變電站直流系統保護級差配合策略初探

田玲

摘 要：文章就500kv變電站中的綜保裝置的相關問題進行討論，主要是對變電站的直流系統保護級差配合的相關問題進行分析，對直流系統保護定值等問題進行闡述，并根據目前我國變電站直流系統保護極差配合中存在的問題給出幾點建議和意見。

關鍵詞：變電站；直流系統；保護極差配合；策略

1 引言

根據目前我國現有科技發展狀況，變電站中所使用的對電力系統進行保護的設施都是直流斷路器，以此來及時的解決電路中存在的問題，因此有關直流系統保護級差配合是尤為重要的，這對于保障整個電力系統的安全運行是尤為重要的，有關變電站直流系統保護極差配合的研究一直以來也都是我國電力系統研究的重點。

2 變電站的直流系統配置及定值

2.1 在目前我國的變電站中，對電力系統進行監測保護的系統配置主要有以下幾個方面：構建直流系統保護網絡，通過雙母線分段模式的形式在直流母線上安置聯絡電器。通過蓄電池來對直流系統進行供電，一般都采用閥控式密封鉛酸蓄電池。蓄電池一般都采用高頻開關充電裝置來對其進行充電，以維持直流系統的持續運行，并且普遍都配備有備用的充電裝置，以防設備發生故障而影響系統的運行。

2.2 直流系統保護定值

保護定值設定時首先要在直流系統中設置熔斷器，熔斷器的額定電流要求為蓄電池1h時所能夠釋放的電流進行設定。為了保證直流系統能夠安全的持續運行，可以再實際值之上比其高出一級，但是要保證熔斷器不會失去其熔斷性能而不能夠實現保護目的。對于充電設備的回路中，同樣要求在回路中設置有熔斷器，而且要求充電裝置的輸出電流大于或者等于電流的可靠系數。

在高壓盤的分屏回路中，首先要在電路中設置斷路器，斷路器的電流應為控制電流、保護電流和信號電流三者之和的0.8倍，而其中的額定電流要求大于高壓盤中斷路器的額定電流。在高壓盤中的負荷回路中同樣也要求安裝有斷路器，而其額定電流則要求為所有零部件的額定電流之和。

在高壓盤的屏幕設備中的保護、測量、控制等部分的斷路器同樣要求斷路器的電流應為控制電流、保護電流和信號電流三者之和的0.8倍，為了能夠保證斷路器的速度能夠在系統發生故障時及時的動作，可以通過下一級的短路電流進行計算得出整定值。在高壓盤的負荷屏中，要求配電盤以及其他部件的額定電流之和能夠根據用電負荷進行選擇，并且不小于控制電流和保護電流之和。

在第四級保護裝置中要求設置有直流斷路器，并且根據負荷中所能夠流過的最大電流值進行整定，在系統中所裝設的微機設備的功率不能夠超過90W，所以說在第四級保護中的額定電流可以選擇為3A左右。

3 直流系統中的電流計算

3.1 蓄電池的電阻和電流計算

變電站直流系統中所使用的蓄電池在充滿電之后首先要對其進行靜置處理，以此來保證蓄電池的電壓能夠處于一個比較穩定的狀態，在蓄電池中的電壓穩定之后再對其進行開路電壓的測量，并且對蓄電池進行大電流沖擊來進行蓄電池放電，可以通過示波器來對蓄電池的放電狀況進行監測，根據示波器在0.05、0.1、0.5以及1秒這四個時間段中放電所形成的電流以及電壓情況，在根據蓄電池的電阻計算公式我們可以得知蓄電池的內阻。

蓄電池的短路電流的計算可以通過端子短路的方式來實現，蓄電池的短路電流計算公式為電壓與蓄電池的內阻和外阻之和的商，而在蓄電池的短路電流計算通過直流系統中的母線短路進行計算的時候，則要用母線短路電流計算公式對短路電流進行計算，即為n個蓄電池的電壓與n個蓄電池內阻、外阻的和母線系統中的電纜阻止之和的商。

3.2 蓄電池的短路電流計算

蓄電池的短路電流計算時有關電纜阻止可以通過表1對照得出。

4 變電站直流系統保護極差的特性分析

根據筆者多年的從業經驗，有關直流系統保護極差的特性有如下幾點見解，由于蓄電池的短路電流計算中我們可以發現斷流電流都處于160A以上的范圍內，而在蓄電池的三級保護以及四級保護兩個階段中都是出于比較獨立的狀態，這兩個等級配合起來是比較困難的。從變電站直流系統保護極差的二級保護和三級保護之間的關系來看，在設備的電流在1000A以上的時候，很容易導致直流系統保護裝置由于電流過大而不能夠根據保護需求而發生動作，而且在系統中二級保護占有比較多的負荷，保護系統動作時相應需要的時間也就比較長，所以一般都采用三段式直流斷路器。

相反通過一級保護和二級保護之間的動作值我們可以發現，二級保護的短路電流相比于一級保護的電流其額定電流要小于其十倍，所以說這兩級保護系統在配合上是比較合理的。根據蓄電池的短路電流計算我們可以知道，在變電站直流保護系統中所選用的蓄電池要求為400A，由于直流保護系統中的上下級之間的配合是十分重要的，由于電流比較大則很容易導致熔斷器不能夠及時的動作而達到保護的目的。

5 問題及解決辦法

5.1 由于直流系統保護級差的二三級保護不能夠很好的配合，筆者建議采用三段式熔斷器來避免設備不動作而影響電力系統的安全運行。在二三級保護的熔斷器安裝不符合安全距離時，由于短路電流很容易由于電流差比較小而導致脫口延時，所以對于三級保護可以通過短路延時保護的措施來保證設備在短期的延長時間中能夠發生動作。

5.2 在直流系統保護極差的配合中由于所使用的斷路器比較多，因此要注重選擇同種類型的斷路器的使用，切不可在同一系統中出現交、直流斷路器混合使用的錯誤方式，在相同的整定值時，要求直流斷路器的倍數為額定值的1.5倍。而且根據交直流斷路器的交、直流斷路器的消弧原理我們可以知道兩者之間是完全不同的，也就是說直流斷路器在消弧之后也會保持有一定的電壓，但是交流斷路器則可以可靠地將電弧消除，這樣就很容易導致保護裝置出現越級動作的問題。

5.3 在直流保護系統中的額定電流是可以通過饋線的電流量計算而得的，這樣便能夠有效的保證系統能夠安全的進行系統供電。不過由于變電站直流系統保護極差的特性關系，為了能夠保證變電站的直流系統能夠在上下級差選擇時有一定的選擇性，可以在允許范圍內釋放的升高直流系統的額定電流。

6 結束語

變電站直流系統保護極差配合是一個十分重要的工作，本文中所討論的幾點內容是筆者多年的工作經驗所得，具體的設計辦法還需要根據現場的實際情況進行綜合考慮，不能夠以點概面的進行問題討論，希望本文能夠對電氣工作者能夠有所幫助。

參考文獻

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