发电厂直流系统空气开关级差配合试验在现场的应用

孙严 王彦

【摘  要】本文介绍了发电厂直流系统级差配合试验的常规试验方法及现场应用情况。同时也针对不易停运的直流系统，介绍了一种将直流系统短路电流与空气开关安秒特性试验相结合的方法，用以验证直流系统空气开关级差是否合理。

【关键词】直流系统空气开关;级差配合试验;试验方法

引言

发电厂电力系统中直流系统为继电保护、仪表、通信、动力回路等提供电源，是电力系统的重要组成部分。在直流系统回路中，直流空气开关是直流系统发生短路故障的重要保护元件，所以直流空气开关的选型以及直流空气开关上、下级级差配合是否满足选择性要求至关重要。

1.发电厂直流空气开关级差配置的现状

发电厂电力系统中直流系统一般采用集中辐射形供电方式或分层辐射形供电方式。直流系统空气开关级差配合一般分为以下几级。级差第一级为蓄电池出口熔断器，第二级为直流馈线屏各路直流馈线空气开关。如果采用分层辐射形供电方式，第三级为直流分电屏直流空气开关。最末一级为负荷侧、用户侧直流空气开关。各级空气开关配置应根据直流电源系统短路电流计算结果，保证具有可靠性、选择性、灵敏性和速动性。

2.发电厂直流系统空气开关级差配合试验

2.1常规直流系统空气开关级差配合试验

发电厂直流系统空气开关级差配合试验的常规方法，是根据电厂直流系统级差配合情况，选择不同规格型号的直流空气开关，在直流系统的最末级直流负荷空气开关的输出侧，用专用的试验仪器进行模拟金属性短路试验，并录制短路电流波形。然后通过分析各短路点短路时，直流空气开关跳闸后的灭弧特性和上、下级各级开关级差配合是否合理，验证直流空气开关是否存在越级动作的情况。

2.2试验数据

在某电厂升压站110V直流系统的不同规格直流负荷空气开关输出侧进行模拟金属性短路，验证各级直流空气开关的级差配合情况。如下表。

试验结果表明，在直流负荷空气开关输出侧模拟短路试验过程中，下级直流空气开关直流空气开关均先于上一级空气开关动作，不存在越级跳闸的情况。

对于处于运行期无法停运的直流系统，很难有机会直接通过上述常规试验方法对直流空气开关的级差配合进行验证。

3.针对运行直流系统的空气开关级差配合试验

通过计算得出直流系统分支最末级的短路电流，然后对被试空气开关的同型号备件进行安秒特性试验，作为判断其是否满足级差配合的方法。

3.1直流系统短路电流计算

根据公式（1）计算直流系统短路电流：

以某电厂48V通信直流系统为例，500Ah蓄电池组内阻6.696mΩ，直流馈线柜空气开关C10A 内阻18mΩ，直流负荷空气开关C3A 内阻350mΩ，蓄电池组至直流馈线柜的电缆内阻26mΩ，直流馈线柜至直流负荷C3A的电缆内阻49mΩ，则在直流分支最末级空气开关C3A后的短路电流106.7A。

3.2直流空气开关安秒特性测试

试验前选择被测直流系统不同规格容量的直流空气开关各一个，将安秒测试仪输出端子接入被测直流空气开关，整定安秒测试仪的输出电流值，对每种空气开关分别进行动作时间的测试，每个电流值做三次取平均值，检查动作时间是否满足国家标准要求，同时检查具有上、下级配合关系的直流空气开关在直流系统分支最末级短路电流值的工况下，是否满足级差配合关系。

以某电厂通信系统直流空气开关C3A與C10A的安秒特性为例：

由上表，在30A短路电流情况下C3A开关动作时间1.0543s，C10A开关动作时间8.9802s;在100A短路电流情况下C3A开关由于开关跳闸时间过短，安秒测试仪无法测出具体时间，C10A开关动作时间0.0043s。该通信直流系统分支最末级短路电流计算值为106.7A，在106.7A的情况下，直流空气开关C3A动作时间显然小于C10A动作时间。

为更直观验证直流空气开关3A、10A之间的级差配合关系，还可将两级直流空气开关串联后接至安秒测试仪输出端，测试在不同输出电流，尤其是在106.7A电流值时的动作配合情况。经验证，C3A直流空气开关均先跳闸，证明级差配合正常。

4.结束语

易停且发生越级跳闸后影响重大的直流系统，本文通过系统短路电流计算与对同规格空气开关安秒特性试验相结合的方法，对直流系统空气开关级差配合情况进行了测试，验证直流系统空气开关级差配合的合理性。

参考文献

[1]李书元，张明河.直流空气开关级差配合与安秒特性试验研究.山东电力技术，2013（5）：56-59

[2]李秉宇，陈晓东，赵志群，刘南南.电力直流电源保护电器级差配合试验方法的研究.低压电器，2013（2）：29-32