一． 分析簡(jiǎn)述

某電廠公司進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)，自查整改中發(fā)現(xiàn)部分直流屏配置的直流斷路器級(jí)差配合不合理，將此列為安全隱患，為此進(jìn)行保護(hù)電器級(jí)差配合特性和直流斷路器的選擇原則詳細(xì)分析

二．保護(hù)電器級(jí)差配合描述

1.系統(tǒng)組成及運(yùn)行方式

 該電廠公司的直流電源系統(tǒng)共分為5個(gè)部分；地下廠房220V直流電源系統(tǒng)；繼電保護(hù)樓220V直流電源系統(tǒng)；上庫(kù)48V直流電源系統(tǒng)；中控樓48V直流電源系統(tǒng)；35KV變電站110v直流電源系統(tǒng)。相互之間沒(méi)有直接的電氣聯(lián)系。

該電廠公司地下廠房220v直流電源系統(tǒng)配置：兩組蓄電池，兩組充電機(jī)組；，單母線(xiàn)分段運(yùn)行。蓄電池組：容量1200Ah/每組，每組108只，設(shè)單獨(dú)的蓄電池室。每組充電裝置組分為：控母充電模塊，共1臺(tái)ATC230M20型控母充電模塊；合母充電機(jī)，共9臺(tái)ATC230M20型直流充電模塊。每段直流母線(xiàn)配兩面饋線(xiàn)屏。

2保護(hù)電器配置描述

地下廠房220v直流電源系統(tǒng)，容量最大，用戶(hù)最多，結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，以地下廠房220V直流屏系統(tǒng)為例，對(duì)直流斷路器級(jí)差配合進(jìn)行分析。

  地下廠房220V直流電源系統(tǒng)直流斷路器的配置為4級(jí)組成。

（1） 第1級(jí)為蓄電池的熔斷器和充電機(jī)的直流斷路器；

（2） 第2級(jí)為直流饋線(xiàn)屏的熔斷器和直流斷路器

（3） 第3級(jí)為直流分屏的熔斷器和直流斷路器

（4） 第4級(jí)為保護(hù)屏及其他屏的熔斷器和直流斷路器

這4級(jí)按樹(shù)狀接線(xiàn)，進(jìn)行輻射供電。每一級(jí)上并聯(lián)有幾個(gè)至幾十個(gè)熔斷器和直流斷路器，他們互相影響，構(gòu)成一個(gè)整體。

   目前，地下廠房220V直流系統(tǒng)所采用的各級(jí)直流斷路器規(guī)格型號(hào)，以部分直流斷路器為例；

第1級(jí)：充電機(jī)出口的熔斷器，直流斷路器和蓄電池組出口熔斷器配置如表1-1所示

表1-1  充電機(jī)出口的熔斷器，斷路器和蓄電池組出口熔斷器配置

   第2級(jí)：直流I段配電屏的直流斷路器配置如表1-2所示

表1-2          直流I段配電屏的直流斷路器配置、

第3級(jí)：LCU1直流配電盤(pán)的直流斷路器配置如表1-3所示

表1-3    LCU1直流配電盤(pán)的直流斷路器配置

 第4級(jí)：各保護(hù)盤(pán)柜，設(shè)備盤(pán)柜內(nèi)的直流電源斷路器配置如表1-4所示

表1-4  各保護(hù)盤(pán)柜，設(shè)備盤(pán)柜內(nèi)的直流電源斷路器配置

三、 保護(hù)電器級(jí)差配合特性分析

下面從幾個(gè)方面對(duì)保護(hù)電器級(jí)差配合特性進(jìn)行分析

1． 交 直流斷路器混用

（1） 斷路器的功能。斷路器是用于當(dāng)電路中發(fā)生過(guò)載，短路和欠壓等不正常情況時(shí)，能自動(dòng)分?jǐn)嚯娐返碾娖鳎部梢杂米鞑活l繁地啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)或接通，分?jǐn)嚯娐贰Ｋ堑蛪航唬绷髋潆娤到y(tǒng)中的重要保護(hù)器件之一。具有過(guò)載反時(shí)限動(dòng)作斷開(kāi)和短路快速切除的保護(hù)功能。

（2） 斷路器的特征。交，直流斷路器的燃弧及熄弧過(guò)程不同。

1） 由于直流短路電流的滅弧比交流困難，不像交流電流有過(guò)零的特征，容易熄弧。所以直流開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷距離要大于交流斷路器。為更好的提供滅弧能力，在直流斷路器的消弧槽內(nèi)附加了恒定磁場(chǎng)，它可與直流電弧作用在滅弧室內(nèi)，使之更容易滅弧，因此，直流斷路器的接線(xiàn)是有極性要求，不能接反。

2） 交流斷路器與直流斷路器滅弧原理不同，交流斷路器用于直流回路中不能有效，可靠地熄滅電流電弧，容易造成上，下級(jí)越級(jí)動(dòng)作

在本次檢查中，并未發(fā)現(xiàn)有交流空氣斷路器用于直流系統(tǒng)的現(xiàn)象

1. 直流斷路器的特性問(wèn)題

各直流斷路器廠家及設(shè)計(jì)手冊(cè)提供的級(jí)差配合是按同一型號(hào)，同熔體材料確定上下級(jí)級(jí)差，從而保證能夠滿(mǎn)足保護(hù)的選擇性，當(dāng)回路中的不同類(lèi)型的直流斷路器時(shí)，級(jí)差配合應(yīng)引起高度重視。目前，該電廠所用的直流斷路器動(dòng)作特性，主要是B特性和C特性

3 直流斷路器的特性分析

 部分直流斷路器額定電流配置不合理，如LCU直流配電盤(pán)上直流III,IV段電源直流斷路器為C20A,其下級(jí)直流斷路器為C6A,C10A,C16A \,C20A 難與其下級(jí)C16A配合，建議換成C32A。

四．直流屏中直流斷路器的選擇原則與建議

  1直流斷路器級(jí)差的含義

 直流系統(tǒng)斷路器的級(jí)差是指所采用同一系列直流斷路器上下級(jí)的額定電流等級(jí)之差。

  2直流斷路器額定電流的選擇

   一個(gè)站的直流系統(tǒng)所選直流斷路器的級(jí)數(shù)最多不宜超過(guò)4級(jí)。保護(hù)電器級(jí)數(shù)是指從蓄電池總出口到直流負(fù)荷端其區(qū)間的直流斷路器串聯(lián)的數(shù)量。先根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)范選擇蓄電池出口及直流負(fù)荷端直流斷路器額定電流，然后，對(duì)于在中間的直流斷路器根據(jù)各級(jí)短路電流值進(jìn)行合理配置 。

（1） 蓄電池組出口回路：直流斷路器的額定電流應(yīng)按蓄電池1H放電電流值；即鉛酸蓄電池可取5.5I_10，中倍率鎘鎳堿性蓄電池可取7.0 I₅.高倍率堿性鎘鎳蓄電池可取20.0 I₅.

（2） 直流充電裝置輸出回路：直流斷路器額定電流應(yīng)按充電裝置額定輸出電流的1.2倍選擇

（3） 直流電動(dòng)機(jī)回路 :直流斷路器額定電流應(yīng)按直流電動(dòng)機(jī)額定電流選擇

（4） 斷路器電磁機(jī)構(gòu)的合閘回路：直流斷路器額定電流應(yīng)按電磁機(jī)構(gòu)合閘電流的0.3倍選擇

（5） 直流分電柜電源回路

1） 直流斷路器額定電流按直流分電柜上全部用電回路的計(jì)算電流之和選擇；

2） 為了保證保護(hù)電器動(dòng)作選擇性的要求，直流斷路器的額定電流還應(yīng)大于直流分電柜饋線(xiàn)直流斷路器的額定電流，他們之間的電流級(jí)差不宜小于4級(jí)

2. 直流斷路器選擇原則

當(dāng)直流回路出現(xiàn)故障時(shí)，能迅速，準(zhǔn)確，可靠地將故障電流從系統(tǒng)中切斷，使故障區(qū)域縮小到最小范圍，要求直流斷路器不能拒動(dòng)，也不能誤動(dòng)，更不能越級(jí)誤動(dòng)

3. 直流系統(tǒng)級(jí)差的配合

為了解決直流斷路器保護(hù)級(jí)差配合及滿(mǎn)足動(dòng)作選擇性要求，部分廠家或運(yùn)行單位往往采用加大斷路器上下級(jí)額定電流之間的級(jí)差來(lái)滿(mǎn)足選擇性的要求，這并不合理，其對(duì)此進(jìn)行分析；

（1） 加大級(jí)差是有限制的，一般情況下為2-4級(jí)，而不是無(wú)限制的；

（2） 在某些情況下，加大級(jí)差對(duì)直流回路保護(hù)是不利的，尤其是電源端和負(fù)載端，假如為了滿(mǎn)足保護(hù)級(jí)差配合和動(dòng)作選擇性的要求，將斷路器的額定電流隨意加大級(jí)差，當(dāng)發(fā)生故障，其故障電流達(dá)不到斷路器故障瞬時(shí)動(dòng)作電流值，就只能靠斷路器過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)斷路器脫扣，這樣長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)故障電流會(huì)造成電力系統(tǒng)嚴(yán)重過(guò)載或者短路等后果

同樣，直流電源系統(tǒng)最末端的保護(hù)即負(fù)載端也不能隨意加大直流斷路器的額定電流，應(yīng)按照有關(guān)規(guī)程規(guī)定選擇直流斷路器的額定電流。如果直流斷路器的額定電流大于用電設(shè)備的實(shí)際電流，在回路發(fā)生故障時(shí)將失去動(dòng)作的選擇性，造成拒動(dòng)

4. 關(guān)于直流電源系統(tǒng)斷路器級(jí)差配合建議

(1) 新擴(kuò)建或者改造的變電站直流系統(tǒng)用斷路器應(yīng)采用具有自動(dòng)脫扣功能的直流斷路器，嚴(yán)禁使用普通交流斷路器。應(yīng)加強(qiáng)直流斷路器上下級(jí)之間的級(jí)差配合的運(yùn)行維護(hù)管理。

(2) 除蓄電池組出口總?cè)蹟嗥魍猓鸩綄F(xiàn)有運(yùn)行的熔斷器更換為直流專(zhuān)用斷路器。當(dāng)直流斷路器與蓄電池組出口總?cè)蹟嗥髋浜蠒r(shí)，應(yīng)考慮動(dòng)作特性的不同，對(duì)級(jí)差做適當(dāng)調(diào)整。

(3) 一個(gè)站的直流系統(tǒng)所選直流斷路器的級(jí)數(shù)最多不宜超過(guò)4級(jí)，且宜選用用一系列產(chǎn)品。