（国家电投集团江西电力有限公司分宜发电厂）
摘要：在电路直流系统中开关设备的性能对发电厂及相关变电站的稳定供电有着极为重要的作用，对供电系统的安全稳定运行提供了保障。本文针对直流系统中所应用的大部分开关设备的基本性能、设备应用、不同开关之间的级差对比分析等进行了详细的介绍，同时还根据直流系统中接线的基本原则，分析了如何科学的选择与配合直流系统开关设备，进而使得直流系统供电设备稳定和安全性有所提高，保障了整个供电设施的稳定运行。
关键词：直流系统开关；选择和配合；供电系统
直流电路系统中常见的接线组件包含蓄电池组件、充电设备组件、放电设备组件、母线分段馈线组件。这些组件中除了蓄电池、充电装置等直流电源等组件之外，往往都是由隔离开关、直流断路器、电阻熔断器、仪器显示表和设备连接线等元器件单元组装而成。
一、直流系统中开关组件的选择
直流回路开关及电路保护电阻组件选择和配合的方式：直流系统可以使用了电路隔离开关及相关熔断器时，其中隔离开关组件有着对电器隔离操作的作用，电阻熔断器能起到保护电器的作用。直流系统在使用直流断路器时，电源组件（蓄电池和充电设备）使可以选择隔离开关配合相关熔断器，负载馈线组件使用直流断路器。直流接线电路中，通常不会外设置保护电阻，其电子元气件具有一定保护功能、隔离功能和操作功能，同时这些电子元气件组合成直流开关组件，比如熔断器、直流断路器等等。但是，通常在使用熔断器时，为了方便作业，而独立设置隔离开关，而使用直流断路器时，则不会另行设置隔离电阻。
二、直流开关设备
直流电路开关组件主要有直流隔断元件和直流保护电阻元件，其中直流保护元件包含断路器和熔断器。
1、直流系统隔断开关
当直流系统中有使用熔断器来保护电路时，应当添加隔断开关以达到区隔使用的电器的目的。当直流馈线系统中有使用断路器来保护电源组件时，宜在馈线系统中负载端宜添加隔断开关，以便单独使用和区隔所使用的电器。当有其他需要进行电路隔断时，比如部分母线分段处，常常都会配备Q系列、GM系列隔断开关、或者熔断器式隔断开关等等，其中Q系列、GM系列隔断开关仅仅具有单一的操作或者隔离电器功能，基本上不会同时两种功能，而熔断器式隔断开关同时具有保护、操作电器两种功能。
2、熔断式开关
常见的RTO系列熔断开关包含熔管、熔体以及底座三个组成元件。熔管组件常常采用的是封闭填料的管状结构，其中的插刀是直接插入到底座的插座里。熔管往往由高强度的陶瓷材料制成，因为陶瓷材料具有耐热性好、机械强度高、表面光洁平整等优点；熔体由两片网状的紫铜金属片组成，并用锡把焊接起来的，这个焊接部位又被称作“锡桥”。现代熔管上一般都配备了熔断指示器，并常常配置了专用的更换熔管的绝缘手柄，并且在熔管内装满的石英砂，是充当熄灭电弧的绝缘介质，其优点是：灭弧效率高，切断速度快；同时熔体烧断后会在指示器上有所显示。
3、直流断路器
常用的GM系列直流断路器是结合了磁吹、移动细隙形灭弧组件和VJC绝缘组件、四重加速组件以及窄缝分枝技术的高精密器件，其灭弧效率极高、电弧质能较小、飞弧间距较短。其中一个组件脱扣器往往包括了：分接激励化脱扣、欠压式脱扣、电磁式脱扣、热式脱扣、热-电磁复合式脱扣，以及智能化脱扣。
三、直流系统中保护电器的基本原则
直流电源系统中保护电器的元件应当首选直流断路器，不可使用交流断路器；其中在充电回路中宜使用没有极性的直流断路器，其下级元件不可再配备熔断器。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆直流开关与交流开关大体上组成结构上相近，但是因为直流系统中，短路电流灭弧效率低下，灭弧效果不佳，不同于交变电流中会有一段清零的情况，较为容易熄灭电弧，因此直流系统中所选开关的切断距离要比交流系统中开关切断距离大一些。另外，在开关消弧槽中添加一个固定磁场，能够拉长电弧，从而提高其灭弧效果。
直流系统中开关是分极性接入的，不可对接，一旦将极性对接，会使得其灭弧效果大为降低，而交直流通用的断路器品质差异区别较大，使用时需慎重考虑，在使用交直流通用型断路器时，其性能不仅要符合直流系统短路和开断电流情况的要求，还要符合开关开断动作选择的要求。当直流断路器与熔断器配合使用时，需要分析到其动作方式的差异，对其运动差异需要做部分调整，比如直流断路器的下一级元件不能直接连接熔断器。空气断路器与断路熔断器的配合较为麻烦，因为没有固定时限的空气断路器的脱扣速度一般固定，而熔断器的动作过程没有固定时限的特性，在部分短路电流范围内往往发生动作选择性失效的情况。所以，应当尽可能不使用这类配合电路保护方式。
直流断路器通常在切断短路电流达到两次时便要进行替换，替换必须为同一厂家、型号、规格的产品。熔体熔断后必须首先进行原因分析，重新调试解决故障之后再重新恢复整个直流系统。熔体熔断的原因一般为电路短路、电器功率过载，或者出现接触不良过热等等，先依据熔体熔断的情形进行分析。当电器过载时，熔体熔断一般不会有太大声响，熔体上熔断处只有一到两处，熔断截面较小，熔管里几乎没有介质烧毁的情况；当电路短路时，熔体烧断一般响声较大，熔断截面较大，熔管里面介质出现烧焦的情形。在进行熔体替换作业时，应当将熔体的规格和负载性能与直流体系中线路要求进行选择匹配；另外还需要在整个系统处于停电状态且有施工监护人，施工人员戴绝缘手套，选用专用手柄的情况下进行作业，防止触电。在替换作业中，直流系统正、负极熔断器要求同时进行替换，并及时清理被替换的熔断器。目前，不同厂家的熔断器产品由于动作特性的不一，在选用时，如没有选择同一款熔断器时，极有可能会造成其动作选择性的失效。因此，选用的直流熔断器或自动空气断路器，必须采用同一厂家、规格、型号的产品。
四、直流系统保护电器的级差配合
在直流系统中，为了确保负载电路故障时不会对其他组件的运行产生影响，常常会添加体系保护元件，比如熔断器和空气开关等等。从切断负载电路故障而失效的角度来看，保护元件设置的级数往往是越多越好，然而从供电可靠性的角度来看，保护元件级数增加的越多，就越容易出现开关越级误动的情况。通过试验分析得出，直流体系在辐射形的接线方式下，大型变电站其直流负载短路电流一般会控制在500A以内，因此级差配合应该在馈线的总屏和分屏控制器上完成。通常情况下，将大型变电站直流系统中的保护元件设置为三级保护。
第一级是蓄电池的总熔断融丝；第二级为馈线总屏上输至馈线分屏控制器的总开关以及各个大负荷终端的保护组件；第三级为馈线分屏控制器中其他的保护组件。
五、结束语
全文关于直流系统中接线的基本原则进行了阐述：要求安全可靠、简单明了、便于操作。在进行直流系统开关组件的选择与配合时，应当尽可能避免接线复杂、操作烦琐等情况，避免直流系统运行和操作过程中发生故障，保障变电站的安全运行，提高其供电可靠稳定性。
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论文作者:戴斯诺
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：熔断器论文; 断路器论文; 系统论文; 组件论文; 电路论文; 元件论文; 电器论文; 《电力设备》2018年第20期论文;