变电站直流电源系统保护电器配置浅述-

1、变电站直流电源系统保护电器配置浅述引言 直流电源系统是保证电力系统安全稳定运行的重要设备。 在 正常运行和交流故障的情况下 , 均能可靠持续的给断路器提供分 合闸电源 , 为继电保护及自动装置、 通讯等提供工作电源 , 确保继 电保护、自动装置正常工作及断路器正确动作。随着国家电网公司 变电站直流电源系统管理规范 及十八 项电网重大反事故措施等规定的发布 , 直流电源设备的运行和管 理水平都有了较大提高 , 但由直流电源故障引发或扩大的电网事 故仍有发生 , 其中因直流电源系统保护电器选择不当 , 级差配合 不合理 , 在故障情况下越级动作或不能正确切除短路故障等原因 引发或扩大的事故也有发生

2、。 由于变电所直流电源系统的供电范 围广,保护电器配置众多 ,并往往分成三至四级串联 , 这就存在着 保护电器如何正确配置 , 以保证正常工作及故障下选择性的问 题。1、直流电源系统保护电器越级误动作原因分析 直流系统中越级误动作的原因主要是由保护电器选择不合 理造成的。目前, 在直流系统中应用的直流断路器逐渐增多 ,而目 前各生产厂家提供的断路器性能表是在产品型式试验时得到的 单个产品性能数据 ,且缺乏直流配合方面的数据 , 使用者大多数 凭经验而定 ,选用是否合理 , 是否能真正实现选择性保护配合并不很清楚。引起直流电源保护电器选择上或采用熔断器 , 或采用 直流断路器 ,或采用熔断器和直

3、流断路器混用 , 或交、直流断路器 都采用。如此多的配置方式 , 给维护、运行人员带来了极大的困 难 , 也带来越级动作的隐患。2、直流电源系统保护电器特性2.1 低压断路器低压断路器俗称空气开关 , 按结构型式可分为万能式和塑壳 式。当电气回路中发生过载、短路等不正常情况时 , 能自动分断 电气回路的设备 , 也可用作接通、分断电气回路。它是低压交、 直流配电系统中的重要保护元件之一 , 具有过载反时限动作断开 和短路快速切除的保护功能。 断路器的保护元件由电磁式短路脱 扣器、热双金式过载脱扣器构成 , 故其保护曲线由两个曲线拼合 而成 ,使其过载和短路特性与熔丝不同。交流断路器与直流断路器

4、灭弧原理不同 , 如将交流断路器用 于直流回路中将不能有效、可靠的熄灭电弧 , 容易造成上下级越 级动作及保护电器损坏 , 因此, 直流回路中应使用直流专用断路 器。2.2 熔断器 熔断器在结构上主要由熔断管、熔体和导电部件等部分组 成。而其熔体是主要组成部分 , 它既是感测元件又是执行元件 , 其由一种电阻率较大而熔点较低的合金制成 , 当有过大的电流通 过时,熔丝产生较大的热量 ,其温度迅速达到熔点 , 使熔丝熔断。由于熔断器切断直流电弧能力差和安秒特性不稳定, 运行中存在累积老化效应等 , 从而易引起误动或越级熔断事故 , 目 前在直流系统中采用较少。3、直流系统级差配合现状分析 变电站

5、直流电源管理规定中要求 : 直流空气断路器、熔断器 上、下级应大于 2 级配置。虽然措施和规定原则性很强 ,但由于 直流系统级差配合复杂 , 在实际中可操作性较差 :(1) 接线复杂。目前的控制、合闸母线环形供电、硅链降压 等情况下 , 强制将熔断器改为直流断路器后级差配合十分复杂 , 短路电流计算困难。 (2) 交流或交直流两用断路器应用在直流电 源系统中。其降容能力、临界分断能力没有相应数据 , 全分断时 间的不确定性 , 也是级差配合中的难题。 (3) 熔断器由于特性的不 稳定(各厂家的产品也有差异 ), 温度和湿度影响较大 , 必须定期 或经受冲击电流后更换。 (4) 熔断器和直流断路

6、器混装且不成系 列 , 安秒特性的不确定也给级差配合带来困难。 (5) 直流电源 负荷侧的成套继电保护和自动装置的保护电器由成套厂选择, 往往仅从供电可靠性出发 , 而不按满足最大负荷电流的原则选择 , 导致此类保护电器额定电流过大 , 给直流电源馈线保护电器的选 择和级差配合带来困难。 (6) 直流电源系统保护电器投运前 , 未进 行任何保护级差配合的调试、验收工作。为满足级差配合的选择性要求 ,实现上级断路器不误动 , 或 者即使上级误动 ,也不致于造成故障范围扩大 , 现场多采用三种方式 :一种是直流馈电屏或分电屏上断路器与测控保护屏上断路 器采用一对一的供电方式。 另一种是加大上级断路

7、器的额定电流 使上、下级断路器瞬动整定值的差值加大来保证选择性 ; 还有一 种方式是主/分电屏上采用C型脱扣特性的小型直流断路器,终端负荷选用B型脱扣特性的小型直流断路器，以提高级差配合要 求。4、保护电器级差配合建议4.1 技术措施(1) 简化直流电源接线 , 从蓄电池组到负荷 , 保护电器配置在 23级, 最多不超过 4级, 环形供电改为辐射供电。 (2) 当上、下 级断路器安装的电器距离较近 , 短路电流相差不大时 , 可选用三 段(过载长延时 , 短路瞬时 , 短路短延时 )保护的直流断路器 , 保证 上、下级配合性。 (3) 直流电路中必须选用直流断路器 , 消除交流 断路器或交直流

8、两用断路器。 (4) 采用限流型断路器 , 通过限流作 用使回路中的短路电流幅值和持续时间大大降低 ,不但使短路电 流的破坏或影响减小 , 也提高了断路器的短路分断能力 , 降低断 路器配置难度。 (5) 对切断短路电流的直流断路器或流经短路电 流的熔丝 , 根据短路点不同、短路电流大小差异 , 适当进行更换 , 保证其特性处于良好状态。4.2 管理措施(1) 在变电站建设时 , 应在设计、 设备招标等环节充分重视直 流保护电器配合的重要性 , 以有关规定及反措条款为依据 , 在理 论计算的基础上 , 整体考虑直流电源系统保护电器设备选型。 (2) 研究单位在变电站典设的基础上 , 通过大量模拟实验 , 形成直流 电源系统保护电器典型配置方案或指导方案 , 便于现场设备运行 管理。(3) 将直流电源保护电器配合性验收纳入设备验收规定中 在设备投入使用前 ,具备校验、检查条件的情况下 , 对保护电器配 置进行校验 ,降低设备运行风险。 (4) 加强在运直流电源保护电器 的运行管理 ,条件允许的情况下 , 进行模拟实验 ,检查保护电器配 合性,并对存在问题的 , 及时进行改造处理。5、结语直流电源系统保护电器合理配置 , 不但会提高