基于直流系统空气开关级差配合的研究
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H B C K D Z/Q R-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/T14285-2006)2.2《电力工程直流系统设计技术规程》(DL/T5044-2004)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15．试验前准备工作5.1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．+K M -KM [1\断琏器a * •*\\斷路器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。
直流电源系统断路器级差配合校验系统的开发
223． 51
连接条数
102
连接条电阻 / mΩ
0． 05
长导线条数
2ห้องสมุดไป่ตู้
长导线电阻 / mΩ
0． 15
所有电池内阻和 / mΩ
39． 14
所有导线电阻和 / mΩ 蓄电池总电阻 / mΩ
（ 所有电池内阻和 + 所有导线电阻和）
5． 10 44． 24
充电装置
设备型号
高频开关电源
模块总数
8
实际投运模块数
图 3 短路电流计算示意
断路器安装处短路电流的计算公式为
Idk = N（ r0 + rl ）
NUo + ∑rj + ∑rk +
rd + Ich
（ 1）
式中 Idk———断路器安装处的短路电流，A；
Uo ———蓄电池开路电压，V；
r0 ———蓄电池内阻，Ω；
rl ———电池间连接条或导体电阻，Ω；
N———蓄电池个数；
0
15． 5
C20
S262－UC
20
20 × 10 = 200
0
4． 7
C63
S262－UC
63
63 × 10 = 630
0
1． 5
动作行为分析 正确 越级 越级
图 5 对应短路电流的直流断路器与熔断器安秒曲线 注： 图中分别对应 3 个直流断路器的脱扣特性曲线以及
直流熔断器的安秒特性曲线，竖线表示对应的短路电流。
Ich
= 103
× 2．
17
× 1 000 / （
44．
24
+ 245．
33）
+ 160 = 931． 87（ A）
发电厂直流系统空气开关级差配合试验在现场的应用
发电厂直流系统空气开关级差配合试验在现场的应用作者：孙严王彦来源：《理论与创新》2020年第20期【摘要】本文介绍了发电厂直流系统级差配合试验的常规试验方法及现场应用情况。
同时也针对不易停运的直流系统，介绍了一种将直流系统短路电流与空气开关安秒特性试验相结合的方法，用以验证直流系统空气开关级差是否合理。
【关键词】直流系统空气开关;级差配合试验;试验方法引言发电厂电力系统中直流系统为继电保护、仪表、通信、动力回路等提供电源，是电力系统的重要组成部分。
在直流系统回路中，直流空气开关是直流系统发生短路故障的重要保护元件，所以直流空气开关的选型以及直流空气开关上、下级级差配合是否满足选择性要求至关重要。
1.发电厂直流空气开关级差配置的现状发电厂电力系统中直流系统一般采用集中辐射形供电方式或分层辐射形供电方式。
直流系统空气开关级差配合一般分为以下几级。
级差第一级为蓄电池出口熔断器，第二级为直流馈线屏各路直流馈线空气开关。
如果采用分层辐射形供电方式，第三级为直流分电屏直流空气开关。
最末一级为负荷侧、用户侧直流空气开关。
各级空气开关配置应根据直流电源系统短路电流计算结果，保证具有可靠性、选择性、灵敏性和速动性。
2.发电厂直流系统空气开关级差配合试验2.1常规直流系统空气开关级差配合试验发电厂直流系统空气开关级差配合试验的常规方法，是根据电厂直流系统级差配合情况，选择不同规格型号的直流空气开关，在直流系统的最末级直流负荷空气开关的输出侧，用专用的试验仪器进行模拟金属性短路试验，并录制短路电流波形。
然后通过分析各短路点短路时，直流空气开关跳闸后的灭弧特性和上、下级各级开关级差配合是否合理，验证直流空气开关是否存在越级动作的情况。
2.2试验数据在某电厂升压站110V直流系统的不同规格直流负荷空气开关输出侧进行模拟金属性短路，验证各级直流空气开关的级差配合情况。
如下表。
试验结果表明，在直流负荷空气开关输出侧模拟短路试验过程中，下级直流空气开关直流空气开关均先于上一级空气开关动作，不存在越级跳闸的情况。
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。
电力系统直流断路器短路级差配置研究
电流 （ ；。 信号 负荷计 算 电流 （ 。 Ａ） ｊ为 Ａ）
（ ） 电池 组总 电源 开关 Ｂ 熔 断器 Ｆ ３蓄 Ｋ（ Ｕ） Ｊ≥ ｈ其 中 ，仆 ， Ｊ 为蓄 电池 １ 放 电率 电流 （ ， ｈ Ａ）铅 酸蓄 电池 取 ５ ５ ； ． 同时 还要 求 Ｊ ≥Ｋ。Ｊ ， 为 直 Ｊ 流馈 线 中直流 断路器 最大 的额 定 电 流 （ ； 为 配 合 Ａ） Ｋ。 系数 ， ２ 取 ～３ ； 同时要 求 满足 蓄 电池 总 电源 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
关 键 词 ：电 力 系统 ； 流 断 路 器 ； 差 ； 置 直 极 配 中 图分 类 号 ： ＴＭ５ １ ６ 文献标识码 ： Ａ
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｈ ｈ ｒ ｒ ｕｔＤｉ ｅ ｅ ｔ ｌ ｎ ｉ ｕ ａ ｉｎ ｔ ｄ ｎ ｔ ｅＳ ｏ ｔＣｉｃ ｉ ｆ ｒｎ ｉ ｆ ａ Ｃｏ ｆ ｒ ｔ ｇ ｏ ｏ ｒ ｕｔＢｒ ａ ｅ ｎ ｔ ｅＰ ｗ ｅ ｙ ｔｍ ｆＤＣ Ｃｉｃ ｉ ｅ ｋ ｒｉ ｈ ｏ ｒＳ ｓ ｅ
通 馋 电潦
２ １ 年 ７月 ２ ０１ ５日第 ２ ８卷第 ４ 期
】 Ｉ ：
Ｔｅ ｅ ｏ Ｐｏ ｒＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｌｃ ｍ ｗｅ ｃ ｎ ｌ ｇ
文章 编号 ：０ ９３ ６ （ ０ ） ４０ ５ －３ １ ０ —６ ４ ２ １ ０ —０ ８０ １
谶谶摩用 尊
电 力 系统 直 流 断路 器 短 路 级 差 配 置 研 究
周 锋
（ 州 萧 山 供 电 局 ， 江 杭 州 ３ １０ ） 杭 浙 １２ ０
摘要 ：电力 系统用直流电源 系统 中直流断路 器的选择性 、 可靠性有 着极 高的要求 。文 中选取 了三段 式直流断路 器短
直流空开级差试验报告
直流空开级差试验报告
直流空开级差试验报告是一种特殊的试验报告，用于检测某个环境的空开的耐受性。
它包括测量空开的耐受性，以及其它相关测量。
直流空开级差试验报告是由一系列的试验所组成的。
在此过程中，工程师会使用一系列的技术方法来测量空开的耐受性。
这些测量包括：
1. 电气性能测试：通过测量电源电压、电流、频率、功率来测量空开的电气性能。
2. 机械性能测试：通过测量空开的质量、外形尺寸、振动等机械性能来评估空开的可靠性。
3. 绝缘性能测试：通过测量空开的绝缘电阻、耐压、耐温等绝缘性能来评估空开的安全性。
4. 热效应测试：通过测量空开的热释放、温升、衰减等热效应来评估空开的可靠性。
5. 射频干扰测试：通过测量空开的射频干扰来评估空开的电磁兼容性。
此外，直流空开级差试验报告还会测量空开的抗震性能、抗湿性能、抗腐蚀性能等性能。
完成这些测量后，工程师会将测量结果作为直流空开级差试验报告的内容，并将其发送给客户。
客户可以根据
报告的内容，对空开的性能进行评估，从而决定是否符合他们的要求。
直流空开级差试验报告是一种重要的试验报告，它可以帮助客户了解空开的性能，并确保空开能够在现有环境中正常运行。
因此，它在电力行业中非常重要，可以帮助电力企业提高运行效率，降低运行成本。
直流系统极差配合实验
开关级别
名称
额定电流（A）
整定动作时限（ms）
动作时限（ms）
检查人
检查时间
存在的问题及处理意见
一级开关
蓄电池正极熔断器
200
<10
1.7
冯正友
2017.01.20
无
蓄电池负极熔断器
200
<10
2.4
冯正友
2017.01.20
无
二级开关
1段母线投入
80
<10
2.3
3.4
冯正友
2017.01.20
无
10KV开关柜储能电源
20
<10
1.4
冯正友
2017.01.20
无
2F机组励磁灭磁柜
20
<10
1.0
冯正友
2017.01.20
无
故障录波/主变保护电源
32
<10
1.7
冯正友
2017.01.20
无
线路保护
32
<10
2.8
冯正友
2017.01.20
无
公用LCU柜电源
32
1.0
冯正友
2017.01.20
无
故障录波/主变保护电源保险
4
<10
1.7
冯正友
2017.01.20
无
线路保护保险
4
<10
2.8
冯正友
2017.01.20
无
公用LCU柜电源保险
4
<10
1.4
冯正友
2017.01.20
浅谈变电站中直流断路器的级差配合
浅谈变电站中直流断路器的级差配合断路器和熔断器是电力工程直流电源系统中使用最广泛的主要保护电器，并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重要条件。
以往在电力工程直流电源系统中曾多次发生过因断路器或控制熔断器的选择和配合不当而造成的越级分断的问题，一定程度上影响了设备的可靠和电网的稳定运行，通过对直流断路器的级差配合原理分析以及工程应用的配合复杂性，提出可靠的解决方案。
标签：直流断路器级差配合选择原则0 引言在电力系统中，直流系统作为继电保护、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。
由于发电厂和变电所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需要设置断路器或熔断器来进行保护，并往往分成几级串联，这就存在着保护电器如何正确选型及上下级之间级差配合是否具有选择性保护的问题，该问题直接关系到能否把直流電源的故障限制在最小范围内，关系到电力系统运行的安全，对防止直流系统破坏、事故扩大和设备严重损坏至关重要。
以往发电厂和变电所曾多次发生过因直流控制回路熔断器上下级配合不当致使故障时越级熔断而造成事故扩大的现象。
1 关于断路器级差配合的基本原理决定一个低压直流系统运行安全性和可靠性的不仅仅是某一个元件的性能，而是全部元件的协同配合。
开关电器元件的最佳协同工作的前提是导线和设备保护的选择性工作方式。
每个分支、每台电器元件应尽可能受到过载和短路保护，通过通断动作来保护沿着供电方向的其它设备不受任何影响。
设计一个系统的时候，通常选择具有分断能力的保护装置，以与安装点最大可能的短路电流相配。
选择断路器的一个重要原则是断路器的额定短路分断能力≥线路的最大预期短路电流，这个断路器的短路分断能力通常是指它的极限短路分断能力。
断路器和熔断器保护配合有两种：一是后备保护，是指利用上级限流断路器或熔断器对大的短路电流的阻拦作用，使得装在限流断路器或熔断器下级的断路器或熔断器获得“加强的”分断能力，也有人称后备保护为“级联”。
桐柏电厂直流系统空开级差配合的分析
Ｎｏ ｖ ． ２ ０１ ５
１ ７
桐 柏 电厂 直 流 系统 空 开 级 差 配 合 的分 析
王 斌
（ 华东桐柏抽水蓄能发 电有限责任公司 ， 浙江 天 台 ３ １ ７ ２ ０ ０ ）
摘
要： 分析 了直流 系统 空气开关正确配合 的重要性 ， 分析 了桐柏 电厂直流系统空气开关配合存在 的 问题 ， 对直流
电弧 ， 容易造 成 上 、 下级 越级 动作 。 桐柏公 司在 本次 检查 中 ，并 未发 现有 交 流空气 开关用 于直 流 系统 的现象 。但在 将来 的各 种技 改 反 措 的过 程 中 ， 需 要 增加 、 更 换 直 流 开关 的时 候 ， 要 引 起 重视 ， 不 能将交 流开 关用 于直 流 系统 。
系统空气开关配置选 择提 出了建议 ， 达到规 范直流系统空气开关配置 的 目的， 确保桐柏 电厂直流系统的安全运行。
关键词 ： 桐 柏 电厂 ；直 流 系统 ；级 差 配 合 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｍ５ ６ １ ． ｔ 文 献标 识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ３ ８ ７ （ ２ ０ １ ５ ） １ １ － ０ ０ １ ７ — ０ ４
大于 交流 开关 。 为 更好 的提供 灭弧 能力 ， 在 开关 的消 弧槽 内 附加 了恒 定磁 场 ，它可 与直 流 电弧作 用在 灭 弧室 内 ， 使 之更 容 易灭 弧 ， 因此 ， 直 流 断 路器 的接 入 是有极 性 的 ， 不 能接反 。
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 电流
目前 ， 桐 柏 公 司所 用 的 直 流开 关 ， 品牌上 ， 主要
合理” ， 本 文就 是在 此基 础上 对桐 柏公 司 直流 系统 空 开 级差 配合 问题 进行 分 析 。
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。
gm系列直流断路器级差配合试验分析
需要他人与老系统数据库进行校对, 找出差异, 消 除差异; 输入数据库后需要第三者进行审查。通 过核、校、审三个阶段, 可以尽量将错误降低到最 小限度。在系统的试运行和运行期间也需要注意 参数的变更, 及时更新。
( 7) 最后是我们自己: 对于一个售出的系统, 厂家当然会向用户承诺优质的售后服务。但作为 一个电力企业的核心组成部门, 我们在系统的各 方面不仅仅依靠厂家, 应该要求我们管理和应用 这套自动化系统的人员, 不断钻研, 不断提高自身 的素质, 来适应新系统, 从而驾驭新系统, 最大程 度地减少对厂家的依赖性。
是无法 满足选择性要 求的。北京人 民电器厂的 GM 系列直流断路器按照其额定极限短路分断能 力分为 M 型( 标准型) 及 H 型( 较高型) 两种。按 照厂家给出的技术参数, GM100、225、400M 三个系 列断路器无论额定电流的大小, 其分断时间参数 均为 60ms; GM100、225H 系 列无论额定 电流的 大小分断时间均为 35ms; 而 GM32 系列无论是 M 或 H 型以及额定 电流的大小其分断时间均为
文献标识 码: B
文章编号: 1006- 6357( 2003) 02- 0021- 04
近年来, 在发电厂、变电站的直流系统中直流 断路器的应用范围不断扩大, 直流系统发生短路 故障时的级差配合问题提到了相当重要的位置。 目前, 国内厂家提供的直流断路器级差配合数据 大多是本厂不同规格 产品间的级差 配合关系曲 线。这些数据一般是产品型式试验时通过低压大 电流实验得到的, 与现场发生直流短路故障时的 实际状况相差较大。厂家在产品出厂时对某一台 产品并不进行具体的级差配合特性测试。目前, 电力运行部门还没有 对新装直流断 路器进行试 验、测试的相关规定。在老旧站的改造施工等过 程中, 直流断路器的使用主要是凭经验而定, 其定 值是否合理, 发生短路故障时能否真正实现级差
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。
直流系统短路电流计算及空开级差配合
• 在设备改造时，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，其后果比较严重。
级差配合问题的主要原因及复杂性
• 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。 • 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。
相关标准的规定
• 《直流电源运行规范》 • 第十二条 运行管理 • （8）直流熔断器和华侨断路器应采用质量合格的产品， 其熔断体或定值应按有关规定分级配置和整定，并定期极 性核对，防止因其不正确动作而扩大事故。 • （9）直流电源系统同一条支路中熔断器与空气断路器不 应混用，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。严禁支路回路使用交流空 气断路器。 • 《直流电源系统技术监督》 • 第二十七条 应加强直流系统熔断器的管理，熔断器应按 有关规定分级配置。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。自动空气断路 器使用前应进行特性和动作电流抽查。同一条支路上直流 熔断器或自动空气断路器不应混合使用，尤其不能在自动 空气断路器之后（下级）再使用熔断器。
基于直流系统空气开关级差配合的研究
基于直流系统空气开关级差配合的研究摘要：本文针对电力直流系统的安全需求进行分析，并就空气开关的相应特性进行了研究，进而探究了其中级差配合的主要问题，提出了解决相应问题的措施。
关键词：直流系统；空气开关；级差配合引言电力直流系统在电力网络中主要扮演的角色就是为电力设备提供控制、保护、信号、操作电源，因此如果直流系统发生失灵，就会对电力设备造成很大的影响，在电力系统发生故障时，保护因失去直流电源将拒动，断路器因失去控制电源将不能跳闸切除故障，强大的故障短路电流将烧毁变压器等一次设备，将造成变电站设备严重损坏或发生火灾爆炸事故，将可能导致电网瓦解大面积停电等极为严重的事故。
因此直流系统的安全、可靠与否直接影响着电网的安全稳定运行。
1直流系统与空气开关的特性分析直流系统中需要配置各种空气开关来作为直流回路的保护，当该回路发生过载或短路故障时，空气开关采用励磁原理与热效应结合脱扣后断开故障电流，从而对回路连接导体起到短路和过载的保护作用。
在变电站内，直流系统因为供电负载较多，采用点对点辐射式供电，因此回路较多。
一般一个直流网络中有许多支路需要设置空气开关来进行保护，并往往分成三至四级来串联，这就存在着直流空气开关选型和动作值是否合适及上下级之间是否具有选择性保护配合的问题。
正确配置空气开关，防止越级跳闸扩大直流系统停电范围，对直流系统的安全运行意义重大，因此正确配置直流系统空气开关与电网的安全可靠运行也息息相关。
空气开关即为低压断路器，结构类型包括塑料外壳式和框架式两种。
空气开关主要由触头、脱扣器、灭弧系统、自由脱扣机构和操作机构构成，能够自动分段电路中过载情况、短路故障以及欠电压等不正常运行状态，当出现过载时，过载电流和空气开关动作时间成反比，当短路时，空气开关能够快速将故障切除;当系统需要不频繁地起动电动机和接通、分断电路时，空气开关也可以实现。
在低压交、直流配电系统中，它起到很重要的保护作用。
直流短路电流不像交流电流有过零的特征，熄灭电弧的能力比交流差，因此，直流空气开关的开断距离要比交流开关的开断距离大。
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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变电站直流断路器选型配置及级差配合研究
关键 词 ：直 流 规程 ； 直 流 断 路器 ； 选 型 ； 级 差 配 合 中图分 类号 ：ＴＭ５６１ ｐｅ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｒｅｃｔ
Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｒｅａｋｅｒ ｉｎ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ
ＬＩ Ｗ ｅｉ，ＳＨＵ Ｎａ，ＨＵ Ｗ ｅｉ－ｑｉｎｇ，ＨＡＮ Ｂｅｎ—ｓｈｕａｉ （ＳｈａｎｄｏｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＣｏｎｓｕｌｔｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ ＣＤ ．三 Ｊｉｎａｎ ２５００１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｍａｄｅ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｏｆ ｔｈ ｅ ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｆＤＣ１ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ ａｓ ｏｎｅ ＤＣ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ
ＤＬ／Ｔ ５０４４－ ２００４《电力工 程直流 系统 设计技 术 规 程 》 ７．５．２：蓄 电池 出 口回路 应 按 蓄 电池 １ ｈ放 电率 电流选 择 。并应 按事故 放 电初 期 （１ ｍｉ ｎ）放 电 电流 校验 保护 动作 的安全 性 ，且应 与直流 馈线 回路
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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基于直流系统空气开关级差配合的研究
发表时间：2018-06-22T09:52:41.040Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：严雄
[导读] 摘要：本文针对电力直流系统的安全需求进行分析，并就空气开关的相应特性进行了研究，进而探究了其中级差配合的主要问题，提出了解决相应问题的措施。
（中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安 710000）
摘要：本文针对电力直流系统的安全需求进行分析，并就空气开关的相应特性进行了研究，进而探究了其中级差配合的主要问题，提出了解决相应问题的措施。
关键词：直流系统；空气开关；级差配合
引言
电力直流系统在电力网络中主要扮演的角色就是为电力设备提供控制、保护、信号、操作电源，因此如果直流系统发生失灵，就会对电力设备造成很大的影响，在电力系统发生故障时，保护因失去直流电源将拒动，断路器因失去控制电源将不能跳闸切除故障，强大的故障短路电流将烧毁变压器等一次设备，将造成变电站设备严重损坏或发生火灾爆炸事故，将可能导致电网瓦解大面积停电等极为严重的事故。
因此直流系统的安全、可靠与否直接影响着电网的安全稳定运行。
1直流系统与空气开关的特性分析
直流系统中需要配置各种空气开关来作为直流回路的保护，当该回路发生过载或短路故障时，空气开关采用励磁原理与热效应结合脱扣后断开故障电流，从而对回路连接导体起到短路和过载的保护作用。
在变电站内，直流系统因为供电负载较多，采用点对点辐射式供电，因此回路较多。
一般一个直流网络中有许多支路需要设置空气开关来进行保护，并往往分成三至四级来串联，这就存在着直流空气开关选型和动作值是否合适及上下级之间是否具有选择性保护配合的问题。
正确配置空气开关，防止越级跳闸扩大直流系统停电范围，对直流系统的安全运行意义重大，因此正确配置直流系统空气开关与电网的安全可靠运行也息息相关。
空气开关即为低压断路器，结构类型包括塑料外壳式和框架式两种。
空气开关主要由触头、脱扣器、灭弧系统、自由脱扣机构和操作机构构成，能够自动分段电路中过载情况、短路故障以及欠电压等不正常运行状态，当出现过载时，过载电流和空气开关动作时间成反比，当短路时，空气开关能够快速将故障切除;当系统需要不频繁地起动电动机和接通、分断电路时，空气开关也可以实现。
在低压交、直流配电系统中，它起到很重要的保护作用。
直流短路电流不像交流电流有过零的特征，熄灭电弧的能力比交流差，因此，直流空气开关的开断距离要比交流开关的开断距离大。
为了增强其灭弧能力，在开关的灭弧槽内增加了恒定的磁场，在灭弧室内，该磁场和直流电弧相互作用，提高了电弧的熄灭能力，因此，直流空气开关有正负极性之分，连接电路时不能接反。
在灭弧原理上交流断路器和直流空气开关不一样，如果接入直流回路中不能安全、可靠地熄灭直流电弧，上下级越级动作的情况很容易发生。
2级差配合存在的主要问题
2.1交直流空气开关混用
交、直流空气开关的燃弧及熄弧过程不同。
在直流系统中，额定值相同的交、直流空气开关开断直流电源的能力并不完全一样，因此用交流空气开关代替直流空气开关或交、直流空气开关混用是保护越级误动的主要原因之一。
空气开关瞬时动作采用磁脱扣原理，判据为故障时空气开关内通过的电流大小。
空气开关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，在直流回路中交流空气开关实际额定值高于直流空气开关。
另外，因交流空气开关与直流空气开关灭弧原理不同，交流空气开关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。
2.2空气开关质量及特性问题
各空气开关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，从而保证满足保护选择性的。
当回路中有不同类型的空气开关时，空气开关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、同一型号的空气开关，其特性也有一定的分散性。
2.3直流系统存在复杂性
目前生产直流空气开关的厂家和公司有:西门子、ABB、梅兰日兰(1:32H)、施耐德、德力西及北京人民电器厂等多家企业。
空气开关的保护动作是靠计算故障电流来完成的，所以我们必须搞清直流电源系统有关各短路点的短路电流值；而直流电源系统又由于相关参数复杂，不确定因素之诸多，目前各设计院、成套厂或运行单位均不可能精确计算出各有关短路点的实际短路电流值，因此给空气开关的选择和级差配合以及空气开关灵敏度系数计算校验带来相当大的困难。
3解决直流系统空气开关级差配合问题的探讨
为了解决直流电源系统空气开关保护级差配合及满足动作选择性的要求，部分制造厂或运行单位往往采用加大空气开关上、下级额定电流之间的级差来满足选择性的要求，这是很不科学的，靠加大级差是有限制的，一般情况下为2-4级，而不是无限制的，在某些情况下加大级差对直流回路保护是不利的，尤其是电源端和负载端。
假如为了满足保护级差配合和动作选择性的要求，将空气开关的额定电流随意加大级差，当发生故障，其故障电流达不到空气开关故障瞬时动作电流值，就只能靠空气开关过载长延时保护来实现空气开关脱扣，这样长时间通过故障电流会造成直流系统严重过载或短路等后果。
同样直流电源系统最末端的保护即负载端也不能随意加大空气开关的额定电流，应按照规程有关规定来选择空气开关的额定电流。
如果空气开关的额定电流大于用电设备的实际电流时，在回路发生故障时将会失去动作的选择性，造成拒动后果不堪设想。
电网最末端的保护一般配置额定电流为较小的空气开关。
解决直流电源系统空气开关保护级差配合及满足动作选择性的要求，有两个途径:一是靠动作电流配合(级差配合);二是靠动作时间(短延时保护关两者必须有机、合理地选择及配置，才能最大限度地实现直流电源系统选择性的要求。
一般情况下，蓄电池出口、直流屏和分电屏选择三段保护空气开关，其短延时保护时间分别选择60, 30, 10毫秒，负载端应选择两段保护空气开关。
4目前电网直流系统级差配合存在的问题及对策
为了适应新电力工程直流设计技术规程有关规定，使变电站直流系统中空气开关级差配置满足选择性保护的要求，深入掌握变电所直流系统中空气开关的配置方案，对直流电源系统中存在的交流空气开关我们利用检修机会已经逐步予以更换，对直流系统同一支路存在熔断器与空气开关混用现象，我们也将逐步撤销回路中的熔断器。
例如电源与负荷之间距离较远，熔断器撤销会存在保护死区，我们将加装
直流空气开关实现负荷侧两级空气开关配置，并使该两级间级差配置满足运行要求。
结束语
直流系统的重要性不言而喻，直流系统中日益凸现的空气开关级差配合问题已广泛引起关注和探讨。
合理配置各级空气开关确保直流系统的可靠运行，这需要我们在实际工作中不断总结经验教训逐步完善，因此为实现直流系统空气开关的合理配置任重而道远。
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[3]夏明圣. 直流系统保护电器级差配合试验的应用与优化[J]. 安徽电气工程职业技术学院学报,2017,22(01):29-37.
[4]王江萍,王英豪. 发电厂直流空气开关和熔断器额定电流校核分析[J]. 内蒙古电力技术,2010,28(S2):47-48.。