为直流断路器的分断能力的1/5~1/8，额定电流分断直流电流弧光引起烧坏触头现象经常发生，全分断时间的不确定性，也是级差配合中成为难题。

3、熔断器保护由于特性的不稳定性，受温度和湿度影响较大，而且和接触松紧及熔片是否经受过大电流冲击损伤有关，有经验的单位在现场运行规程明确规定定期检查或更换、短路发生后必须更换合格产品。一是随着变电站无人值班的发展，熔断器因自身结构的限制熔断后不能报警，不满足运行要求；二是目前保护成套厂已不再采用熔断器均为直流断路器。建议运行单位积极创造条件进行改造。

4、熔断器和直流断路器混装且品牌不成系列，安秒特性的不完善也给级差配合带来困难。

5、直流电源负荷侧的成套继电保护和自动装置保护电器是由成套厂选用，往往是从供电可靠性出发，而不按满足最大负荷电流的选择原则，选用了较大额定电流的保护电器，并且有多路供电的要求。这给直流电源馈线保护电器的选择和级差配合出了难题。

6、短路电流计算和实测的复杂性，蓄电池内阻是动态的，计算中无法取得准确值，回路电阻值包括断路器内阻以及限流性能（断路器分断时的电弧限流，熔断器承受冲击电流使熔片改变特性的限流等）都给短路电流计算带来困难，因此脱扣器的整定和灵敏度检验也十分困难。

7、不同保护电器有不同的保护特性和离散特性，例如直流断路器瞬动脱扣电流按制造标准规定：直流微型断路器为7~15In，塑壳断路器为8~12In，短路电流大小也对断路器的全分断时间有一定分散性。

8、直流电源设备投运前的安装调试中，也不进行任何保护级差配合的调试工作。

二）、相关标准的规定

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1、DL/T 5644~2004《电力工程直流系统设计技术规程》

6.1 保护规定采用直流断路器或熔断器

1.熔断器在上而直流断路器在下时，熔断器为直流断路器额定电流的2倍及以上。

2.直流断路器上而熔断器在下时，直流断路器额定电流应为熔断器额定电流的4倍及以上。

7.5规定了直流断路器选择原则；经受冲击电流的安全性，级差配合，断流能力、选择性+灵敏度计算见附录E。

7.6规定了熔断器选择原则；隔离电器、报警触点、断流能力、级差配合

2、DL/T 459-2000《电力系统直流电源柜订货技术条件》

5.3.2.4直流断路器、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。

5.3严禁使用交流断路器，交直流断路器应满足开断直流回路短路电流和动作选择性要求。

3、DL/T 724-2000《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护规程》

5.3.9C）按图验收按图更换

4、国电发[2000]589号《防止电力生产重大事故的25项重点要求》

20．防止枢纽变电所全停电事故；要求2组蓄电池，3台充电装置

直流母流分段运行，每段母线应分别蓄电池供电，母线设联络断路器，正常运行处于断开位置。

直流熔断器应按有关规定分级配置，加强直流熔断器的管理，对直流熔断器应采用合格的产品，防止因直流熔断器

在正常熔断而扩大事故。

23．防止全厂停电事故；要求加强蓄电池和直流系统（含逆变电源）……的维修。

5、国家电网公司十八项电网重大反事故措施：

13.2.2、加强直流系统熔断器的管理，防止越级熔断：

13.2.2.1、各级熔断器的定值整定应保证级差的合理配合。上、下级熔体之间（同一系列产品）额定电流值，应保证2～4级级差，电源端选择上限，网络末端选择下限。

13.2.2.2、为防止事故情况下蓄电池组总熔断器无选择性熔断，该熔断器与分熔断器之间，应保证3～4级级差。

13.2.3、加强直流系统用直流断路器的管理：

13.2.3.1、新、扩建或改造的变电站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，不应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，应及时更换具有自动脱扣功能的直流断路器。

13.2.3.2、当直流断路器与熔断器配合时，应考虑动作特性的不同，对级差做适当调整，直流断路器下一级不应再接熔断器。

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。