2023电力直流电源系统保护电器选用与试验导则

电力直流电源系统保护电器

选用与试验导则4KM—I直流系统 (待测馈线回路—IO+( Tr-f*।q_测流护器

待直保电直流保护电aita测流护器

待直保电差配合茶试实置、-- /图3保护电器选择性校验试验接线试验步骤如图4所示。取出测试装贵，放置平稳断开待测回路直流保护电器连接现场待测直流保 取出测试装贵，放置平稳断开待测回路直流保护电器连接现场待测直流保 .■护电曷和测试装署接通测试装置工作电源启动测试装警.设置试睑叁数小电流并估接通测试装置工作电源启动测试装警.设置试睑叁数小电流并估矩路校给测试试蜡测试完成，断开工作电源,拆线并恢复直流电源系统编写试蛉报告矩路校给测试试蜡测试完成，断开工作电源,拆线并恢复直流电源系统编写试蛉报告图4保护电器选择性校验试验步骤试验结果分析6.10.5.1小电流预估测试测试装置根据馈线回路各保护电器规格型号和技术参数，计算出在预估短路电流处的上下级直流保护电器动作的重叠区，据此给出直流系统级差配合概率；配合概率为100%,预测结果完全满足级差配合选择性要求，概率为0a预测结果完全不满足级差配合选择性要求，概率。〜100%之间，预测结果为满足级差配合选择性概率大小。预估测试不作为试验最终结论，仅为短路校验前，试验风险预测和判断。6.10.5.2短路校验测试短路校验测试完全模拟J'直流短路故障，测试时，如果下级直流保护电器瞬时脱口跳闸、而上级直流保护电器未动作，试验结果满足级差配合选择性要求；如果上下级直流保护电器同时动作,测试结果则不满足级差配合选择性要求，需整改。该方法直观、准确、真实、可靠，作为试验最终结论。7检验规则检验分类检验分为型式试验、出厂试验和验收试验3种。保护电器型式试验合格后方可批量生产。出厂试验合格后方可配发产品保证文件，准许出厂。验收试验合格后方可投运。9型式试验进行型式试验的产品应是出厂试验合格的产品。遇到下列情况之一时，应进行型式试验：7.2.2.1试制的新产品：7.2.2.2产品停产后，又恢复生产；7.2.2.3转厂试制的产品：2.2.4产品的设计、配方、材料、工艺或生产流程存在变更时。出厂试验每台产品均应进行出厂检验，经制造厂质检部门确认合格后方可出厂，并具有合格产品出厂证明书。产品有一项性能指标不符合要求即为不合格，应返修复检。复检不合格，不能发给合格产品出厂证明书。验收试验直流电源系统保护电器现场安装调试完成后，应进行验收试验。检验项目熔断器型式试验项目参考GB13539.12015,直流断路器的型式试验项目参考GB/T14048.2-2008或GB10963.3-2016。7.5.2出厂试验和验收试验的检验项目见表1。表1出厂试验和验收试验检验项目序号检验项目直流断路器熔断器试验方法出厂试验验收试验出厂试验验收试验1一般检查外观检查JV标识检查VJ2手动操作检查操作试验V通断试验V3直流断路器瞬时脱扣特性试验V6.44直流断路器延时脱扣特性试验V6.55直流断路器时间-电流特性试验V6.66直流断路器工频耐压试验V6.77直流断路器附件试验辅助、报警触头的通电试验V用电动机操作机构的闭合试验V8熔断器直流电阻测试V6.99熔断器时间-电流特性试验6.1010保护电器选择性校验试验6.11II附录A(资料性)直流电源系统各级保护电器典型选取表直流电源系统各级保护电器典型选取如附表A.1、A.2所示。附表A.1直流电源系统各级保护电器选取典型配置推荐表蓄电池容量100100200200300400500600都电池lh放电电流(A)5555110110165220275330「电池出口保护壳架125/250125/250250/400In(A)6380140140200250315350短延时时间(ms)30/(60-110)60/(60-110)30/(60-110)60/(60-110)60/(60-110)60/(60-110)60/(60-110)60/(60-110)联络类别—断路器—隔离开关隔离开关隔岗开关隔离开关隔离开关In(A)—63—125125125250250短延时时间(ms)—30——————主馈线/分电柜回路壳架in(A)16-4016-4016-4050-12550-12550-12550-12550-125短延时时间＜ms)10/(10-40)10/(10-10)10/(10-40)3030303030分馈线壳架In<A)————16-4016-4016-4016-40短延时时间(ms)————10/(10-10)10/(10-40)10/(10-40)10/(10-10)负荷终端壳架In<A)1-10短延时时间(ms)0充电模块输出In(A)32、405063100100100短延时时间＜ms)0放电回路In(A)2020404050808080短延时时间(ms)0附表A.2直流电源系统各级保护电器选取典型配置推荐表(续)蓄电池容量8001000120015001800200025003000蓄电池lh放电电流(A>410550660825990110013751650蓄电池出口保护壳架In<A)63070080010001250125016002000短延时时间(ms)60/(60-110)60/(60-110)60/(60-110)100100100100100联络类别隔离开关隔离开关隔离开关隔离开关隔离开关隔离开关隔离开关隔离开关In(A)4004004008008008008001250短延时时间(ms)——主馈级/分电柜回路壳架In(A)50-12550-125125-250250-100250-400250-400700-800700-800短延时时间(ms)3030303030303030分馈税壳架In(A)16-4016-4016-4016-4016-4016-1016-1016-40短延时时间(ms)10/(10-10)10/(10-40)10/(10-40)10/(10-40)10/(10-40)10/(10-40)10/(10-10)10/(10-40)负荷终端壳架In<A)1-10短延时时间(ms)0充电模块输出In<A)160180250315400•100500630短延时时间(ms)0放电回路In<A)125160180250315315350400短延时时间(ms)0附录B(资料性)直流电源系统保护电器选择性校验小电流预估法原理.基本理论a.戴维南定理,如附图B.1所示：U池末端断路器下口电压I端测试回路电流U试末端断路器下口电压R0—蓄电池、馈线回路等效内阻附图B.1戴维南定理原理图b.最小二乘曲线拟合和趋势外推理论最小二乘曲线拟合：采用项式函数通过最小二乘法推求一个解析函数y=f(x)使其通过或近似通过有限序列的资料点(xi,yi)。趋势外推法：是在对研究对象过去和现在的发展作了全面分析之后，利用某种模型描述某一参数的变化规律，然后以此规律进行外推。.试验接线及测试方法a.试验接线附图B.2试验接线图如附图B.2所示，由蓄电池组（现场）、多级直流保护电器、调节负载、电流传感器、数据采集单元、控制管理单元等组成。蓄电池组依次连接多级直流保护电器（一般为三~四级），在测试点多级直流保护电器下端口穿过电流传感器串联调节负载而构成测试主回路，实现测试回路电流的调节;测试回路则由数据采集单元连接电流传感器二次输出端采集电流，连接测试点直流保护电器卜.端口采集电压.，再传输数据至控制管理单元进行数据处理分析。b.测试方法按上述方式连接各部分,使待测多级直流保护电器全部处于合位，通过改变调节负载的电阻值，产生一系列直流电流、电压数据（Ui.Ii）,数据采集单元实时采集直流电压、电流数据，并由控制管理单元进行显示、储存，如附图B.3所示，运用最小二乘曲线拟合法作出一段解析函数产f（x）,然后应用趋势外推法找出短路电流【max（即U=0时的I）,再根据馈线回路各保护电器规格型号和技术参数，来预测直流系统级差配合情况。附图B.3最小二乘曲线拟合法图前言错误!未定义书签。引言错误!未定义书签。TOC\o"1-5"\h\z1范围22规范性引用文件23术语和定义24基本要求31供电方式要求32安全性要求33资料性要求35选用原则41总体原则4分级方式4各级保护电器的选用要求46试验方法51一般检查56.2直流断路器手动操作检查66.3直流断路器瞬时脱扣特性试验66.4直流断路器延时脱扣特性试验66.5直流断路器工频耐压试验66.6直流断路器附件试验66.7直流断路器时间-电流特性试验6熔断器直流电阻测试试验7熔断器时间-电流特性测试试验810直流电源系统保护电器选择性校验试验87检验规则91检验分类97.2型式试验103出厂试验10验收试验10检验项目10附录A（资料性）直流电源系统各级保护电器典型选取表12附录B（资料性）直流电源系统保护电器选择性校验小电流预估法原理14电力直流电源系统保护电器选用与试验导则1范围本文件规定了电力直流电源系统用保护电器的术语和定义、基本要求、选川原则、试验方法和检验规则等。本文件适用于35kV及以上电压等级变电站、换流站、发电厂及其他电力工程中直流电源系统各级保护电器的配置选取和试验。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2900.1电工术语基本术语GB/T2900.18低压电器GB/T2900.33电工术语电力电子技术GB10963.2-2008家用及类似场所用过电流保护断路器用于交流和直流的断路器GB10963.3-2016家用及类似场所用过电流保护断路器用于直流的断路器GB/T13539.1-2015低压熔断器基本要求GB14048.1-2006低压开关设备和控制设备总则GB14048.2-2008低压开关设备和控制设备低压断路器GB/T19826电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求DL/T459电力用直流电源设备DL/T1074电力用直流和交流一体化不间断电源设备DL/T5044-2014电力工程直流电源系统设计技术规程3术语和定义GB/T2900.1、GB/T2900.33、GB/T2900.41、GB/T4365、GB/T19826、DL/T459和DL/T1074界定的以及下列术语和定义适用于本文件。1直流电源系统保护电器ProtectiveelectricapparatusforDCpowersupply在直流电源系统中，为切除短路、过载等故障在系统各级中配置的保护器件，主要包括直流断路器和熔断器。时间-电流特性Time-currentcharacteristic在规定的运行条件下，表示弧前时间或熔断时间为预期电流的函数曲线。3过电流选择性Over-currentdiscrimination两个串联的过电流保护电器的一种过电流配合，电源侧保护电器(一般是电源侧，但并非一定是电源侧电器)在有/无另一保护电器的帮助下实现过电流保护，并防止另一个保护电器的过负荷。3.4级差Sequencedifference直流电源系统中上级保护电器和下级保护电器额定电流序列等级的差值。选择性校验Selectivitytesting验证上、下级直流保护甩器能否满足选择性保护的试验。通常也称为级差配合校验。多功能直流断路器Muitl-fuctionDCcircuitbreaker除常规的过流保护和速动保护功能外，具有对断路器开关状态、接地电流、负载电流监测及负载带电状态指示全部或部分功能，同时可以实现和上位机通信功能的直流断路器。机械式选择性保护直流断路器DCcircuitbreakerwithmechanicalselectiveprotection不采用电子电路实现的具有短路短延时的、可实现选择性保护的直流断路器。4基本要求供电方式要求直流电源系统的做出网络应采用集中辎射或分层辐射供电方式，不应采用环状供电方式。变电站、换流站直流电源系统对负载供电，宜按电压等级设置分电屏供电方式；发电机组直流电源系统对负载供电，应按供电设备所在段配置分电屏。变电站35(10)kV配电室、发电厂1()(6)kV段配电室中开关柜供电，可采用按照每段母线进行辐射状供电方式。直流电源系统供电方式应满足DL/T5044-2014第3.6条款要求。安全性要求.2.1直流电源系统各级保护电器的时间-电流特性曲线应满足相应的标准规定，上、下级之间应满足选择性的要求。.2.2直流电源系统不应在直流断路器的下级使用熔断器，防止在下级短路故障时失去动作选择性。4.2.3直流电源系统应选用具有自动脱扣功能的直流断路器。2.4同一个发电厂、变电站的直流断路器，应选用同一厂家系列产品。直流断路器应按产品标明的极性接入直流电源系统，严禁反极性接线。蓄电池组、整流装置交流进线及直流输出等重要位置的熔断器、断路器应装有脱扣报警触点和状态指示触点。各直流馈线断路器宜装有脱扣报警触点和状态指示触点。.2.7应记录运行中直流各种保护电器的动作信号。.2.8直流电源系统发生短路故障后，应及时更换熔断器。4.2.9对重要直流馈线回路保护电器宜定期进行红外测温试验，避免接触不良现象。对事故跳闸、越级跳闸、断路器无法正常动作等异常情况进行分析，必要时进行更换或返厂验证。4.3资料性要求3.1直流电源系统保护电器应资料齐全，包括设计图纸、产品说明书，蓄电池、充电机、直流保护电器、电缆、负荷等设备的基础参数。3.2应根据直流电源系统的设计图纸，并结合现场实际设备，绘制直流电源系统保护电器配置拓扑图，并标明保护电器的型号、额定参数、安装位置及连接电缆长度、线径。5选用原则1总体原则直流电源系统保护电器应根据直流系统各级短路电流和保护电器的特性进行选用。直流电源系统保护电器短路电流的计算方法应按照DL/T5044-2014o蓄电池出口I可路、充电装置直流侧出口回路、直流馈线网路、母线引下线设备问路和蓄电池试验放电回路等应装设保护电器。分级方式.2.1集中辐射供电方式第一级保护电器为蓄电池出口断路器或熔断器，第二级保护电器为动力母线和控制母线馈出断路器,第三级保护电器为大功率电器或测控保护装置进线断路器。.2.2分层辐射供电方式第一级保护电器为蓄电池出口断路器或熔断器，第二级保护电器为动力母线和控制母线馈出断路器,第三级保护电器为分电屏断路器，第四级保护电器为测控保护装置进线断路器。各级保护电器的选用要求5.3.1蓄电池出口保护电器蓄电池出口【回路保护电器可采用熔断器、具有熔断器特性的直流断路器或者带有短路短延时功能的直流断路器。5.3.1.2熔断器装设在直流断路器上一级时，熔断器额定电流应为直流断路器额定电流的2倍及以上。5.3,1.3蓄电池出口如选用熔断器，应采用具有全范围熔断特性的低压熔断器。5.3.1.4蓄电池出口保护电器的额定电流应按照蓄电池lh放电率电流选择，同时满足Imin放电电流下不动作，且应与直流馈线回路保护电器相配合。5.3.2充电装置出口保护电器充电装置直流侧出口应选用无极性要求的两段式直流断路器，并能与蓄电池出口保护电器实现选择性配合。5.3.3隔离电器蓄电池出口采用熔断器作为保护电器时，应配置隔离电器。5.3.3.2直流分电屏、直流小母线供电电源总进线应通过隔离电器接入。联络电器当两个直流电源系统间设有联络线时，对发电厂控制专用直流电源系统和变电站直流电源系统，联络开关可采用隔离开关。5.3.4.2对发电厂动力专用直流电源系统和动力控制合并供电的直流电源系统，联络开关应选用直流断路器，应急联络断路器应与蓄电池组出口保护电器实现选择性配合。5.3.5直流馈线屏馈线保护电器3.5.1当采用集中辐射状供电时，直流馈线断路器优先选用两段式直流断路器。不满足选择性要求时，可采用具有短路短延时特性的直流断路器。3.5.2当采用分层辐射状供电时，直流馈线屏至分电屏的馈线断路器应选用具有短路短延时特性的直流塑壳断路器。选用短路短延时直流断路器时，短路短延时保护时间整定值应在保证选择性前提下，延时时间选择最小值，不应超过直流断路器允许短时耐受时间值。直流分电屏馈线保护电器直流分电屏优先选用两段式直流断路器。不满足选择性要求时，可采用具有短路短延时特性的直流断路器。终端保护电器对于控制、保护、监控电源回路，末级断路器宜选用B型直流断路器，额定电流不宜大于10A。多功能直流断路器的选用5.3,8.1多功能直流断路器宜设置在馈线屏或分电屏，用于馈出回路过电流保护。5.3.8.2多功能直流断路器应具有过电流保护、断路器开关状态监测、接地电流监测、负载带电指示功能，并具备可扩展的电流监测功能，采集的开关状态、接地电流及扩展的电流等数据通过通信接口向外传输。5.3.8.3多功能直流断路器应具有过载长延时保护、短路瞬时保护功能，并能犷展短路短延时保护功能。5.3.9机械式选择性保护直流断路器的选用5.3.9.1机械式选择性保护宜流断路器包括塑壳式宜流断路器和微型直流断路器。机械式选择性保护塑壳直流断路器应具备过载长延时、短路短延时两个曲线段，其短路短延时呈现自动反时限特性（类似熔断器特性），短延时时间60msT10ms。机械式选择性保护微型直流断路器应具备过载长延时、短路短延时、短路瞬动三个动作曲线段，短路短延时应为10ms-40ms自动反时限延时（类似熔断器特性）。3.10直流甩源系统各级保护电滞典型选取表参考附录Ao6试验方法一般检查结构和外观检查1.1.1零、部组件应齐全。金属件外露部分应无裂纹、严重麻点或气泡。接线螺钉及接线座镀层应无锈蚀，所有黑色金属零件均应有防蚀层。塑料件外露部分表面应光滑，无气泡、裂纹麻点等缺陷。熔断体应具有足够的机械强度，触头应可靠固定，方便更换。熔断器触头应无龟裂。标识检查标识应字迹清晰、完整，有极性的保护电器正、负极应标识明确，符合相关国标规定。6.2直流断路器手动操作检查.2.1操作试验直流断路器在主电路不带电情况下，在水平、竖直两个方向分别进行分、合操作，断路器应动作灵活，无卡死、掉簧、滑扣现象，指示正确。.2.2通断试验用万用表欧姆档或通断档测量断路器的进出线端，检查断路器的通断状况。直流断路器瞬时脱扣特性试验框架式、塑壳式直流断路器按照GB/T14048.2-2008第8.3.3条款进行，微型直流断路器按照GB/T14048.2-2008第8.3.3条款或GB10963.3-2016第9.10.2条款进行。直流断路器延时脱扣特性试验框架式、塑壳式直流断路器按照GB/T14048.2-2008第8.3.3条款进行，微型直流断路器按照GB/T14048.2-2008第8.3.3条款或GB10963.3-2016第9.10.2条款进行。直流断路器工频耐压试验断路器施加正弦波形的试验电压,频率为45Hz至65Hz,2500V电压施加5s,应无击穿和闪络现象。试验电路的过电流继电器整定在25mA。试验电压施加部位如下：a.在断开位置，依次在每极的每对接线端子之间；b.断路器在闭合位置，依次对每一极与连接在一起的其它极之间；c.断路器在闭合位置，各极连接在一起与框架之间。直流断路器附件试验6.6.1辅助、报警触头的通电试验分别对分闸、合闸、自由脱扣检查触头的通断状态，触头应能正常接通或分断，循环操作3次。6.2装有电动操作机构的断路器分合闸操作试验断路器用电动机构分闸及合闸时，当控制电源电压保持在额定控制电源电压的85%至110%之间时，断路器能可靠闭合、断开，循环操作3次。6.7直流断路器时间-电流特性试验6.7.1试验条件直流断路器处于冷态状态大于24ho周围空气温度不超过+40℃,且其24h内的平均温度值不超过+35℃。6.7,1.3周围空气温度下限为-5℃。相对湿度不超过90$。6.7.1.5大气压力：86kPa〜106kPa。6.7.2抽检原则按照不同型号、不同批次各抽检2到3分直流断路器进行测试。6.7.3试验方法对待检的直流断路器在全范围按照GB14048.2-2008或GB10963.2-2008标准规定施加一系列测试电流，记录对应分断时间，测试完成后可生成直流断路器时间-电流动作特性曲线。6.7.4试验接线和步骤用专用测试导线连接直流断路器动作特性测试仪和待测直流断路器的电源侧，注意测试电流方向和直流断路器极性标示一致，并短接直流断路器的负荷侧，如图1所示。+-+-直凝断路器直潦断路器动作转性参数测试系统图1直流断路器时间-电流特性测试试验接线示意图试验步骤如图2所示。取出测试装器，放置平稳选取并拆下直流保护电器连接待测直流保护电器和观瓶装普取出测试装器，放置平稳选取并拆下直流保护电器连接待测直流保护电器和观瓶装普接通测试装置工作电源启动测试装费，接通测试装置工作电源启动测试装费，＞测试过程自动执行，设置蝙参数 ’根据提示进行即可测试完成断开工作电源、拆线并恢复直泊电源系统编写试验报告测试完成断开工作电源、拆线并恢复直泊电源系统编写试验报告图2