8.直流开关选择

一、引用标准

DL/T5044-2004    火力发电厂、变电所直流系统设计技术规定

DL/T5103-1999    35~110KV无人值班变电所设计规程

DL/T5120-2000    小型电力工程直流系统设计规程

GB14285-1993     继电保护和安全自动装置技术规程

JB/T5777.4        电力系统直流电源设备通用技术条件及安全要求

DL/T724-2000     电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程

DL/T459-2000     电流系统直流电源柜订货技术条件

JB/T8456-1996     低压直流成套开关设备

二、设计选择要求

直流断路器的设计选择应满足以下要求：

1、额定工作电压：应大于直流回路电压。

   2、短路分断能力：应大于通过直流断路器的最大短路电流。

3、直流开关额定电流计算

根据DL/T5044-2004标准规定

3 断路器的额定电流

3.1 充电装置输出回路

断路器额定电流按充电装置额定输出电流选择，即：

In≥KkIm

式中：

Im——充电装置额定输出电流，A：

Kk——可靠系数，取1.2。

3.2 直流电动机回路

In≥InM

式中：

In——直流断路器额定电流，A：

InM——电动机额定电流，A。

3.3 断路器电磁操动机构的合闸回路

In≥Kc2Ic1

式中：

In——直流断路器额定电流，A：

Kc2——配合系数，取0.3；

Ic1——断路器电磁操动机构合闸电流，A。

3.4 控制、保护、信号回路

In≥Kc（Icc+Icp+Ics)

式中：

In——直流断路器额定电流，A；

Kc——同时系数，取0.8；

Icc——控制负荷计算电流，A；

Icp——保护负荷计算电流，A；

Ics——信号负荷计算电流，A。

3.5 直流分电柜电源回路

1、断路器额定电流按直流分电柜上全部用电

回路的计算电流之和选择，即：

In≥KcΣ（Icc+Icp+Ics)

式中：

Icc——控制负荷计算电流，A；

Icp——保护负荷计算电流，A；

Ics——信号负荷计算电流，A；

Kc——同时系数，取0.8。

2、为保证动作选择性的要求，断路器的额定

电流还应大于直流分电柜馈线断路器的额定

电流，它们之间的电流极差不宜小于4级。

3.6蓄电池组出口回路

1、断路器额定电流按蓄电池的1h放电率电

流选择，即：

In≥I1h

式中：

I1h——蓄电池1h放电率电流，A，铅酸蓄电

池可取5.5I10，中倍率镉镍碱性蓄电

池可取7.0I5，高倍率镉镍碱性蓄电池

可取20.0I5；

Iin——铅酸蓄电池10h放电率电流,A;

I5——镉镍碱性蓄电池5h放电率电流，A。

2、按保护动作选择性条件，即额定电流应大

于直流馈线中断路器额定电流最大的一台来

选择，即：

In≥Kc4In.max

式中：

In.max——直流馈线中直流断路器最大的额定电流，A；

Kc4——配合系数，一般可取2.0，必要时取3.0。

取以上二种情况中电流最大者为断路器额定电流，并应满足蓄电池出口回路短路时灵敏系数的要求。同时还应按事故初期（1min）冲击放电电流校验保护动作时间。直流母线联络电器宜采用直流隔离开关，额定电流按以下原则计算：按较大电流的母线上供电的负载工作电流选择，即

In = KsinΣIBuse

式中： ΣIBuse较大电流的母线段上全部负载的工作电流之和；

       Ksin——同时系数,取0.5～0.6。

3.7蓄电池放电回路的断路器

按蓄电池的放电装置的额定电流选择，一般情况下，放电装置的额定电流按照蓄电池的1.10I10~1.30I10选择。直流回路的绝缘监测、电压监视、电压表回路等断路器因这些装置目前均为微机构成的装置，消耗功率很小， 故根据各装置的工作电流选择，一般可选用普通断路器即可。

四、直流断路器选择性校验

     断路器上下级之间的动作电流和时间应保证选择性要求。在确定直流断路器的额定电流之后，其保护特性也已经确定，故应对所确定的方案按照下述原对上下级断路器的选择性配合进行校验。

根据DL/T5044-2004标准规定

4.1 过负荷长延时保护（脱扣器）

1、按断路器的额定电流整定 IDZ≥KKIn

2、根据下一级断路器的额定电流进行整定 In1≥Kc1In2

t1＞t2

式中： IDZ——保护（脱扣器）动作电流,A ；

KK——可靠系数，取1.05；

In——断路器额定电流,A；

Kc1——上、下级断路器保护（脱扣器）配合系数，取Kc1≥1.6；

In1、In2——上、下级断路器额定电流,A；

t1、t2——上、下级断路器在相同电流作用下的保护动作时间。

原则上应选择微型、小型、塑壳型、框架型等不同系列的直流断路器，额定电流应从小到大，它们之间的电流级差不宜小于4级。

4.2 短路瞬时保护（脱扣器）

1、按断路器额定电流倍数整定

IDZ≥KnIn

2、按下一级断路器短路瞬时保护（脱扣器）电流配合整定IDZ1≥KC2IDZ2

式中：

IDZ——保护（脱扣器）动作电流，A；

Kn——额定电流倍数，一般取10；

In——断路器额定电流，A；

KC2——上、下级断路器瞬时保护（脱扣器）配合系数，取Kc2≥4.0；

IDZ1、IDZ2——上、下级断路器瞬时保护（脱扣器）动作电流，A；

    当配合系数不满足要求时，可提高上级断路器额定电流，以提高断路器瞬时保护（脱扣器）动作电流。但应进行灵敏系数计算，防止断路器拒动。当直流断路器具有限流功能时，上式可写为：IDZ1≥KC2IDZ2/KXL

式中：

KXL——限流系数，其数值应由产品厂家提供，一般可取0.60～0.80。

3、根据附录G1计算各断路器安装处短路电流，校验各级断路器的动作情况。

IDK=nUo/ [ n（rb+r1）+Σr j+Σ r k ]

KL=IDK/IDZ

式中：

IDK——断路器安装处短路电流，A；

n——蓄电池组单体数

Uo——蓄电池开路电压，V；

rb——蓄电池内阻，Ω；

r1——蓄电池间连接条或导体电阻，Ω；

Σ r j——蓄电池组至断路器安装处连接电缆或导体电阻之和，Ω；

Σ r k——相关断路器触头电阻之和，Ω；

KL——灵敏系数，应不低于1.25；

IDZ——断路器瞬时保护（脱扣器）动作电流，A。

4.3 短路短延时保护（脱扣器）

1、当上、下级断路器安装处较近，短路电流相差不大，引起短路瞬时保护（脱扣器）误动作时，应选用短路短延时保护（脱扣器）。

2、短路短延时保护（脱扣器）整定电流按 4.2 计算。

3、各级短路短延时保护（脱扣器）的时间级差应在保证选择性要求下，根据产品的允许级差，选择其最小值。

综合以上原则选择直流断路器，有关内容说明如下：

1、系统的短路电流，因涉及蓄电池的特性、馈线导线或电缆长度和截面不同以及断路器内阻等因素，故实例中的短路电流按一般情况考虑，只为选择时参考，各工程应根据具体情况计算。

2、对直流母线的馈线和直流分配电屏上的馈线，可能直接至负载，也可能先到供电母线再引到下级馈线或负载，馈线至供电母线的断路器额定电流及短延时配合按照上述原则考虑。对直接到负载的馈线断路器，可以不设短延时。

3、直流母线联络电器宜采用直流隔离开关。但小容量蓄电池采用单母线分段接线时，其母线分段电器，可选用直流断路器，其保护选择性视工程情况而异。

4、专用的蓄电池充电或放电回路的直流断路器，不必考虑级差配合的选择。

5、具有短路短延时的直流断路器，从级差配合的观点，理论上可以实现额定电流的零级差，但从可靠性试验或避免大　短路电流通过时的安全性，宜有2级电流级差。

    在分析断路器短路瞬时脱扣器的动作情况时遵循如下原则：以灵敏度系数Kl为判定依据 KL = Id / KgIn

式中：

Id为短路电流

KgIn为瞬时脱扣器整定值

断路器瞬动脱扣器整定为额定电流的10倍，允许有±20%的误差，规定： 当0.8≤KL≤1.25时断路器可能动作； 当KL＜0.8时瞬动脱扣器可靠不动作； 当KL＞1.25时瞬动脱扣器可靠动作。