王逸宁

摘要：近年来，由于流系统短路故障导致直流系统空开越级跳的案例不胜枚举，对于电厂来说，级差配合的好坏直接关系到直流用电问题。国内曾发生多起因直流系统级差配合问题导致事故，因此，我厂按二十五项反措及现场实际需求，将直流系统级差配合试验纳入试验项目，能够有效保障我厂直流系统的可靠性，提高了机组运行可靠性，对电厂机组的安全稳定运行具有极其重要的意义。

关键词：直流系统级差配合;直流空开特性;故障模拟

引言

直流系统是厂内继电保护设备的基础电源，是保障电厂正常运行的关键设备，而直流系统各系统的开关级差匹配更是保护装置可靠动作的最基础保障，对继电保护来说任何直流系统越级挑战都会造成较大损失。目前我厂直流系统为220V直流系统，每台机组设2组蓄电池（每组蓄电池为103块，蓄电单体电压2V，单体容量1500Ah），采用动力和控制混合供电方式。单元机组充电装置的数量采用采用二组蓄电池配二套充电装置，每组蓄电池和充电装置分别接于一段直流母线上。需方为每套充电装置各提供2路AC380/220电源，一用一备，当任何一路电源失电时另一路电源自动投入，下级由直流系统在各下级电源上安全可靠的运行，保证保护装置动作可靠，有必要对直流系统开关进行级差配合试验。

1原理分析

分别从最末级开始，逐级往上对直流空开使用直流空开特性试验仪进行故障模拟，根据现场实际情况对空开的短路电流和跳闸时间进行记录。保护装置保护模式切换的实现;各种保护模式下保护装置的动作可靠性校验。

线路电阻预估故障模拟测试、可控电流测控故障模拟校验根据断路器特性，通过试验仪器产生10～40倍额定电流的大电流使其正在需要测试级回路中的断路器产生瞬间脱口（脱口时间为0～20ms以内），并判断当前级待测断路器是否脱口与及是否发生越级跳闸现象。

2测试原理

（1）预估测试方式下，级差配合概率100%，预测可完全实现级差配合;级差配合概率0%，预测越级跳闸，无法实现直流开关的选择性配合;0<级差配合概率<100%，代表上下级开关能实现级差配合的具体可能性大小。

（2）可控电流校验测试方式下，可直接验证上下级直流开关级差配合情况，同时通过可控电流录波波型可看出可控电流峰值和开关动作时间;

消除设计阶段和调试阶段，因技术原因直流空开配置不合理等导致的隐患。根据试验完成本身现实条件下的直流空开配置情况，根据反措要求优化适合现场级差匹配的直流空开。

3解决方案分析

3.1线路电阻预估故障模拟测试：

在直流馈线支路最末级断路器下口（例如：第一级蓄电池熔断器、第二级馈线屏断路器、第三级保护A屏装置电源微型断路器，则保护A屏装置电源微型断路器为末级），连接级差配合校验仪，由校验仪自动控制仪器负载变化，产生一系列直流电流、电压数据，据此计算出直流馈线回路内阻，基于最小二乘曲线拟合和趋势外推理论，预估出直流系统馈线回路可控电流，再根据馈线回路各空气开关规格型号和技术参数，得出直流级差配合概率。

3.2可控电流测控故障模擬校验：

在直流馈线支路最末级断路器下口（例如：第一级蓄电池熔断器、第二级馈线屏断路器、第三级保护A屏装置电源微型断路器，则保护A屏装置电源微型断路器为末级），连接级差配合校验仪，由校验仪模拟一个大电流故障，录波可控电流波形，校验上下级断路器级差配合的合理性。现场一般先进行预估测试，再进行可控校验试验，如果上下级直流开关无法实现级差配合，需根据现场实际情况制定相应的整改方案。

4解决方案实际应用

4.1.1试验方法：

试验前检查1号机组直流系统已退出本试验段直流电源系统所有负荷，关闭充电机（根据现场情况而定），断开待测回路直流断路器，依图一连接现场待测直流断路器和测试系统各部分。

将测试系统控制装置从仪表箱中取出，放置在地面或平稳的台面上，打开上位管理机，并依据操作说明书连接上位管理机和测试系统控制装置。

接通控制装置及上位管理机工作电源。

设置系统及开关参数， 并根据现场实际情况，按照使用说明书操作方法，进行小电流预估或短路校验试验。

进行短路校验试验时，正常情况下，待测回路断路器自动脱扣断开，控制装置也延时断开，同时录波功能单元单次触发，记录电流波形。如出现异常，迅速按“急停”按钮，强制分断主回路。

分断待测回路直流断路器，断开控制装置和上位管理机工作电源.将测试系统拆下并装箱，恢复直流电源系统。

按照我厂实际情况，在1号机组进行了相关试验测试，按试验方法进行数据测试结果如下（以两个装置为例）：

4.2.1 10BBA00GS112备用开关装置电源

4.2.2 10BBA00GS112备用开关控制电源

4.3.1预估测试方式下，级差配合概率100%，预测可完全实现级差配合;级差配合概率0%，预测越级跳闸，无法实现直流开关的选择性配合;0<级差配合概率<100%，代表上下级开关能实现级差配合的具体可能性大小。

4.3.2可控电流校验测试方式下，可直接验证上下级直流开关级差配合情况，同时通过可控电流录波波型可看出可控电流峰值和开关动作时间;。

可以看出，该直流系统级差配合试验通过验证后，已经在厂内直流系统负荷段上进行测试，均达到了预期效果，提高了设备可靠性，有效保障了直流系统在电厂内运行的可靠性。

5结束语

对于电厂来说，直流系统的稳定是电厂可靠运行的一道重要屏障，级差配合的好坏直接关系到直流用电问题。国内曾发生多起因直流系统级差配合问题导致事故，因此，进行级差配合试验测试能有效保障厂内直流系统的可靠性，提高了运行可靠性，对电厂机组的安全稳定运行具有极其重要的意义。

参考文献：

[1]国家能源局电力安全监管司、中国机电工程学会、《防止电力生产事故的二十五项重点要求》辅导教材 2014年版;

[2] GB26860-2011《电力安全工作规程发电厂和变电站电气部分》。