直流电源系统断路器的级差配合

方案签批页安全技术、职业健康和环境因素交底记录序H B C K D Z/Q R-0901.试验目的依据国家及行业有关标准及电力企业有关规定的要求，对直流系统级差配合特性通过试验予以确定，验证直流系统各段直流负荷空气开关安秒特性、金属短路时开关脱扣后灭弧特性和上、下级各个开关级差配合是否合理，以确保直流系统安全稳定运行。

2．编制依据2.1《继电保护和安全自动装置技术规程》(GB/T14285-2006)2.2《电力工程直流系统设计技术规程》(DL/T5044-2004)2.3《直流电源系统技术监督规定》2.4《防止直流电源系统事故措施》2.5《国家电网公司直流电源系统运行规范》2.6《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》3．组织措施为保证试验顺利进行，成立领导小组和试验小组。

人员组成如下：1.试验领导小组组长：成员：2.现场试验专业组组长：成员：4．主要设备技术参数15．试验前准备工作5.1试验使用仪器5.2试验步骤5.2.1将测试系统控制装置从仪表箱中取出，放置在地面或平稳的台面上，打开上位管理机，并依据操作说明书连接上位管理机和测试系统控制装置。

5.2.2退出本段直流电源系统所有负荷，关闭充电机，断开待测回路直流断路器，依图一连接现场待测直流断路器和测试系统各部分。

5.2.3接通控制装置及上位管理机工作电源。

5.2.4设置系统及开关参数,并根据现场实际情况，按照使用说明书操作方法，进行小电流预估或短路校验试验。

5.2.6进行短路校验试验时，正常情况下，待测回路断路器自动脱扣断开，控制装置也延时断开，同时录波功能单元单次触发,记录电流波形。

如出现异常，迅速按“急停”按钮，强制分断主回路。

5.2.7分断待测回路直流断路器，断开控制装置和上位管理机工作电源.将测试系统拆下并装箱，恢复直流电源系统．+K M -KM [1\断琏器a * •*\\斷路器6•安全注意事项6.1试验方案准备就绪；有关试验及操作人员熟悉本方案并做好事故预想。

直流级差配合表表E3 GM型直流自动空气开关在250V时各级电流配合表（供参考）表E4 S260UC微型断路器间部分选择性配合（供参考）附录1熔断器－自动空气开关的特性配合当预期的短路电流较大、且超过自动空气开关的额定分断能力时，或系统短路电流过大没有可供选择的自动空气开关时，采用熔断器与自动空气开关的组合方式具有既经济又简单的优点。

1)熔断器安－秒特性曲线应位于自动空气开关脱扣器跳闸曲线上方，并保持足够的距离（见图E1）。

2)当系统短路电流超过自动空气开关的额定分断能力时，应使其曲线在稍小于自动空气开关额定分断能力的点上与自动空气开关瞬时短路脱扣器的跳闸曲线相交，以保证在较小短路电流时，自动空气开关跳闸，在较大的超过自动空气开关额定分断能力的短路电流情况下，由熔断器来分断。

3)熔断器的额定电流等级应高于自动空气开关的额定电流等级，以保证分断的选择性。

4)熔断器的熔断值，不得超过自动空气开关热过负荷脱扣器的最大的允许值。

图E1自动空气开关－熔断器级间配合说明图a ---熔断器特性曲线 b---自动空气开关特性曲线c---自动空气开关瞬时脱扣特性曲线d---自动空气开关的额定短路分断电流E.2自动空气开关的保护特性配合为保证自动空气开关之间的动作选择性，就必须要求自动空气开关的安秒特性能够安全合理地配合。

自动空气开关的安秒特性由热脱扣器和电磁脱扣器特性两部分组成，热脱扣器为一反时限特性，作为过负荷保护；电磁脱扣为一瞬动特性，即当电流超过给定值时，瞬时切断电源，作为短路保护（见图E2）。

a）在过负荷保护区内t1”>t2”I oth1/I oth2≥k c1式中：t1”、 t2”:分别为后前两级自动空气开关热脱扣器特性的下限时间和上限时间；I oth1、I oth2:分别为后前两级自动空气开关热脱扣器对同一时间的下限电流；k c1:两级自动空气开关的过负荷配合系数、与断路器的型式和性能有关，一般k c1≥2b）在短路保护区I ot1 /I ot2 ≥k c2式中：I ot1、I ot2分别为后前两级自动空气开关的瞬时脱扣电流；k c2:两级自动空气开关的瞬时脱扣配合系数，与断路器型式和性能有关，一般k c2 ≥1.5。

浅谈变电站中直流断路器的级差配合断路器和熔断器是电力工程直流电源系统中使用最广泛的主要保护电器，并往往需要多级串联使用，其上下级之间具有选择性保护是保证电力系统安全可靠运行的重要条件。

以往在电力工程直流电源系统中曾多次发生过因断路器或控制熔断器的选择和配合不当而造成的越级分断的问题，一定程度上影响了设备的可靠和电网的稳定运行，通过对直流断路器的级差配合原理分析以及工程应用的配合复杂性，提出可靠的解决方案。

标签：直流断路器级差配合选择原则0 引言在电力系统中，直流系统作为继电保护、自动装置、控制操作回路、灯光音响信号及事故照明等电源之用，是继电保护、自动装置和断路器正确动作的基本保证。

由于发电厂和变电所直流系统的供电内容多，回路分布广，在一个直流网络中往往有许多支路需要设置断路器或熔断器来进行保护，并往往分成几级串联，这就存在着保护电器如何正确选型及上下级之间级差配合是否具有选择性保护的问题，该问题直接关系到能否把直流電源的故障限制在最小范围内，关系到电力系统运行的安全，对防止直流系统破坏、事故扩大和设备严重损坏至关重要。

以往发电厂和变电所曾多次发生过因直流控制回路熔断器上下级配合不当致使故障时越级熔断而造成事故扩大的现象。

1 关于断路器级差配合的基本原理决定一个低压直流系统运行安全性和可靠性的不仅仅是某一个元件的性能，而是全部元件的协同配合。

开关电器元件的最佳协同工作的前提是导线和设备保护的选择性工作方式。

每个分支、每台电器元件应尽可能受到过载和短路保护，通过通断动作来保护沿着供电方向的其它设备不受任何影响。

设计一个系统的时候，通常选择具有分断能力的保护装置，以与安装点最大可能的短路电流相配。

选择断路器的一个重要原则是断路器的额定短路分断能力≥线路的最大预期短路电流，这个断路器的短路分断能力通常是指它的极限短路分断能力。

断路器和熔断器保护配合有两种：一是后备保护，是指利用上级限流断路器或熔断器对大的短路电流的阻拦作用，使得装在限流断路器或熔断器下级的断路器或熔断器获得“加强的”分断能力，也有人称后备保护为“级联”。

直流系统级差配合试验测试方法_流程
直流系统级差试验应用介绍
直流系统级差配合测试也叫空开级差配合试验，是指直流断路器上下级之间的保护性配合，是执行《防范电力生制造事项的二十五项重点要求》中第22项“防止全厂停电事务”措施的补充和完善，直流系统事故对防止全厂停电或者全站停电较为重要，要求检查各级开关不同电流下配合是否有拒动或越级跳闸，级差配合试验也是二十五项反措查评的重要环节，级差试验的测量是采用SJAM-I 直流断路器级差配合测试仪进行测量。

直流断路器级差配合测试仪图片
测试方法与流程
根据直流系统的设计方案不同，级差保护最多不超过四级，上下三级保护是
比较多见，相互之间配合所选用直流短路器的规格也是有一定的配置比例和要求，一般初级额定电流最小，下面以5A、10A和20A三级直流断路器为例，将一下具体试验方法，把三个断路器按额定电流大小串联起来，假设一级电流为5A，二级为10A，三级额定电流20A，将三组断路器正级串联通过测试仪正级之后回到负极形成测量回路，然后在参数设置中将额定电流设置成该级差额定电流的3~5倍，最高可达额定电流的8倍，选择测试，观察跳闸断路器的顺序是否正确，有没有误动，拒动和越级跳闸的现象，下面我们看一下接线图：
图中，是三级级差试验接线方式，按级差配合要求第一级断路器最先跳闸，然后第二级断路器后跳，说明级差配合试验合格，最好的效果是级差配合度达到100%，测量过程中，注意定值的设置，若果您定值的倍率过低，反而会造成脱扣不彻底，节点发热，拉弧、粘连等，所以尽量选择大倍率的电流倍数，这是符合测量要求规范的。

直流级差配合试验报告一、试验背景直流系统在很多电气设备中那可是相当重要的呢，就像人的心脏一样。

直流级差配合试验就是为了确保直流系统中各个保护电器之间能够好好配合，就像一个团队里的小伙伴们要分工明确一样。

咱这试验的目的啊，就是为了让直流系统在出现故障的时候，能按照咱想要的顺序动作，不至于乱套。

二、试验准备1. 试验设备那可得准备齐全喽。

像什么直流电源啊，咱得保证它能提供稳定的直流电压，就像一个靠谱的能量供应站。

还有各种测量仪器，比如说万用表之类的，这就好比是我们的小助手，帮我们看清楚电路里的各种数值呢。

2. 试验人员也很关键。

大家得对直流系统和试验流程都比较熟悉，不然就像一群没头的苍蝇，到处乱撞。

我们这些小伙伴在试验前可是恶补了不少相关知识，感觉自己都快变成直流专家了呢。

三、试验过程1. 我们先对直流系统的各个部分进行了详细的检查，从熔断器到断路器，一个都不放过。

这就像是给一个精密的机器做全身检查一样，每个小零件都要确保没问题。

2. 然后开始调整各个保护电器的参数，这可费了我们好大的劲儿呢。

就像给一群性格各异的小伙伴安排合适的任务，得根据它们各自的特点来。

有时候调大一点，有时候调小一点，不断尝试，直到找到最佳的配合状态。

3. 在调整参数的过程中，我们不断地测量和记录数据。

这数据就像是我们的宝藏，每一个数字都可能蕴含着重要的信息。

我们拿着小本本，把那些电压、电流值都认真地记下来，感觉自己像个小科学家似的。

四、试验结果1. 经过一番折腾，我们终于得到了比较满意的结果。

各个保护电器之间的级差配合基本上达到了我们预期的要求。

当我们模拟故障的时候，它们就像训练有素的士兵一样，按照顺序动作，没有出现那种互相抢着干活或者都不干活的尴尬局面。

2. 不过呢，也还是发现了一些小问题。

比如说有个别保护电器的动作时间还是有一点点偏差，虽然这个偏差可能不会造成太大的影响，但我们还是觉得有点小瑕疵。

就像一件漂亮的衣服上有个小线头，虽然不影响整体美观，但看着总是有点不舒服。

方案签批页安全技术、职业健康和环境因素交底记录序号：编号：HBCKDZ/QR-0901.试验目的依据国家及行业有关标准及电力企业有关规定的要求，对直流系统级差配合特性通过试验予以确定，验证直流系统各段直流负荷空气开关安秒特性、金属短路时开关脱扣后灭弧特性和上、下级各个开关级差配合是否合理，以确保直流系统安全稳定运行。

2．编制依据2.1《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB/T 14285-2006）2.2《电力工程直流系统设计技术规程》（DL/T 5044-2004）2.3《直流电源系统技术监督规定》2.4《防止直流电源系统事故措施》2.5《国家电网公司直流电源系统运行规范》2.6《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》3．组织措施为保证试验顺利进行，成立领导小组和试验小组。

人员组成如下：1.试验领导小组组长：成员：2.现场试验专业组组长：成员：4．主要设备技术参数表1：主要设备技术参数5．试验前准备工作5.1试验使用仪器表2：试验使用仪器5.2试验步骤5.2.1将测试系统控制装置从仪表箱中取出，放置在地面或平稳的台面上，打开上位管理机，并依据操作说明书连接上位管理机和测试系统控制装置。

5.2.2退出本段直流电源系统所有负荷，关闭充电机，断开待测回路直流断路器，依图一连接现场待测直流断路器和测试系统各部分。

5.2.3接通控制装置及上位管理机工作电源。

5.2.4设置系统及开关参数, 并根据现场实际情况，按照使用说明书操作方法，进行小电流预估或短路校验试验。

5.2.6进行短路校验试验时，正常情况下，待测回路断路器自动脱扣断开，控制装置也延时断开，同时录波功能单元单次触发,记录电流波形。

如出现异常，迅速按“急停”按钮，强制分断主回路。

5.2.7分断待测回路直流断路器，断开控制装置和上位管理机工作电源.将测试系统拆下并装箱，恢复直流电源系统．图一：现场连线示意图6．安全注意事项6.1试验方案准备就绪；有关试验及操作人员熟悉本方案并做好事故预想。

附件1 空开级差配合要求注：本内容参考《南方电网公司变电站直流电源系统技术规范》（2012年修订）1 直流电源系统支路直流熔断器和直流断路器级差配合原则如下：1.1 变电站所有直流负荷必须带直流保护电器。

根据工程具体情况，可采用直流熔断器，甚至熔断器和直流断路器混用，但应注意上下级之间的配合。

当直流断路器与熔断器配合时，应考虑动作特性的不同，对级差做适当调整。

直流断路器下一级不宜再接熔断器。

1.2 上、下级均为直流断路器的，额定电流宜按照4级及以上电流级差选择配合。

1.3 蓄电池出口为熔断器，下级为直流断路器的，宜按照2倍及以上额定电流选择级差配合。

1.4 变电站内设置直流保护电器的级数不宜超过4级。

1.5 500kV变电站当设置直流分电屏时，直流主馈电屏宜采用塑壳式直流断路器。

2 直流电源系统的直流断路器、熔断器典型配置方案推荐如下：2.1 300Ah蓄电池出口可采用额定电流315A的熔断器；500Ah蓄电池出口可采用额定电流400A的熔断器；800Ah蓄电池出口可采用额定电流630A的熔断器。

2.2 60A充电装置总输出可采用额定电流80A的直流断路器；80A充电装置总输出可采用额定电流100A的直流断路器；120A充电装置总输出可采用额定电流160A的直流断路器。

2.3 保护装置、测控装置、故障录波、PMU、安全自动装置等二次设备和断路器控制回路宜采用额定电流不大于6A直流断路器。

资料性附录附录1熔断器－自动空气开关的特性配合当预期的短路电流较大、且超过自动空气开关的额定分断能力时，或系统短路电流过大没有可供选择的自动空气开关时，采用熔断器与自动空气开关的组合方式具有既经济又简单的优点。

1)熔断器安－秒特性曲线应位于自动空气开关脱扣器跳闸曲线上方，并保持足够的距离（见图1）。

2)当系统短路电流超过自动空气开关的额定分断能力时，应使其曲线在稍小于自动空气开关额定分断能力的点上与自动空气开关瞬时短路脱扣器的跳闸曲线相交，以保证在较小短路电流时，自动空气开关跳闸，在较大的超过自动空气开关额定分断能力的短路电流情况下，由熔断器来分断。

附件1 空开级差配合要求注：本内容参考《南方电网公司变电站直流电源系统技术规范》（2012年修订）1 直流电源系统支路直流熔断器和直流断路器级差配合原则如下：1.1 变电站所有直流负荷必须带直流保护电器。

根据工程具体情况，可采用直流熔断器，甚至熔断器和直流断路器混用，但应注意上下级之间的配合。

当直流断路器与熔断器配合时，应考虑动作特性的不同，对级差做适当调整。

直流断路器下一级不宜再接熔断器。

1.2 上、下级均为直流断路器的，额定电流宜按照4级及以上电流级差选择配合。

1.3 蓄电池出口为熔断器，下级为直流断路器的，宜按照2倍及以上额定电流选择级差配合。

1.4 变电站内设置直流保护电器的级数不宜超过4级。

1.5 500kV变电站当设置直流分电屏时，直流主馈电屏宜采用塑壳式直流断路器。

2 直流电源系统的直流断路器、熔断器典型配置方案推荐如下：2.1 300Ah蓄电池出口可采用额定电流315A的熔断器；500Ah蓄电池出口可采用额定电流400A的熔断器；800Ah蓄电池出口可采用额定电流630A的熔断器。

2.2 60A充电装置总输出可采用额定电流80A的直流断路器；80A 充电装置总输出可采用额定电流100A的直流断路器；120A充电装置总输出可采用额定电流160A的直流断路器。

2.3 保护装置、测控装置、故障录波、PMU、安全自动装置等二次设备和断路器控制回路宜采用额定电流不大于6A直流断路器。

资料性附录附录1熔断器－自动空气开关的特性配合当预期的短路电流较大、且超过自动空气开关的额定分断能力时，或系统短路电流过大没有可供选择的自动空气开关时，采用熔断器与自动空气开关的组合方式具有既经济又简单的优点。

1)熔断器安－秒特性曲线应位于自动空气开关脱扣器跳闸曲线上方，并保持足够的距离（见图1）。

2)当系统短路电流超过自动空气开关的额定分断能力时，应使其曲线在稍小于自动空气开关额定分断能力的点上与自动空气开关瞬时短路脱扣器的跳闸曲线相交，以保证在较小短路电流时，自动空气开关跳闸，在较大的超过自动空气开关额定分断能力的短路电流情况下，由熔断器来分断。

直流电源回路级差配合的分析目前运行中的直流电源系统存在的主要问题之一、也是最棘手、最迫切的需要解决的问题，就是如何面对诸多厂家、诸多型号的直流接地断路器如何选择、以及直流断路器级差怎么配合及动作选择性的如何确定，在这里做简要介绍：1.1直流断路器的作用直流断路是指能够接通、承载及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路条件下（过载、短路）接通、承载一定时间和分段电流的开关电器，称为断路器。

当短路故障出现时，要求断路器快速、准确的将故障从系统中切除，将故障缩小到最小范围，即不能拒动、也不能误动、更不能越级。

我过在20世纪60年代、七十年代也称自动开关、空气开关和空气断路器。

1.2直流断路器的保护类别目前国内常见直流断路器有两类即A类保护断路器和B类保护断路器：A类保护断路器为两段保护特性的断路器（即：过载长延时间保护+短路瞬间保护）。

“在短路情况下，断路器无明确指明用作串联在负载侧另一短路保护装置的选择性保护；即在短路情况下，选择性保护无人为的短延时，因而不要求额定短时耐受电流”。

B类保护断路器为三段保护特性的断路器（即：过载长延时保护+短路短延时保护+短路瞬间保护）。

“在短路情况下，断路器明确在用作串联在负载侧另一短路保护装置的选择性保护；即在短路情况下，选择性保护有人为的短延时（可调节），这类断路器具有要求额定短时耐受电流”。

1.3直流断路器保护动作特性面对大小不同的异常（过载）和短路故障电流，断路器应该在不同的时间内将故障回路从直流电源系统中切除，其表现形式为以下三种保护动作方式：A过载（长延时）保护：当故障电流相对比较小时，主要是防止供电线路或电缆发热进而造成绝缘破坏甚至起火，但同时考虑电缆具备一定的短时耐受能力及过载连续供电能力，断路器应当经过一段时间的延时后（长延时）再切除故障回路，这种保护方式为过载（长延时保护按反应时限动作原理）保护。

B短路短延时保护：当故障电流相对比较大时为一般短路电流时，为了防止越级保护带来的事故面扩大，保证故障电流仅仅由距离故障点最近的断路器来切除，有时要求上级断路器在遭遇短路电流时，经过一定时间的短延时（一般为毫秒级）后再动作。