直流電源系統(tǒng)斷路器的級差配合

1、一、前言一、前言隨著發(fā)電廠、變電站控制負荷和動力負荷對直流電源的要求越來越高，其保護開關(guān)的過載保護、短路保護要求也十分嚴格，它既不能拒動，也不能誤動，尤其不能越級誤動，否則將造成電力設(shè)備的損壞和系統(tǒng)故障、事故范圍的擴散甚至大面積停電。而斷路器的準確選擇和上下級的級差配合是斷路器準確、可靠、快速切斷故障電流的關(guān)鍵。二、二、斷路器設(shè)計選型步驟斷路器設(shè)計選型步驟 三、斷路器設(shè)計選型依據(jù)三、斷路器設(shè)計選型依據(jù) 斷路器設(shè)計選型的主要依據(jù)是：DL/T 5044-2004DL/T 5044-2004電力工程直流系電力工程直流系 統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程 其中：4.5節(jié)規(guī)定：“2組蓄電池的直流系統(tǒng)，應(yīng)采用

2、二段單母線接線，蓄電池應(yīng)分別接于不同母線段。二段直流母線間應(yīng)設(shè)聯(lián)絡(luò)電器?！保弧?組蓄電池的直流系統(tǒng)，應(yīng)滿足運行中二段母線切換時不中斷供電的要求。切換過程中允許2組蓄電池短時間并聯(lián)運行?！?；“蓄電池組和充電裝置均應(yīng)通過隔離和保護電器接入直流系統(tǒng)?！?；“第三套充電裝置應(yīng)通過切換電器可對兩組蓄電池進行充電?！?；“試驗放電裝置，宜經(jīng)隔離和保護電器直接與蓄電池組出口回路并接?！?.6節(jié)規(guī)定：直流分電柜的接線，“直流進行宜經(jīng)隔離電器接至直流母線”；“應(yīng)防止兩組蓄電池并聯(lián)運行”6.1.1規(guī)定：蓄電池出口回路、充電裝置直流側(cè)出口回路、直流饋線回路和蓄電池放電回路等應(yīng)裝設(shè)保護電器。6.1.5規(guī)定：各級保護裝置可

3、采用瞬時電流速斷、短延時電流速斷和反時限過電流保護。四、額定電流的計算四、額定電流的計算 根據(jù) DL/T 5044-2004DL/T 5044-2004電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程，斷路器的額定電流：4.1充電裝置輸出回路 InKkIm Im充電裝置額定輸出電流（A），Kk可靠系數(shù)，取1.24.2 直流電動機回路 InInM InM 電動機額定電流（A）4.3 斷路器電磁操動機構(gòu)的合閘回路 InKc2Ic1 Ic1斷路器電磁操動機構(gòu)的合閘電流（A），Kc2配合系數(shù)，取0.34.4 控制、保護、信號回路 InKc(Icc+Icp+Ics) Kc同時系數(shù)，取0.8， I

4、cc控制負荷計算電流（A）， Icp保護負荷計算電流（A）， Ics信號負荷計算電流（A）4.5 直流分電柜電源回路 InKc(Icc+Icp+Ics) 同時要求大于直流分電柜饋線斷路器的額定電流，電流級差不宜小于4級。四、額定電流的計算四、額定電流的計算 4.6 蓄電池組出口回路 InI1h I1h蓄電池1h放電率電流（A），鉛酸蓄電池取5.5I10 同時要求 InKc4In.max In.max直流饋線中直流斷路器最大的額定電流（A）， Kc4配合系數(shù)，取23 。 同時要求滿足蓄電池出口回路短路時靈敏系數(shù)要求和按事故初期沖擊放電電流校驗保護動作時間。4.7 直流母線聯(lián)絡(luò)開關(guān) 宜采用隔離開關(guān)

5、，額定電流 InKsinIbuse Ibuse較大電流母線段上全部負載電流之和，Ksin同時系數(shù)，取0.50.6。4.8 蓄電池放電回路 In1.1I101.3I10 即按放電裝置的額定電流來選擇。五、選擇性校驗五、選擇性校驗 斷路器上、下級之間的動作電流和時間應(yīng)保證選擇性要求，在確定斷路器額定斷路器上、下級之間的動作電流和時間應(yīng)保證選擇性要求，在確定斷路器額定電流后，應(yīng)對斷路器上、下級的選擇性配合進行校驗，按照電流后，應(yīng)對斷路器上、下級的選擇性配合進行校驗，按照DL/T5044-2004DL/T5044-2004標準的標準的規(guī)定，校驗方式如下：規(guī)定，校驗方式如下：5.1 5.1 過負荷長延時

6、保護（脫扣）：過負荷長延時保護（脫扣）：按斷路器額定電流整定按斷路器額定電流整定 IDZKKIn IDZ保護（脫扣）動作電流(A)，KK 可靠系數(shù)，取1.05,In額定電流(A)；根據(jù)下一級斷路器的額定電流進行整定根據(jù)下一級斷路器的額定電流進行整定 In1Kc1In2 In1、In2上、下級斷路器額定電流(A)，Kc1上、下級斷路器保護配合系數(shù)，一般取1.6 t1 t2 t1、t2 上、下級斷路器在相同電流作用下的保護時間。原則上應(yīng)選擇微型、小型、塑殼型、框架型等不同系列的直流斷路器，額定電流從小到大，它們之間的電流級差不宜小于4級。 五、選擇性校驗五、選擇性校驗 5.2 5.2 短路瞬時保護

7、（脫扣）：短路瞬時保護（脫扣）：按斷路器額定電流倍數(shù)整定按斷路器額定電流倍數(shù)整定 IDZKnIn IDZ保護（脫扣）動作電流(A)，Kn 額定電流倍數(shù)，取10,In額定電流；根據(jù)下一級斷路器的瞬時保護電流配合整定根據(jù)下一級斷路器的瞬時保護電流配合整定 IDZ1Kc2IDZ2 IDZ1、IDZ2上、下級斷路器瞬時保護動作電流，Kc2上、下級斷路器瞬時保護配合系數(shù)，一般取4.0 當(dāng)配合系數(shù)不滿足要求時，可適當(dāng)提高上級斷路器額定電流，但應(yīng)進行靈敏系數(shù)計算，防止斷路器拒動。短路電流計算短路電流計算 IDK=nUo/n(rb+rl)+rj+rk IDK斷路器安裝處的短路電流(A)，n電池單體數(shù)，Uo蓄電

8、池組開路電壓(V)，rb蓄電池組內(nèi)阻()，rl蓄電池間連接導(dǎo)體電阻()，rj蓄電池組到斷路器連接導(dǎo)體電阻和()，rk斷路器觸頭電阻和()。 KL=IDK/IDZ KL靈敏系數(shù)，應(yīng)不低于1.25, IDZ 斷路器瞬時保護動作電流(A)。五、選擇性校驗五、選擇性校驗 5.3 5.3 短路短延時保護（脫扣）：短路短延時保護（脫扣）：當(dāng)上、下級斷路器安裝比較接近，短路電流相差不大，引起短路當(dāng)上、下級斷路器安裝比較接近，短路電流相差不大，引起短路瞬時保護誤動時，應(yīng)選用短路短延時保護（脫扣）瞬時保護誤動時，應(yīng)選用短路短延時保護（脫扣）短路短延時保護整定電流按前述方法計算短路短延時保護整定電流按前述方法計算

9、各級短路短延時保護的時間級差應(yīng)在保證選擇性的前提下，根據(jù)各級短路短延時保護的時間級差應(yīng)在保證選擇性的前提下，根據(jù)產(chǎn)品的允許級差，選擇其最小值產(chǎn)品的允許級差，選擇其最小值六、選擇性可靠性分析六、選擇性可靠性分析 100AH DM1 a DM2 b DM3 cIda=1100A（80A，63A）Idb=920A（63A，40A，32A）Idc=640A（16A，10A，6A） 在分析斷路器短路瞬時保護動作時，應(yīng)以靈敏度系數(shù)Kl作為判定依據(jù) Kl=Id/KgIn Id為短路電流， KgIn為瞬時保護脫扣值，通常為額定電流的10倍，允許20%的誤差，當(dāng) 0.8Kl 1.25 時斷路器可能動作， Kl1.25 時斷路器可靠動作。 如果二段式斷路器無法滿足選擇性要求時，DM1和DM2應(yīng)考濾采用三段式斷路器。六、典型斷路器保護特性