二次控制电源的级差整定原则

杨大勇 于浩 杨洪庆

摘要：在供电系统中，由于变电所二次直流系统的供电负载多，回路分布广，在一个直流网路中往有许多支路需要设置断路器或熔断器来进行保护，并往往分三至四级串联，这就存在着保护如何正确选型及上下级之间选择性保护的配合问题。

关键词：二次控制：电源基本要求

1.三至四级串联，这就存在着保护如何正确选型及上下级之间选择性保护的配合问题。为这些电气设备提供控制、保护、信号和操作电源的直流系统的安全、可靠、经济运行就必须提到个新的高度。因此，级差配合问题就成为二次直流系统运行中一个比较关键的问题。

1.1规范及一般性导则

供电系统安全重在预防，非常重视保护电器的选择和级差配合问题，在国标、行业标准及各类管理规范都做出了相应的规定：

1、DL/T5044—2004《电力工程直流系统设计技术规程》中的第 6.1 条：保护规定采用直流断路器或熔断器。当熔断器在上而直流断路器在下时，熔斷器为直流断路器额定电流的 2 倍及以上;而直流断路器上而熔断器在下时，直流断路器额定电流应为熔断器额定电流的 4 倍及以上。第 7.5 条规定了直流断路器选择原则为：经受冲击电流的安全性，级差配合，断流能力、选择性+灵敏度计算。第 7.6 条规定了熔断器选择原则是：隔离电器、报警触点、断流能力、级差配合。

1.2国电发[2000]589 号《防止电力生产重大事故的 25 项重点要求》第 13 条防止继电保护事故，要求保证继电保护操作电源的可靠性。第 20 条防止枢纽变电所全停电事故，直流熔断器应按有关规定分级配置，加强直流熔断断器的管理，对直流熔断器应采用合格的产品，防止因直流熔断器在正常熔断而扩大事故，第 1.3条防止全厂停电事故，要求加强蓄电池和直流系统（含逆变电源）的维修。

1.4国网公司文件《预防直流电源系统事故措施》中第 11 条直流系统熔断器应分级配置，上下级熔体应满足选择性配合要求，使用前宜进行安秒特性和动作电流抽检。

1.5国网公司文件《直流电源系统技术标准》中 5.3.2.2 条直流回路中严禁使用交流空气断路器;当使用交直流两用空气断路器时，其性能必须满足开断直流回路短路电流和动作选择性的要求。5.3.2.5 条直流空气断路器、熔断器应具有安-秒特性曲线，上下级应大于 2 级的配合级差，并应满足动作选择性的要求。5.3.2.6 条直流电源系统中应防止同一条支路中熔断器与空气断路器混用，尤其不应在空气断路器的上级使用熔断器，防止在回路故障时失去动作选择性。

2 国网公司文件《直流电源系统技术监督规定》中第 27 条应加强直流系统熔断器的管理，熔断器应按有关规定分级配置;自动空气断路器使用前应进行特性和动作电流抽查。国网公司文件《直流电源系统运行规范》中第 12 条直流熔断器和空气断路器应釆用质量合格的产品，其熔断体或定值应按有关规定分级配置和整定，并定期进行核对，防止因其不正确动作而扩大事故。上述标准的理解和执行尚有不完善和困难之处，而对空气开关和熔断器进行安秒特性和动作电流抽检工作比较困难。级差配合事故还是不断出现，直流电源己经影响了供电系统的安全运行，不应只从标准中找解决方法，而应该根据具体情况做些工作。

2.1 二次控制电源基本概念

变电所的用电一般应设置专门的变压器供电，这种变压器称为所用变压器，简称所用变。变电所的负荷主要有照明、生活区用电、事故照明、操作电源用电等，上述负荷一般分别设置供电回路。

为保证控制电源的供电可靠性，所用变压器一般必须设置两台，互为备用，沈阳地铁供电系统分别在 35kV I、II 母线上各设置了一台 35kV/0.4kV 所用变。供电系统必须具备安全可靠的控制电源。控制电源一般分为两类：一类是直流电源，一类是交流电源。由于直流电源独立于交流动力电源系统之外，不受交流电源系统事故的影响，具有安全可靠、运行维护方便等特点，从而得到广泛应用，特别是对可靠性要求较高的电气设备，直流电源几乎是唯一可供选择的控制电源。当前，由阀控式密封铅酸蓄电池、高频开关整流器、直流电源监控装置、直流断路器或熔断器构成的直流电源系统，已经成为供电系统变电所不可缺少的必要装备。正常运行时，直流系统为断路器提供合闸电源，为继电保护及自动装置、通讯等提供直流电源;故障时，特别是交流电源中断的情况下，直流系统为继电保护及自动装置、断路器的合跳闹、事故照明提供安全可靠的直流电源。这是电力系统继电保护、自动装置和断路器正确动作的基本保证。因此，加强熔断器、断路器的选择和配置的正确性，对提高电力系统运行的安全可靠性具有重要的意义。

2.2 二次控制电源基本要求

1、应保证供电的可靠性，最好装设独立的直流操作电源，以免交流系统故障时，影响操作电源的正常供电。

2、应具有足够的容量，以保证正常运行时，控制电源母线电压波动范围小于±5%额定值;若电压过髙，容易使长期带电的二次设备（例如继电保护装置及指示灯等）过热而损坏;若电压过低，可能使断路器、保护装置等设备不能正常工作。

3、蓄电池的容量应足够大，以保证在浮充设备因故停运而其单独运行时，能维持继电保护及控制回路的正常运行。此外，还应保证亊故发生后能可靠切除断路器及维持直流动力设备的正常运行，并有一定的冗余度。

4、充电设备稳定可靠，能满足各种充电方式的要求，并有一定的冗余度。

5、直流系统的接线应力求简单可靠，便于运行及维炉，并能满足继电保护装置及控制回路供电可寒性要求。

6、具有完善的异常、事故报警系统及直流电源分级保护系统。当直流系统发生异常或运行参数越限时，能发出报瞥信号;当直流系统某一支路发生短路故障时，能快速而有选择性地切除故障馈线，而不影响其他直流回路的正常运行。

2.3 二次控制电源级差应用情况

由于直流短路电流的灭弧比交流困难，不像交流电流有过零的特征，容易熄弧，所以直流幵关的开断距离要大于交流开关。为更好的提供灭弧能力，在开关的消弧槽内附加了恒定磁场，它可与直流电弧作用在灭弧室内，使之更容易灭弧，因此直流断路器的接入是有极性的，不能接反。因交流断路器与直流断路器灭弧原理不同，交流断路器用于直流回路中不能有效、可靠地熄灭直流电弧，容易造成上下级越级动作，这种情况在 DC1500V 控制电源系统中曾经发生过。由于直流断路器的结构特点，切断直流电弧快速，分断指标髙，限流作用明显，直流断路器的瞬时脱扣动作的安秒特性比熔断器的熔断特性和选择性、经济性都优越，可明显简化保护，便于维护管理和提高了直流电源系统的可靠性。

3 结束语

总之，直流电源保护电器的选择，首先要研究各种保护电器的特性，然后从系统上研究级差配合的问题，加强运行维护的管理，达到安全运行的目的。最后还要强调一下，直流系统和交流系统为两个相互独立的系统。直流为不接地系统，而交流系统为接地系统。如果直流回路与交流回路共用一根电缆，当电缆的直流芯线与交流芯线之间的绝缘损坏时，交流系统便串入直流系统，使直流系统接地。在电缆内部由于总之，直流电源保护电器的选择，首先要研究各种保护电器的特性，然后从系统上研究级差配合的问题，加强运行维护的管理，达到安全运行的目的。最后还要强调一下，直流系统和交流系统为两个相互独立的系统。直流为不接地系统，而交流系统为接地系统。如果直流回路与交流回路共用一根电缆，当电缆中的直流芯线与交流芯线之间的绝缘损坏时，交流系统便串入直流系统，使直流系统接地。在电缆内部由于交、直流系统互串引起的直流接地很难检查及处理。交、直流系统互串引起的直流接地很难检查及处理。