變電站直流系統(tǒng)保護(hù)級(jí)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(guān)問題進(jìn)行討論，主要是對(duì)變電站的直流系統(tǒng)保護(hù)級(jí)差配合的相關(guān)問題進(jìn)行分析，對(duì)直流系統(tǒng)保護(hù)定值等問題進(jìn)行闡述，并根據(jù)目前我國(guó)變電站直流系統(tǒng)保護(hù)極差配合中存在的問題給出幾點(diǎn)建議和意見。

關(guān)鍵詞：變電站；直流系統(tǒng)；保護(hù)極差配合；策略

1 引言

根據(jù)目前我國(guó)現(xiàn)有科技發(fā)展?fàn)顩r，變電站中所使用的對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的設(shè)施都是直流斷路器，以此來及時(shí)的解決電路中存在的問題，因此有關(guān)直流系統(tǒng)保護(hù)級(jí)差配合是尤為重要的，這對(duì)于保障整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行是尤為重要的，有關(guān)變電站直流系統(tǒng)保護(hù)極差配合的研究一直以來也都是我國(guó)電力系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。

2 變電站的直流系統(tǒng)配置及定值

2.1 在目前我國(guó)的變電站中，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)保護(hù)的系統(tǒng)配置主要有以下幾個(gè)方面：構(gòu)建直流系統(tǒng)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，通過雙母線分段模式的形式在直流母線上安置聯(lián)絡(luò)電器。通過蓄電池來對(duì)直流系統(tǒng)進(jìn)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(guān)充電裝置來對(duì)其進(jìn)行充電，以維持直流系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行，并且普遍都配備有備用的充電裝置，以防設(shè)備發(fā)生故障而影響系統(tǒng)的運(yùn)行。

2.2 直流系統(tǒng)保護(hù)定值

保護(hù)定值設(shè)定時(shí)首先要在直流系統(tǒng)中設(shè)置熔斷器，熔斷器的額定電流要求為蓄電池1h時(shí)所能夠釋放的電流進(jìn)行設(shè)定。為了保證直流系統(tǒng)能夠安全的持續(xù)運(yùn)行，可以再實(shí)際值之上比其高出一級(jí)，但是要保證熔斷器不會(huì)失去其熔斷性能而不能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)目的。對(duì)于充電設(shè)備的回路中，同樣要求在回路中設(shè)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(shù)。

在高壓盤的分屏回路中，首先要在電路中設(shè)置斷路器，斷路器的電流應(yīng)為控制電流、保護(hù)電流和信號(hào)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(fù)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(shè)備中的保護(hù)、測(cè)量、控制等部分的斷路器同樣要求斷路器的電流應(yīng)為控制電流、保護(hù)電流和信號(hào)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(tǒng)發(fā)生故障時(shí)及時(shí)的動(dòng)作，可以通過下一級(jí)的短路電流進(jìn)行計(jì)算得出整定值。在高壓盤的負(fù)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(jù)用電負(fù)荷進(jìn)行選擇，并且不小于控制電流和保護(hù)電流之和。

在第四級(jí)保護(hù)裝置中要求設(shè)置有直流斷路器，并且根據(jù)負(fù)荷中所能夠流過的最大電流值進(jìn)行整定，在系統(tǒng)中所裝設(shè)的微機(jī)設(shè)備的功率不能夠超過90W，所以說在第四級(jí)保護(hù)中的額定電流可以選擇為3A左右。

3 直流系統(tǒng)中的電流計(jì)算

3.1 蓄電池的電阻和電流計(jì)算

變電站直流系統(tǒng)中所使用的蓄電池在充滿電之后首先要對(duì)其進(jìn)行靜置處理，以此來保證蓄電池的電壓能夠處于一個(gè)比較穩(wěn)定的狀態(tài)，在蓄電池中的電壓穩(wěn)定之后再對(duì)其進(jìn)行開路電壓的測(cè)量，并且對(duì)蓄電池進(jìn)行大電流沖擊來進(jìn)行蓄電池放電，可以通過示波器來對(duì)蓄電池的放電狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)示波器在0.05、0.1、0.5以及1秒這四個(gè)時(shí)間段中放電所形成的電流以及電壓情況，在根據(jù)蓄電池的電阻計(jì)算公式我們可以得知蓄電池的內(nèi)阻。

蓄電池的短路電流的計(jì)算可以通過端子短路的方式來實(shí)現(xiàn)，蓄電池的短路電流計(jì)算公式為電壓與蓄電池的內(nèi)阻和外阻之和的商，而在蓄電池的短路電流計(jì)算通過直流系統(tǒng)中的母線短路進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，則要用母線短路電流計(jì)算公式對(duì)短路電流進(jìn)行計(jì)算，即為n個(gè)蓄電池的電壓與n個(gè)蓄電池內(nèi)阻、外阻的和母線系統(tǒng)中的電纜阻止之和的商。

3.2 蓄電池的短路電流計(jì)算

蓄電池的短路電流計(jì)算時(shí)有關(guān)電纜阻止可以通過表1對(duì)照得出。

4 變電站直流系統(tǒng)保護(hù)極差的特性分析

根據(jù)筆者多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，有關(guān)直流系統(tǒng)保護(hù)極差的特性有如下幾點(diǎn)見解，由于蓄電池的短路電流計(jì)算中我們可以發(fā)現(xiàn)斷流電流都處于160A以上的范圍內(nèi)，而在蓄電池的三級(jí)保護(hù)以及四級(jí)保護(hù)兩個(gè)階段中都是出于比較獨(dú)立的狀態(tài)，這兩個(gè)等級(jí)配合起來是比較困難的。從變電站直流系統(tǒng)保護(hù)極差的二級(jí)保護(hù)和三級(jí)保護(hù)之間的關(guān)系來看，在設(shè)備的電流在1000A以上的時(shí)候，很容易導(dǎo)致直流系統(tǒng)保護(hù)裝置由于電流過大而不能夠根據(jù)保護(hù)需求而發(fā)生動(dòng)作，而且在系統(tǒng)中二級(jí)保護(hù)占有比較多的負(fù)荷，保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)相應(yīng)需要的時(shí)間也就比較長(zhǎng)，所以一般都采用三段式直流斷路器。

相反通過一級(jí)保護(hù)和二級(jí)保護(hù)之間的動(dòng)作值我們可以發(fā)現(xiàn)，二級(jí)保護(hù)的短路電流相比于一級(jí)保護(hù)的電流其額定電流要小于其十倍，所以說這兩級(jí)保護(hù)系統(tǒng)在配合上是比較合理的。根據(jù)蓄電池的短路電流計(jì)算我們可以知道，在變電站直流保護(hù)系統(tǒng)中所選用的蓄電池要求為400A，由于直流保護(hù)系統(tǒng)中的上下級(jí)之間的配合是十分重要的，由于電流比較大則很容易導(dǎo)致熔斷器不能夠及時(shí)的動(dòng)作而達(dá)到保護(hù)的目的。

5 問題及解決辦法

5.1 由于直流系統(tǒng)保護(hù)級(jí)差的二三級(jí)保護(hù)不能夠很好的配合，筆者建議采用三段式熔斷器來避免設(shè)備不動(dòng)作而影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。在二三級(jí)保護(hù)的熔斷器安裝不符合安全距離時(shí)，由于短路電流很容易由于電流差比較小而導(dǎo)致脫口延時(shí)，所以對(duì)于三級(jí)保護(hù)可以通過短路延時(shí)保護(hù)的措施來保證設(shè)備在短期的延長(zhǎng)時(shí)間中能夠發(fā)生動(dòng)作。

5.2 在直流系統(tǒng)保護(hù)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(tǒng)中出現(xiàn)交、直流斷路器混合使用的錯(cuò)誤方式，在相同的整定值時(shí)，要求直流斷路器的倍數(shù)為額定值的1.5倍。而且根據(jù)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(huì)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(dǎo)致保護(hù)裝置出現(xiàn)越級(jí)動(dòng)作的問題。

5.3 在直流保護(hù)系統(tǒng)中的額定電流是可以通過饋線的電流量計(jì)算而得的，這樣便能夠有效的保證系統(tǒng)能夠安全的進(jìn)行系統(tǒng)供電。不過由于變電站直流系統(tǒng)保護(hù)極差的特性關(guān)系，為了能夠保證變電站的直流系統(tǒng)能夠在上下級(jí)差選擇時(shí)有一定的選擇性，可以在允許范圍內(nèi)釋放的升高直流系統(tǒng)的額定電流。

6 結(jié)束語

變電站直流系統(tǒng)保護(hù)極差配合是一個(gè)十分重要的工作，本文中所討論的幾點(diǎn)內(nèi)容是筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)所得，具體的設(shè)計(jì)辦法還需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮，不能夠以點(diǎn)概面的進(jìn)行問題討論，希望本文能夠?qū)﹄姎夤ぷ髡吣軌蛴兴鶐椭?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]劉毅周，雒維，陳國(guó)通.直流系統(tǒng)保護(hù)電器級(jí)差配合的研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011（2）.

[2]王素華，彭向陽，韓瀟.變電站直流電源系統(tǒng)改造問題分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010（17）.

[3]李維軍.直流電源系統(tǒng)保護(hù)元件的特性與級(jí)差配合[J].經(jīng)濟(jì)師，2010（7）.