一． 分析簡述

某電廠公司進(jìn)行安全性評價(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ATC230M20型控母充電模塊；合母充電機(jī)，共9臺ATC230M20型直流充電模塊。每段直流母線配兩面饋線屏。

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，對直流斷路器級差配合進(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級組成。

（1） 第1級為蓄電池的熔斷器和充電機(jī)的直流斷路器；

（2） 第2級為直流饋線屏的熔斷器和直流斷路器

（3） 第3級為直流分屏的熔斷器和直流斷路器

（4） 第4級為保護(hù)屏及其他屏的熔斷器和直流斷路器

這4級按樹狀接線，進(jìn)行輻射供電。每一級上并聯(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)所采用的各級直流斷路器規(guī)格型號，以部分直流斷路器為例；

第1級：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：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：LCU1直流配電盤的直流斷路器配置如表1-3所示

表1-3    LCU1直流配電盤的直流斷路器配置

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

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

三、 保護(hù)電器級差配合特性分析

下面從幾個(gè)方面對保護(hù)電器級差配合特性進(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?，直流配電系統(tǒng)中的重要保護(hù)器件之一。具有過載反時(shí)限動(dòng)作斷開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，不像交流電流有過零的特征，容易熄弧。所以直流開關(guān)的開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，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，下級越級動(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題

各直流斷路器廠家及設(shè)計(jì)手冊提供的級差配合是按同一型號，同熔體材料確定上下級級差，從而保證能夠滿足保護(hù)的選擇性，當(dāng)回路中的不同類型的直流斷路器時(shí)，級差配合應(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直流配電盤上直流III,IV段電源直流斷路器為C20A,其下級直流斷路器為C6A,C10A,C16A \,C20A 難與其下級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直流斷路器級差的含義

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

  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數(shù)最多不宜超過4級。保護(hù)電器級數(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，對于在中間的直流斷路器根據(jù)各級短路電流值進(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直流斷路器的額定電流，他們之間的電流級差不宜小于4級

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)，更不能越級誤動(dòng)

3. 直流系統(tǒng)級差的配合

為了解決直流斷路器保護(hù)級差配合及滿足動(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額定電流之間的級差來滿足選擇性的要求，這并不合理，其對此進(jìn)行分析；

（1） 加大級差是有限制的，一般情況下為2-4級，而不是無限制的；

（2） 在某些情況下，加大級差對直流回路保護(hù)是不利的，尤其是電源端和負(fù)載端，假如為了滿足保護(hù)級差配合和動(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，就只能靠斷路器過載長延時(shí)保護(hù)來實(shí)現(xiàn)斷路器脫扣，這樣長時(shí)間通過故障電流會造成電力系統(tǒng)嚴(yán)重過載或者短路等后果

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)直流斷路器上下級之間的級差配合的運(yùn)行維護(hù)管理。

(2) 除蓄電池組出口總?cè)蹟嗥魍?，逐步將現(xiàn)有運(yùn)行的熔斷器更換為直流專用斷路器。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，對級差做適當(dāng)調(diào)整。

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