变电站直流系统保护级差配合策略初探

变电站直流系统保护级差配合策略初探

文章就500kv变电站中的综保装置的相关问题进行讨论，主要是对变电站的直流系统保护级差配合的相关问题进行分析，对直流系统保护定值等问题进行阐述，并根据目前我国变电站直流系统保护极差配合中存在的问题给出几点建议和意见。

标签：变电站；直流系统；保护极差配合；策略

1 引言

根据目前我国现有科技发展状况，变电站中所使用的对电力系统进行保护的设施都是直流断路器，以此来及时的解决电路中存在的问题，因此有关直流系统保护级差配合是尤为重要的，这对于保障整个电力系统的安全运行是尤为重要的，有关变电站直流系统保护极差配合的研究一直以来也都是我国电力系统研究的重点。

2 变电站的直流系统配置及定值

2.1 在目前我国的变电站中，对电力系统进行监测保护的系统配置主要有以下几个方面：构建直流系统保护网络，通过双母线分段模式的形式在直流母线上安置联络电器。通过蓄电池来对直流系统进行供电，一般都采用阀控式密封铅酸蓄电池。蓄电池一般都采用高频开关充电装置来对其进行充电，以维持直流系统的持续运行，并且普遍都配备有备用的充电装置，以防设备发生故障而影响系统的运行。

2.2 直流系统保护定值

保护定值设定时首先要在直流系统中设置熔断器，熔断器的额定电流要求为蓄电池1h时所能够释放的电流进行设定。为了保证直流系统能够安全的持续运行，可以再实际值之上比其高出一级，但是要保证熔断器不会失去其熔断性能而不能够实现保护目的。对于充电设备的回路中，同样要求在回路中设置有熔断器，而且要求充电装置的输出电流大于或者等于电流的可靠系数。

在高压盘的分屏回路中，首先要在电路中设置断路器，断路器的电流应为控制电流、保护电流和信号电流三者之和的0.8倍，而其中的额定电流要求大于高压盘中断路器的额定电流。在高压盘中的负荷回路中同样也要求安装有断路器，而其额定电流则要求为所有零部件的额定电流之和。

在高压盘的屏幕设备中的保护、测量、控制等部分的断路器同样要求断路器的电流应为控制电流、保护电流和信号电流三者之和的0.8倍，为了能够保证断路器的速度能够在系统发生故障时及时的动作，可以通过下一级的短路电流进行计算得出整定值。在高压盘的负荷屏中，要求配电盘以及其他部件的额定电流之

和能够根据用电负荷进行选择，并且不小于控制电流和保护电流之和。

在第四级保护装置中要求设置有直流断路器，并且根据负荷中所能够流过的最大电流值进行整定，在系统中所装设的微机设备的功率不能够超过90W，所以说在第四级保护中的额定电流可以选择为3A左右。

3 直流系统中的电流计算

3.1 蓄电池的电阻和电流计算

变电站直流系统中所使用的蓄电池在充满电之后首先要对其进行静置处理，以此来保证蓄电池的电压能够处于一个比较稳定的状态，在蓄电池中的电压稳定之后再对其进行开路电压的测量，并且对蓄电池进行大电流冲击来进行蓄电池放电，可以通过示波器来对蓄电池的放电状况进行监测，根据示波器在0.05、0.1、0.5以及1秒这四个时间段中放电所形成的电流以及电压情况，在根据蓄电池的电阻计算公式我们可以得知蓄电池的内阻。

蓄电池的短路电流的计算可以通过端子短路的方式来实现，蓄电池的短路电流计算公式为电压与蓄电池的内阻和外阻之和的商，而在蓄电池的短路电流计算通过直流系统中的母线短路进行计算的时候，则要用母线短路电流计算公式对短路电流进行计算，即为n个蓄电池的电压与n个蓄电池内阻、外阻的和母线系统中的电缆阻止之和的商。

3.2 蓄电池的短路电流计算

蓄电池的短路电流计算时有关电缆阻止可以通过表1对照得出。

4 变电站直流系统保护极差的特性分析

根据笔者多年的从业经验，有关直流系统保护极差的特性有如下几点见解，由于蓄电池的短路电流计算中我们可以发现断流电流都处于160A以上的范围内，而在蓄电池的三级保护以及四级保护两个阶段中都是出于比较独立的状态，这两个等级配合起来是比较困难的。从变电站直流系统保护极差的二级保护和三级保护之间的关系来看，在设备的电流在1000A以上的时候，很容易导致直流系统保护装置由于电流过大而不能够根据保护需求而发生动作，而且在系统中二级保护占有比较多的负荷，保护系统动作时相应需要的时间也就比较长，所以一般都采用三段式直流断路器。

相反通过一级保护和二级保护之间的动作值我们可以发现，二级保护的短路电流相比于一级保护的电流其额定电流要小于其十倍，所以说这两级保护系统在配合上是比较合理的。根据蓄电池的短路电流计算我们可以知道，在变电站直流保护系统中所选用的蓄电池要求为400A，由于直流保护系统中的上下级之间的配合是十分重要的，由于电流比较大则很容易导致熔断器不能够及时的动作而达到保护的目的。

5 问题及解决办法

5.1 由于直流系统保护级差的二三级保护不能够很好的配合，笔者建议采用三段式熔断器来避免设备不动作而影响电力系统的安全运行。在二三级保护的熔断器安装不符合安全距离时，由于短路电流很容易由于电流差比较小而导致脱口延时，所以对于三级保护可以通过短路延时保护的措施来保证设备在短期的延长时间中能够发生动作。

5.2 在直流系统保护极差的配合中由于所使用的断路器比较多，因此要注重选择同种类型的断路器的使用，切不可在同一系统中出现交、直流断路器混合使用的错误方式，在相同的整定值时，要求直流断路器的倍数为额定值的1.5倍。而且根据交直流断路器的交、直流断路器的消弧原理我们可以知道两者之间是完全不同的，也就是说直流断路器在消弧之后也会保持有一定的电压，但是交流断路器则可以可靠地将电弧消除，这样就很容易导致保护装置出现越级动作的问题。

5.3 在直流保护系统中的额定电流是可以通过馈线的电流量计算而得的，这样便能够有效的保证系统能够安全的进行系统供电。不过由于变电站直流系统保护极差的特性关系，为了能够保证变电站的直流系统能够在上下级差选择时有一定的选择性，可以在允许范围内释放的升高直流系统的额定电流。

6 结束语

变电站直流系统保护极差配合是一个十分重要的工作，本文中所讨论的几点内容是笔者多年的工作经验所得，具体的设计办法还需要根据现场的实际情况进行综合考虑，不能够以点概面的进行问题讨论，希望本文能够对电气工作者能够有所帮助。

参考文献

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[2]王素华，彭向阳，韩潇.变电站直流电源系统改造问题分析[J].电力系统保护与控制，2010（17）.

[3]李维军.直流电源系统保护元件的特性与级差配合[J].经济师，2010（7）.