二次控制電源的級(jí)差整定原則

楊大勇 于浩 楊洪慶

摘要：在供電系統(tǒng)中，由于變電所二次直流系統(tǒng)的供電負(fù)載多，回路分布廣，在一個(gè)直流網(wǎng)路中往有許多支路需要設(shè)置斷路器或熔斷器來(lái)進(jìn)行保護(hù)，并往往分三至四級(jí)串聯(lián)，這就存在著保護(hù)如何正確選型及上下級(jí)之間選擇性保護(hù)的配合問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：二次控制：電源基本要求

1.三至四級(jí)串聯(lián)，這就存在著保護(hù)如何正確選型及上下級(jí)之間選擇性保護(hù)的配合問(wèn)題。為這些電氣設(shè)備提供控制、保護(hù)、信號(hào)和操作電源的直流系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就必須提到個(gè)新的高度。因此，級(jí)差配合問(wèn)題就成為二次直流系統(tǒng)運(yùn)行中一個(gè)比較關(guān)鍵的問(wèn)題。

1.1規(guī)范及一般性導(dǎo)則

供電系統(tǒng)安全重在預(yù)防，非常重視保護(hù)電器的選擇和級(jí)差配合問(wèn)題，在國(guó)標(biāo)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及各類管理規(guī)范都做出了相應(yīng)的規(guī)定：

1、DL/T5044—2004《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中的第 6.1 條：保護(hù)規(guī)定采用直流斷路器或熔斷器。當(dāng)熔斷器在上而直流斷路器在下時(shí)，熔斷器為直流斷路器額定電流的 2 倍及以上;而直流斷路器上而熔斷器在下時(shí)，直流斷路器額定電流應(yīng)為熔斷器額定電流的 4 倍及以上。第 7.5 條規(guī)定了直流斷路器選擇原則為：經(jīng)受沖擊電流的安全性，級(jí)差配合，斷流能力、選擇性+靈敏度計(jì)算。第 7.6 條規(guī)定了熔斷器選擇原則是：隔離電器、報(bào)警觸點(diǎn)、斷流能力、級(jí)差配合。

1.2國(guó)電發(fā)[2000]589 號(hào)《防止電力生產(chǎn)重大事故的 25 項(xiàng)重點(diǎn)要求》第 13 條防止繼電保護(hù)事故，要求保證繼電保護(hù)操作電源的可靠性。第 20 條防止樞紐變電所全停電事故，直流熔斷器應(yīng)按有關(guān)規(guī)定分級(jí)配置，加強(qiáng)直流熔斷斷器的管理，對(duì)直流熔斷器應(yīng)采用合格的產(chǎn)品，防止因直流熔斷器在正常熔斷而擴(kuò)大事故，第 1.3條防止全廠停電事故，要求加強(qiáng)蓄電池和直流系統(tǒng)（含逆變電源）的維修。

1.4國(guó)網(wǎng)公司文件《預(yù)防直流電源系統(tǒng)事故措施》中第 11 條直流系統(tǒng)熔斷器應(yīng)分級(jí)配置，上下級(jí)熔體應(yīng)滿足選擇性配合要求，使用前宜進(jìn)行安秒特性和動(dòng)作電流抽檢。

1.5國(guó)網(wǎng)公司文件《直流電源系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中 5.3.2.2 條直流回路中嚴(yán)禁使用交流空氣斷路器;當(dāng)使用交直流兩用空氣斷路器時(shí)，其性能必須滿足開斷直流回路短路電流和動(dòng)作選擇性的要求。5.3.2.5 條直流空氣斷路器、熔斷器應(yīng)具有安-秒特性曲線，上下級(jí)應(yīng)大于 2 級(jí)的配合級(jí)差，并應(yīng)滿足動(dòng)作選擇性的要求。5.3.2.6 條直流電源系統(tǒng)中應(yīng)防止同一條支路中熔斷器與空氣斷路器混用，尤其不應(yīng)在空氣斷路器的上級(jí)使用熔斷器，防止在回路故障時(shí)失去動(dòng)作選擇性。

2 國(guó)網(wǎng)公司文件《直流電源系統(tǒng)技術(shù)監(jiān)督規(guī)定》中第 27 條應(yīng)加強(qiáng)直流系統(tǒng)熔斷器的管理，熔斷器應(yīng)按有關(guān)規(guī)定分級(jí)配置;自動(dòng)空氣斷路器使用前應(yīng)進(jìn)行特性和動(dòng)作電流抽查。國(guó)網(wǎng)公司文件《直流電源系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)范》中第 12 條直流熔斷器和空氣斷路器應(yīng)釆用質(zhì)量合格的產(chǎn)品，其熔斷體或定值應(yīng)按有關(guān)規(guī)定分級(jí)配置和整定，并定期進(jìn)行核對(duì)，防止因其不正確動(dòng)作而擴(kuò)大事故。上述標(biāo)準(zhǔn)的理解和執(zhí)行尚有不完善和困難之處，而對(duì)空氣開關(guān)和熔斷器進(jìn)行安秒特性和動(dòng)作電流抽檢工作比較困難。級(jí)差配合事故還是不斷出現(xiàn)，直流電源己經(jīng)影響了供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，不應(yīng)只從標(biāo)準(zhǔn)中找解決方法，而應(yīng)該根據(jù)具體情況做些工作。

2.1 二次控制電源基本概念

變電所的用電一般應(yīng)設(shè)置專門的變壓器供電，這種變壓器稱為所用變壓器，簡(jiǎn)稱所用變。變電所的負(fù)荷主要有照明、生活區(qū)用電、事故照明、操作電源用電等，上述負(fù)荷一般分別設(shè)置供電回路。

為保證控制電源的供電可靠性，所用變壓器一般必須設(shè)置兩臺(tái)，互為備用，沈陽(yáng)地鐵供電系統(tǒng)分別在 35kV I、II 母線上各設(shè)置了一臺(tái) 35kV/0.4kV 所用變。供電系統(tǒng)必須具備安全可靠的控制電源。控制電源一般分為兩類：一類是直流電源，一類是交流電源。由于直流電源獨(dú)立于交流動(dòng)力電源系統(tǒng)之外，不受交流電源系統(tǒng)事故的影響，具有安全可靠、運(yùn)行維護(hù)方便等特點(diǎn)，從而得到廣泛應(yīng)用，特別是對(duì)可靠性要求較高的電氣設(shè)備，直流電源幾乎是唯一可供選擇的控制電源。當(dāng)前，由閥控式密封鉛酸蓄電池、高頻開關(guān)整流器、直流電源監(jiān)控裝置、直流斷路器或熔斷器構(gòu)成的直流電源系統(tǒng)，已經(jīng)成為供電系統(tǒng)變電所不可缺少的必要裝備。正常運(yùn)行時(shí)，直流系統(tǒng)為斷路器提供合閘電源，為繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、通訊等提供直流電源;故障時(shí)，特別是交流電源中斷的情況下，直流系統(tǒng)為繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、斷路器的合跳鬧、事故照明提供安全可靠的直流電源。這是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和斷路器正確動(dòng)作的基本保證。因此，加強(qiáng)熔斷器、斷路器的選擇和配置的正確性，對(duì)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性具有重要的意義。

2.2 二次控制電源基本要求

1、應(yīng)保證供電的可靠性，最好裝設(shè)獨(dú)立的直流操作電源，以免交流系統(tǒng)故障時(shí)，影響操作電源的正常供電。

2、應(yīng)具有足夠的容量，以保證正常運(yùn)行時(shí)，控制電源母線電壓波動(dòng)范圍小于±5%額定值;若電壓過(guò)髙，容易使長(zhǎng)期帶電的二次設(shè)備（例如繼電保護(hù)裝置及指示燈等）過(guò)熱而損壞;若電壓過(guò)低，可能使斷路器、保護(hù)裝置等設(shè)備不能正常工作。

3、蓄電池的容量應(yīng)足夠大，以保證在浮充設(shè)備因故停運(yùn)而其單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，能維持繼電保護(hù)及控制回路的正常運(yùn)行。此外，還應(yīng)保證亊故發(fā)生后能可靠切除斷路器及維持直流動(dòng)力設(shè)備的正常運(yùn)行，并有一定的冗余度。

4、充電設(shè)備穩(wěn)定可靠，能滿足各種充電方式的要求，并有一定的冗余度。

5、直流系統(tǒng)的接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單可靠，便于運(yùn)行及維爐，并能滿足繼電保護(hù)裝置及控制回路供電可寒性要求。

6、具有完善的異常、事故報(bào)警系統(tǒng)及直流電源分級(jí)保護(hù)系統(tǒng)。當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生異常或運(yùn)行參數(shù)越限時(shí)，能發(fā)出報(bào)瞥信號(hào);當(dāng)直流系統(tǒng)某一支路發(fā)生短路故障時(shí)，能快速而有選擇性地切除故障饋線，而不影響其他直流回路的正常運(yùn)行。

2.3 二次控制電源級(jí)差應(yīng)用情況

由于直流短路電流的滅弧比交流困難，不像交流電流有過(guò)零的特征，容易熄弧，所以直流幵關(guān)的開斷距離要大于交流開關(guān)。為更好的提供滅弧能力，在開關(guān)的消弧槽內(nèi)附加了恒定磁場(chǎng)，它可與直流電弧作用在滅弧室內(nèi)，使之更容易滅弧，因此直流斷路器的接入是有極性的，不能接反。因交流斷路器與直流斷路器滅弧原理不同，交流斷路器用于直流回路中不能有效、可靠地熄滅直流電弧，容易造成上下級(jí)越級(jí)動(dòng)作，這種情況在 DC1500V 控制電源系統(tǒng)中曾經(jīng)發(fā)生過(guò)。由于直流斷路器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，切斷直流電弧快速，分?jǐn)嘀笜?biāo)髙，限流作用明顯，直流斷路器的瞬時(shí)脫扣動(dòng)作的安秒特性比熔斷器的熔斷特性和選擇性、經(jīng)濟(jì)性都優(yōu)越，可明顯簡(jiǎn)化保護(hù)，便于維護(hù)管理和提高了直流電源系統(tǒng)的可靠性。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，直流電源保護(hù)電器的選擇，首先要研究各種保護(hù)電器的特性，然后從系統(tǒng)上研究級(jí)差配合的問(wèn)題，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)的管理，達(dá)到安全運(yùn)行的目的。最后還要強(qiáng)調(diào)一下，直流系統(tǒng)和交流系統(tǒng)為兩個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)。直流為不接地系統(tǒng)，而交流系統(tǒng)為接地系統(tǒng)。如果直流回路與交流回路共用一根電纜，當(dāng)電纜的直流芯線與交流芯線之間的絕緣損壞時(shí)，交流系統(tǒng)便串入直流系統(tǒng)，使直流系統(tǒng)接地。在電纜內(nèi)部由于總之，直流電源保護(hù)電器的選擇，首先要研究各種保護(hù)電器的特性，然后從系統(tǒng)上研究級(jí)差配合的問(wèn)題，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)的管理，達(dá)到安全運(yùn)行的目的。最后還要強(qiáng)調(diào)一下，直流系統(tǒng)和交流系統(tǒng)為兩個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)。直流為不接地系統(tǒng)，而交流系統(tǒng)為接地系統(tǒng)。如果直流回路與交流回路共用一根電纜，當(dāng)電纜中的直流芯線與交流芯線之間的絕緣損壞時(shí)，交流系統(tǒng)便串入直流系統(tǒng)，使直流系統(tǒng)接地。在電纜內(nèi)部由于交、直流系統(tǒng)互串引起的直流接地很難檢查及處理。交、直流系統(tǒng)互串引起的直流接地很難檢查及處理。