在直流回路中，熔斷器、斷路器是直流系統(tǒng)各出線過流和短路故障主要的保護(hù)元件，可作為饋線回路供電網(wǎng)絡(luò)斷開和隔離之用，其選型和動(dòng)作值整定是否適當(dāng)以及上下級(jí)之間是否具有保護(hù)的選擇性配合，直接關(guān)系到能否把系統(tǒng)的故障限制在最小范圍內(nèi)，這對(duì)防止系統(tǒng)破壞、事故擴(kuò)大和主設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞至關(guān)重要。因此，加強(qiáng)熔斷器、 斷路器選擇及配置的準(zhǔn)確性，對(duì)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性具有重要意義。
1 級(jí)差配合存在的主要問題
由于變電站直流系統(tǒng)供電內(nèi)容多，回路分布廣，在一個(gè)直流網(wǎng)絡(luò)中往往有許多支路需要設(shè)置斷路器或熔斷器進(jìn)行保護(hù)，并往往分成三級(jí)或四級(jí)串聯(lián)，這就存在著正確選擇保護(hù)方案和保護(hù)上下級(jí)之間的配合問題。
1.1 交直流斷路器混用
由于交、直流的燃弧及熄弧過程不同，額定值相同的交直流斷路器開斷直流電源的能力并不完全一樣，用交流斷路器代替直流斷路器或交、直流斷路器混用是保護(hù)越級(jí)誤動(dòng)的主要原因之一。
斷路器瞬時(shí)動(dòng)作采用磁脫扣原理，判據(jù)為通過的電流峰值，斷路器標(biāo)定的額定值為有效值，而交流電的峰值高于有效值，在相同定值下，在直流回路中交流斷路器實(shí)際額定值高于直流斷路器。另外，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不能有效、可靠地熄滅直流電弧，容易造成上級(jí)越級(jí)動(dòng)作。
1.2 熔斷器質(zhì)量及參數(shù)問題
各生產(chǎn)廠家提供的熔斷器技術(shù)數(shù)據(jù)是在產(chǎn)品型式試驗(yàn)時(shí)得到的，且校驗(yàn)熔斷器的分?jǐn)嗄芰κ窃诮涣麟娫粗芷诜至坑行е迪伦龅模垠w動(dòng)作選擇配合特性曲線也是交流安秒特性曲線。這與變電站直流系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)的實(shí)際情況有一定差距。
各熔斷器廠家及設(shè)計(jì)手冊(cè)提供的級(jí)差配合是按同一型號(hào)、同熔體材料確定上、下級(jí)差，從而保證滿足選擇性的，當(dāng)回路中有不同類型的熔斷器時(shí)，熔斷器之間的級(jí)差配合更應(yīng)引起高度重視。同時(shí)，由于目前低壓電器生產(chǎn)廠家較多，不能完全保證產(chǎn)品質(zhì)量，所以即使同一廠家、同一型號(hào)的熔體，其參數(shù)也有一定的分散性。
1.3 上、下級(jí)間的額定值級(jí)差選擇不當(dāng)
熔斷器采用熱效應(yīng)原理，而斷路器是磁效應(yīng)與熱效應(yīng)相結(jié)合，安秒特性曲線不同，配合級(jí)差也不同。對(duì)于斷路器之間、斷路器與熔斷器之間的級(jí)差配合不應(yīng)照搬熔斷器間的配合規(guī)定。
2 熔斷器、直流斷路器級(jí)差配置現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
為了適應(yīng)新頒DL/T5044-2003《電力工程直魃杓萍際豕娉獺?以下簡(jiǎn)稱設(shè)計(jì)規(guī)程)有關(guān)規(guī)定，驗(yàn)證變電站直流系統(tǒng)中斷路器和熔斷器幾種典型的級(jí)差配置方案是否滿足選擇性保護(hù)的要求，探索直流斷路器之間的級(jí)差配合、直流斷路器與熔斷器的配合及其上下級(jí)之間的選擇配置，選擇了石家莊供電公司所轄變電站直流系統(tǒng)中部分直流斷路器、熔斷器的典型保護(hù)級(jí)差配合方案進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并對(duì)具備延時(shí)功能的三段式直流斷路器也進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，確認(rèn)了實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)的配合條件。
2.1 短路電流的選取
按照直流斷路器及熔斷器安裝現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的最大短路電流，將試驗(yàn)元件串聯(lián)安裝進(jìn)行短路試驗(yàn)。為保證試驗(yàn)電流高于現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的最大短路電流，增加了適當(dāng)裕度，短路電流選取結(jié)果為：
a.300 Ah及200 Ah蓄電池組，對(duì)于合閘饋出線電纜短路故障，短路電流選2 000 A。
b.100 Ah蓄電池組，對(duì)于合閘饋出線電纜短路故障，短路電流選1000 A。
c.控制、保護(hù)回路末端熔斷器或直流斷路器出口短路，短路電流選200 A。
2.2 試驗(yàn)方案及結(jié)果
經(jīng)對(duì)變電站直流系統(tǒng)安裝使用的保護(hù)電器進(jìn)行調(diào)查，按照設(shè)計(jì)規(guī)程有關(guān)規(guī)定，確定出熔斷器—熔斷器、斷路器—熔斷器、熔斷器—斷路器、斷路器—斷路器4類12項(xiàng)試驗(yàn)方案。試驗(yàn)結(jié)果見表1。
