隨著我國(guó)電力工業(yè)的不斷進(jìn)步，電力系統(tǒng)向超高壓大容量方向發(fā)展，為這些大容量電力設(shè)備提供控制、保護(hù)、信號(hào)、操作電源、直流系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行問題，就必須提到一個(gè)新的重視高度來認(rèn)識(shí)。
電力設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，直流系統(tǒng)為斷路器提供合閘電源，還為繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、通訊設(shè)備等提供直流電源。在系統(tǒng)出現(xiàn)電路故障時(shí)，特別是交流電源中斷情況下，直流系統(tǒng)必須為繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、斷路器的合跳閘、事故照明提供安全可靠的直流電源，是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和斷路器正確動(dòng)作的基本保證。在直流回路中，直流熔斷器和斷路器是直流系統(tǒng)各出線過流和短路故障的主要保護(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)之間是否具有選擇性保護(hù)配合，直接關(guān)系到能否把系統(tǒng)的故障限制在zui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)熔斷器與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非常重要的意義.。
1、級(jí)差配合存在的主要問題
由于直流變電站系統(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)置斷路器與熔斷器進(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)方案和上下級(jí)之間的保護(hù)配合問題.。
1.1、熔斷器質(zhì)量及參數(shù)分散問題：
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，校驗(yàn)熔斷器的分?jǐn)嗄芰Υ蠖嗍窃诮涣麟娫粗芷诜至坑行е迪伦龅?，熔體動(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。為了保持與系統(tǒng)直流故障情況項(xiàng)一致，熔斷器的分?jǐn)嗄芰υ囼?yàn)應(yīng)該在直流短路電流狀態(tài)下進(jìn)行。
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)、同一熔體材料來確定上下級(jí)差,從而保證滿意的保護(hù)選擇性，當(dāng)回路中有不同類型和不同特性的熔斷器時(shí)，熔斷器之間的級(jí)差配合更應(yīng)引起高度重視。由于目前熔斷器生產(chǎn)廠家較多，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，熔斷片和零件材料的差異，并不能*保證產(chǎn)品質(zhì)量的同一性，所以即使同一廠家、同一型號(hào)的熔斷器，其參數(shù)也有一定的分散性，安秒特性有一定的實(shí)際偏差.。
1．2 上下級(jí)間的額定值級(jí)差選擇不當(dāng)：
熔斷器采用熱熔效應(yīng)原理開斷故障電流，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)DL/T5044-2003 《電力工程直流設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（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、以及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，選擇了石家莊某供電公司所轄變電站直流系統(tǒng)中的部分直流斷路器、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
按照直流斷熔斷器安裝現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的zui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zui大短路電流，增加了適當(dāng)裕度，短路電流的選取結(jié)果為:：
a．300Ah 及200Ah 蓄電池組，對(duì)合閘饋出線電纜短路故障，試驗(yàn)短路電流選2000 A.。
b．100Ah 蓄電池組，對(duì)于合閘饋出線電纜短路故障，試驗(yàn)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，試驗(yàn)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)果分析如下。
2.3、試驗(yàn)結(jié)果分析：
2.3.1 熔斷器—熔斷器級(jí)差配合
設(shè)計(jì)規(guī)程要求：如果裝設(shè)熔斷器的型號(hào)和各熔斷件材料相同，為保證選擇性，必須使電路中相鄰兩級(jí)熔斷器熔斷件額定電流的級(jí)差至少相差兩級(jí).，本次試驗(yàn)的前提是選取了同廠、同型號(hào)、同批次、同材料的產(chǎn)品，因其具有相同的安秒特性，做兩級(jí)級(jí)差的配合。在短路電流達(dá)到上級(jí)的10~30 倍范圍內(nèi)均正確動(dòng)作，表現(xiàn)出
良好的配合特性，供電公司曾對(duì)變電站直流回路的熔斷器進(jìn)行了統(tǒng)一更換，具備此項(xiàng)試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)條件.。
2.3.2 斷路器—熔斷器級(jí)差配合
設(shè)計(jì)規(guī)程要求：斷路器下一級(jí)可裝設(shè)熔斷器作為保護(hù)電器，斷路器的額定電流應(yīng)大于熔斷器的額定電流4倍及以上.。此項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)規(guī)程相吻合。
但此項(xiàng)試驗(yàn)的前提是短路電流為上級(jí)額定電流的8~9倍，剛剛進(jìn)入上一級(jí)斷路器的速斷區(qū)，如果短路電流增大到一定值時(shí)，按照參考文獻(xiàn)[2]中的試驗(yàn)結(jié)果，上下級(jí)會(huì)同時(shí)動(dòng)作，造成越級(jí)。因此在工程應(yīng)用中，除斷路器的額定電流應(yīng)大于熔斷器的額定電流4倍及以上外，還應(yīng)核定zui大短路電流不應(yīng)超過上一級(jí)斷路器額定電流的10倍.。
2.3.3 熔斷器—斷路器級(jí)差配合
此項(xiàng)試驗(yàn)條件嚴(yán)于設(shè)計(jì)規(guī)范，熔斷器的額定電流大于斷路器額定電流的1．6 倍，試驗(yàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)規(guī)范相吻合.。但此項(xiàng)試驗(yàn)的短路電流是上級(jí)熔斷器額定電流的12~13 倍，因此應(yīng)特別注意：
a．蓄電池出口熔斷器因按照蓄電池1 h放電容量并加大一級(jí)選擇，其zui大短路電流在此范圍內(nèi)能夠與下一級(jí)斷路器配合,不必核定zui大短路電流.
b．如用于回路下一級(jí)，因熔斷器的開斷速度隨短路電流增加而加快，而斷路器的脫扣速度基本不變，在短路電流大到一定程度時(shí)，二者動(dòng)作接近而造成越級(jí)，參考文獻(xiàn)[2]的試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了此點(diǎn).。因此，在工程應(yīng)用中，除斷路器的額定電流應(yīng)大于熔斷器的額定電流4倍及以上外，還應(yīng)核定zui大短路電流不超過上級(jí)斷路器額定電流的10~12 倍.。
3 、直流系統(tǒng)保護(hù)方案選擇建議
3.1 熔斷器—熔斷器配合
應(yīng)選用正規(guī)生產(chǎn)廠家同廠、同型號(hào)的產(chǎn)品，同批次生產(chǎn)的直流熔斷器，可方便地用于對(duì)變電站原有熔斷器的統(tǒng)一更換工作。但對(duì)于新建站，由于熔斷器均為購(gòu)進(jìn)時(shí)設(shè)備自帶，難以保證同廠、同型號(hào)，特別是難以保證設(shè)計(jì)規(guī)范要求的“各熔件材料相同”的嚴(yán)格要求，因此如用不同廠家生產(chǎn)的不同型號(hào)的熔斷器做配合，應(yīng)加大級(jí)差.。
3.2 熔斷器與斷路器（兩段式）間的配合
除應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)程執(zhí)行外，還應(yīng)核定zui大短路電流不應(yīng)超過上一級(jí)額定電流的8~10倍。
3.3 不同型號(hào)斷路器的配合
應(yīng)考慮斷路器的固有動(dòng)作時(shí)間，必須保證上級(jí)斷路器固有動(dòng)作時(shí)間不小于下級(jí)固有動(dòng)作時(shí)間，推薦采用上級(jí)塑殼式斷路器、下級(jí)微型斷路器的配合.。
3．4 三段式斷路器
采用三段式斷路器可以實(shí)現(xiàn)小級(jí)差配合，而且不必考慮短路電流的影響，能夠適應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)程關(guān)于直流分電屏設(shè)計(jì)方案中多級(jí)配合的要求。