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直流高壓發生器配合試驗研究

在(zai)直流(liu)回路中,直流(liu)高壓發(fa)生器配(pei)合試驗研究主(zhu)要的保(bao)護元(yuan)件,可(ke)作為饋線回路供電網絡斷(duan)開和隔離之(zhi)用,其選型(xing)和動作值整定是否(fou)適當(dang)以及(ji)上下(xia)級之(zhi)間是否(fou)具有(you)保(bao)護的選擇(ze)性配(pei)合,直接(jie)關系到能否(fou)把(ba)系統的故障限制在(zai)*小(xiao)范(fan)圍內,這對(dui)防(fang)止系統破壞(huai)、事故擴(kuo)大和主(zhu)設備(bei)嚴(yan)重損壞(huai)至(zhi)關重要。因此(ci),加強熔斷(duan)器、斷路器選擇及配置(zhi)的(de)準(zhun)確性(xing),對提高電(dian)力系(xi)統運行(xing)的(de)**可靠性(xing)具有重要(yao)意義。
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 級(ji)差配合存在的主要(yao)問題
  由(you)于變電(dian)站直流系統供電(dian)內容多,回路(lu)分布廣,在一(yi)個直流網絡中往(wang)往(wang)有許多支路(lu)需(xu)要設置斷(duan)路(lu)器(qi)(qi)或(huo)熔斷(duan)器(qi)(qi)進行(xing)保護,并往(wang)往(wang)分成三級或(huo)四級串聯,這就存(cun)在著正(zheng)確(que)選(xuan)擇保護方案和保護上下級之間(jian)的配合問題(ti)。
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1 交(jiao)直流(liu)斷路(lu)器混用
  由于交、直流(liu)(liu)的(de)(de)燃弧及熄弧過程(cheng)不同,額定(ding)值相同的(de)(de)交直流(liu)(liu)斷(duan)路(lu)器(qi)(qi)開斷(duan)直流(liu)(liu)電(dian)源(yuan)的(de)(de)能力并不完全一樣,用交流(liu)(liu)斷(duan)路(lu)器(qi)(qi)代替直流(liu)(liu)斷(duan)路(lu)器(qi)(qi)或交、直流(liu)(liu)斷(duan)路(lu)器(qi)(qi)混用是保護越級誤動(dong)的(de)(de)主要原(yuan)因之一。
  斷(duan)路(lu)(lu)(lu)器瞬時動作采用(yong)磁(ci)脫(tuo)扣原理(li),判據為通(tong)過的電流(liu)(liu)峰值(zhi)(zhi),斷(duan)路(lu)(lu)(lu)器標定(ding)的額定(ding)值(zhi)(zhi)為有(you)效(xiao)值(zhi)(zhi),而(er)交(jiao)流(liu)(liu)電的峰值(zhi)(zhi)高(gao)于有(you)效(xiao)值(zhi)(zhi),在相同(tong)定(ding)值(zhi)(zhi)下,在直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)回(hui)路(lu)(lu)(lu)中交(jiao)流(liu)(liu)斷(duan)路(lu)(lu)(lu)器實(shi)際(ji)額定(ding)值(zhi)(zhi)高(gao)于直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)斷(duan)路(lu)(lu)(lu)器。另外,因交(jiao)流(liu)(liu)斷(duan)路(lu)(lu)(lu)器與直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)斷(duan)路(lu)(lu)(lu)器滅弧原理(li)不同(tong),交(jiao)流(liu)(liu)斷(duan)路(lu)(lu)(lu)器用(yong)于直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)回(hui)路(lu)(lu)(lu)不能有(you)效(xiao)、可靠地熄滅直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)電弧,容易造成上級越級動作。
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2 熔斷器質量及參(can)數問(wen)題
  各生(sheng)產(chan)廠(chang)家提(ti)供(gong)的熔(rong)斷器技(ji)術數據是在(zai)產(chan)品型式試(shi)驗(yan)時(shi)得到的,直(zhi)流高壓發(fa)生(sheng)器配(pei)合試(shi)驗(yan)研究,且(qie)校驗(yan)熔(rong)斷器的分斷能力(li)是在(zai)交流電(dian)源周期分量有(you)(you)效(xiao)值下做的,熔(rong)體動作選擇配(pei)合特性曲線也(ye)是交流安秒特性曲線。這與變電(dian)站直(zhi)流系統發(fa)生(sheng)短路故障時(shi)的實(shi)際情況有(you)(you)一定差距。
  各熔(rong)斷器廠(chang)家(jia)(jia)及設(she)計手冊(ce)提供的(de)級差配(pei)合是按同(tong)(tong)一型號(hao)、同(tong)(tong)熔(rong)體(ti)(ti)材料確定(ding)上、下級差,從而保(bao)證(zheng)滿(man)足選擇性的(de),當回路(lu)中(zhong)有(you)不(bu)同(tong)(tong)類型的(de)熔(rong)斷器時(shi),熔(rong)斷器之(zhi)間(jian)的(de)級差配(pei)合更(geng)應引起高度重視。同(tong)(tong)時(shi),由于目前低(di)壓電器生產廠(chang)家(jia)(jia)較(jiao)多,不(bu)能完全(quan)保(bao)證(zheng)產品質量,所以即使(shi)同(tong)(tong)一廠(chang)家(jia)(jia)、同(tong)(tong)一型號(hao)的(de)熔(rong)體(ti)(ti),其參數也有(you)一定(ding)的(de)分散性。
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3 上、下(xia)級間的額定值級差(cha)選擇不當
  熔(rong)斷(duan)器(qi)采用(yong)熱效應原理,而斷(duan)路(lu)器(qi)是磁(ci)效應與(yu)熱效應相結(jie)合(he),安秒(miao)特性(xing)曲線(xian)不(bu)同(tong),配合(he)級差也不(bu)同(tong)。對(dui)于(yu)斷(duan)路(lu)器(qi)之間(jian)(jian)、斷(duan)路(lu)器(qi)與(yu)熔(rong)斷(duan)器(qi)之間(jian)(jian)的級差配合(he)不(bu)應照搬(ban)熔(rong)斷(duan)器(qi)間(jian)(jian)的配合(he)規定(ding)。
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 熔斷器、直(zhi)流斷路器級(ji)差配置現場試驗
  為(wei)了適應(ying)新(xin)頒(ban)DL/T50442003《電力工程(cheng)直魃杓(shao)萍際豕(shi)娉獺?直流高(gao)壓發生器配合(he)試驗(yan)研究,以下簡稱設計規(gui)程)有(you)關規定,驗證變電站直流(liu)(liu)系(xi)統中斷路(lu)器(qi)(qi)(qi)和熔斷器(qi)(qi)(qi)幾種(zhong)典(dian)型的級(ji)差配(pei)(pei)(pei)置方案(an)是否滿足選擇性(xing)(xing)保護的要求,探索直流(liu)(liu)斷路(lu)器(qi)(qi)(qi)之間的級(ji)差配(pei)(pei)(pei)合、直流(liu)(liu)斷路(lu)器(qi)(qi)(qi)與(yu)熔斷器(qi)(qi)(qi)的配(pei)(pei)(pei)合及其上(shang)下級(ji)之間的選擇配(pei)(pei)(pei)置,選擇了石家莊供電公司所轄變電站直流(liu)(liu)系(xi)統中部(bu)分直流(liu)(liu)斷路(lu)器(qi)(qi)(qi)、熔斷器(qi)(qi)(qi)的典(dian)型保護級(ji)差配(pei)(pei)(pei)合方案(an)進行(xing)了現(xian)(xian)場(chang)試驗,并對具備延時(shi)功(gong)能的三(san)段式直流(liu)(liu)斷路(lu)器(qi)(qi)(qi)也進行(xing)了試驗驗證,確認了實現(xian)(xian)選擇性(xing)(xing)保護的配(pei)(pei)(pei)合條件(jian)。
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1 短路電流(liu)的選(xuan)取
  按照(zhao)直(zhi)流(liu)斷路(lu)(lu)器及熔斷器安(an)裝現(xian)場(chang)可能(neng)出(chu)現(xian)的*大短路(lu)(lu)電(dian)流(liu),將試(shi)驗元件串(chuan)聯安(an)裝進行短路(lu)(lu)試(shi)驗。為(wei)保證試(shi)驗電(dian)流(liu)高于現(xian)場(chang)可能(neng)出(chu)現(xian)的*大短路(lu)(lu)電(dian)流(liu),增加了適當裕度(du),短路(lu)(lu)電(dian)流(liu)選取結(jie)果為(wei):
  a300 Ah200 Ah蓄電池組,對于合閘饋出線電纜(lan)短路故障,短路電流(liu)選2 000 A
  b100 Ah蓄電池組,對于合閘(zha)饋出線電纜短(duan)(duan)路(lu)故(gu)障,短(duan)(duan)路(lu)電流選1000 A
  c.控制、保護(hu)回路(lu)末端熔斷器(qi)或直(zhi)流(liu)斷路(lu)器(qi)出口(kou)短路(lu),短路(lu)電流(liu)選200 A
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2 試驗方(fang)案及結果(guo)
  經(jing)對變電站直流(liu)系統安裝使用的保護電器進行調查,按(an)照設計(ji)規程有關規定(ding)(ding),確定(ding)(ding)出(chu)熔斷器熔斷(duan)器、斷(duan)路器熔斷器(qi)、熔斷器(qi)斷(duan)路器(qi)、斷(duan)路器(qi)斷路器(qi)412項試驗方案。試驗結果見表(biao)1
 
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3 結(jie)果分(fen)析
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31 熔(rong)斷器熔斷(duan)器(qi)
  設計規程要求:如(ru)果裝設熔斷(duan)器的(de)型號和各熔件(jian)材料相同,直流高壓發生器配(pei)合試驗研究,為保(bao)證選擇性,必須使電(dian)路中相鄰兩(liang)(liang)級(ji)(ji)熔斷(duan)器熔件(jian)的(de)額定電(dian)流的(de)級(ji)(ji)差至少相差兩(liang)(liang)級(ji)(ji)。
  本次(ci)(ci)試驗的(de)(de)前(qian)提(ti)是(shi)選取了(le)同(tong)廠(chang)、同(tong)型號、同(tong)批(pi)次(ci)(ci)的(de)(de)產品。因其(qi)具有相同(tong)的(de)(de)安秒特(te)性,兩級級差的(de)(de)配合,在(zai)短(duan)路(lu)電流達到上(shang)級的(de)(de)1030倍范(fan)圍內,均正確動(dong)作,表(biao)現(xian)出良好的(de)配合(he)特(te)性。石(shi)家莊供電公司曾對變電站直流回路的(de)熔斷器進行了(le)統一更(geng)換,具備此項試驗的(de)現(xian)場條(tiao)件。
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32 斷路器熔(rong)斷器
  設計規程要求:斷(duan)路(lu)器(qi)(qi)下**可(ke)裝設熔斷(duan)器(qi)(qi)作為保護電器(qi)(qi),斷(duan)路(lu)器(qi)(qi)的額定(ding)電流應大于熔斷(duan)器(qi)(qi)的額定(ding)電流4倍及(ji)以上。
   
此項試驗結果(guo)與設計規程相吻合。
  但此項試驗的(de)(de)前提(ti)是短路電流為上級額(e)定電流的(de)(de)89倍,剛進(jin)入(ru)上級斷(duan)路(lu)器(qi)的速斷(duan)區,如果短路(lu) <--→參(can)考文獻(xian)CH(開始(shi))-->電流(liu)增大(da)到一定值時,按照參考文獻[2]中的試驗結(jie)果,上、下級會同時動(dong)作(zuo),造成越(yue)級。因此,在工程應用(yong)中,除(chu)斷路器(qi)的額(e)定(ding)電(dian)流應大于熔斷器(qi)的額(e)定(ding)電(dian)流4倍及以上(shang)外,還應(ying)核定*大短路電流(liu)不應(ying)超過上(shang)級斷路器額定電流(liu)的(de)10倍。
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33 熔斷器斷(duan)路器
  此(ci)項試(shi)驗條件嚴于設計規(gui)范,熔(rong)斷(duan)器(qi)的額定電(dian)流(liu)大于斷(duan)路器(qi)額定電(dian)流(liu)的16倍。試驗結果與設計規(gui)范相吻合。
  但此項試驗的短路(lu)電流(liu)是上級熔斷器額(e)定電流(liu)的1213倍,因此:
  a.蓄電池(chi)出口熔斷器(qi)因(yin)按照蓄電池(chi)1 h放電容量(liang)并(bing)加大**選擇,其*大短(duan)(duan)路電流在此(ci)范圍(wei)內,能(neng)夠(gou)與下**斷路器配合,不必核定*大短(duan)(duan)路電流。
  b.如用(yong)于回路下級,因熔斷器(qi)的熔斷速(su)度隨短路電流增(zeng)加而(er)加快,而(er)斷路器(qi)的脫扣(kou)速(su)度基(ji)本不變(bian),在(zai)短路電流大到一定程度時,二者動作接(jie)近而(er)造成越級。參考(kao)文獻[2]的試驗結果也證(zheng)實了此點。
<--→
參考文獻CH(開始)-->  因(yin)此,在工程(cheng)應用中,除(chu)斷路(lu)器(qi)的額(e)定(ding)(ding)電流(liu)應大于熔斷器(qi)的額(e)定(ding)(ding)電流(liu)4倍及(ji)以上外(wai),還應核定*大短路電流(liu)不超(chao)過(guo)上級斷路器額定電流(liu)的1012倍。
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34 直流斷路器直(zhi)流斷路器
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341 兩段式直流斷路器
  兩段式直流斷路(lu)(lu)器(qi)在短路(lu)(lu)電流是(shi)上級(ji)開關額定電流的(de)810倍范圍(wei)、45級(ji)(ji)級(ji)(ji)差配(pei)合下(xia),正(zheng)確動作,配(pei)合良好。
  但如果短路電(dian)流達(da)到(dao)或(huo)超過上(shang)級斷路器額定電(dian)流的10倍時,上下級斷路(lu)器均進入速(su)動(dong)區,同時動(dong)作,造(zao)成越(yue)級跳閘。
  另外,因塑殼式直流(liu)斷路器(qi)的固(gu)有動作時間高于微(wei)型(xing)斷路器(qi),因此上級配塑殼斷路器(qi)、下級配微(wei)型(xing)斷路器(qi)的配合(he),其具備選(xuan)擇性(xing)的短(duan)路電(dian)流(liu)值要高于同型(xing)配合(he),據國內有關(guan)試驗,其選(xuan)擇性(xing)極限(xian)電(dian)流(liu)延伸到約為20倍左右(you)的(de)上級額(e)定電流。
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342 三段(duan)式直流斷路器
  三段式(shi)(shi)直流(liu)斷路器,上級為三段式(shi)(shi),下(xia)級為兩段式(shi)(shi)或三段式(shi)(shi)直流(liu)斷路器時,級差為2級,在短路電流為上級斷路器額定電流的(de)2540倍范圍(wei)均正確動作。
  設計(ji)規程(cheng)對(dui)三段式直(zhi)流(liu)斷路器(qi)的(de)級差配合(he)未做(zuo)規定。從試驗結果看,由(you)于(yu)(yu)上級斷路器(qi)短(duan)延(yan)時時間(jian)大于(yu)(yu)下級斷路器(qi)全分斷時間(jian),上級短(duan)延(yan)時能夠(gou)返回,因此可以實現小(xiao)級差配合(he),而且不(bu)須考慮短(duan)路電(dian)流(liu)的(de)影響,能夠(gou)適應設計(ji)規程(cheng)關于(yu)(yu)直(zhi)流(liu)分電(dian)屏設計(ji)方案中多級配合(he)的(de)要求。
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 直(zhi)流系統保護方案選擇建議(yi)
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1 熔(rong)斷器熔斷器(qi)配合
  應(ying)選用正規生產廠家同(tong)廠、同(tong)型號(hao)的(de)(de)產品,可方便地用于(yu)對(dui)變電(dian)站(zhan)原有熔斷器的(de)(de)統一更換工作。但對(dui)于(yu)新建(jian)站(zhan),由于(yu)熔斷器均為設備自帶,難(nan)以保證同(tong)廠、同(tong)型號(hao),特(te)別是(shi)難(nan)以保證設計規范要求(qiu)的(de)(de)各熔(rong)件材料相同的要求(qiu),因(yin)此(ci),不同廠家(jia)、型號的熔(rong)斷器配合,應(ying)加大級(ji)差。
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2 熔(rong)斷(duan)器(qi)(qi)與斷(duan)路器(qi)(qi)(兩段式)間及同(tong)型兩段式(shi)斷路器間的配合
  除應按設計規程執行外,還應核定*大短路(lu)電流不應超過上級(ji)元件額定電流的810倍。
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3 不(bu)同型(xing)號斷路器(qi)的配合
  應考慮斷路器(qi)的(de)固(gu)(gu)有(you)動(dong)(dong)(dong)作時(shi)間,必須保證(zheng)上級斷路器(qi)固(gu)(gu)有(you)動(dong)(dong)(dong)作時(shi)間不小于下級固(gu)(gu)有(you)動(dong)(dong)(dong)作時(shi)間。推薦采(cai)用(yong)上級塑(su)殼式斷路器(qi)、下級微型(xing)斷路器(qi)的(de)配合。
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4 三段式斷路器
  采用三段式斷路(lu)器可以實(shi)現小(xiao)級差(cha)配合,而且不(bu)必考慮短路(lu)電流的(de)影響,能夠(gou)適(shi)應設計規程關于直流分(fen)電屏設計方(fang)案中多級配合的(de)要求。
DMB-10
型直流斷(duan)路器安秒特性(xing)測試儀是河(he)北創(chuang)科(ke)電子科(ke)技有限公司研制的,經(jing)試用效(xiao)果良好值得(de)推廣。
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