国产直流断路器选择性技术研究

文/华书晶 闫少春

在发电厂和变电站直流系统

中，直流断路器选择性技术的应

用对直流系统安全运行十分重要。

本文针对国产应用较广泛的直流

断路器选择性技术进行了分析研

究，根据实际工程应用经验，总

结直流断路器选择性技术在直流

系统中的设计原则。

摘 要

跳闸的事故发生，但是直流系统断路器选择性

配合状况一直不能十分满意，也成为电力系统

设备正常运行的困扰之一。主要造成直流断路

器选择性配合不令人满意的原因有多种，如回

路网络设计，短路电流计算不规范造成断路器

选择不精确；二段式直流微型断路器C 型脱

扣器瞬时动作范围宽，三段式断路器瞬时动作

和短延时动作之间选择性配合问题不够重视；

直流系统中电缆压降分配调整不引起注意，电

缆截面选择特殊性不能满足需求；直流柜到分

电柜再到终端回路负荷电流确定比较随意；直

流断路器上下级选择配合依据不够充分；测控

回路馈线和终端断路器选用没有规范统一，规

格不合理等因素。本文主要就直流断路器本身

特性及选择性配合原则方面进行阐述。

2 不同直流断路器选择性技术配合研究

2.1 直流断路器分类及保护机理

直流断路器分类：

以壳架型式分：小型直流断路器，塑壳

式直流断路器，万能式直流断路器。以保护

形式分：热磁式两段保护（热过载长延时保护、

电磁短路瞬时保护）；电子式三段保护（热过

载长延时保护、电磁短路瞬时保护、电子式短

路短延时保护）；热磁式选择性保护（热过载

长延时保护、热式短路短延时限流型反时限保

护）。

以接线方式分：板前接线、板后接线、

插入式接线、抽出式接线。

图 1

电子技术 • Electronic Technology

146 • 电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering

以外部附件分：手操机构、电操机构。

以内部附件分：辅助触头、报警触头、

分励脱扣器、欠压脱扣器。

以额定电压分：DC48V、DC110V（125V）、

DC220V（250V）、440V、500V、1000V、

1500V

直流断路器的保护机理：

热磁式两段保护直流断路器、电子式三

段保护直流断路器的保护机理：过载保护主要

是通过热反时限延时的双金属片来实现。电磁

短路保护机理：一般通过螺管式电磁铁，实现

断路器短路瞬时保护。

电子式短路短延时保护机理：在脱扣机

构上连接电子控制装置。

热磁式选择性保护直流断路器的保护机

理热式短路短延时反时限保护机理：快动双金

属片。

2.2 直流断路器选择性配合原则

直流断路器选择性配合计算十分复杂，与

蓄电池容量和内阻、电缆截面和压降、保护电

器的型式以及直流网络的设计均有密切关系，

任何参数和直流网络型式的变化都会影响直流

系统上下级保护电器的选择性配合。主要有塑

壳断路器之间的选择性配合、微型断路器之间

的配合以及微型与塑壳断路器之间选择性配合

等。选择性的意义以简要描述如图1 所示：

当K 处过载或短路时，断路器MCCB2

跳闸，MCCB1 不跳闸， 即说明MCCB1 和

MCCB2 可实现选择性保护。

直流断路器选择性配合原则：

电流选择性，主要为A 类断路器，上级

断路器In 要至少大于下级断路器1.6 倍。建议

极差为4 倍；

时间选择性，主要为B 类断路器，上级

断路器短延时整定电流不小于1.2 倍下级断路

器短延时或瞬时( 若下级无短延时) 整定电流；

上级断路器瞬时整定值不小于下级断路器出口

短路电流的1.2 倍；上下级断路器短延时时间

差值10ms-100ms。

部分厂家新推出级联技术，级联技术是

一种在不扩大上级断路器额定电流的情况下，

能够在一定短路电流范围内，扩大两段保护断

路器之间选择性保护范围的一种技术。

2.3 直流断路器选择性与选型分析

蓄电池出口保护电器与直流母线馈线断

路器及个馈线上下级断路器之间选择性要求应

该保证，蓄电池容量小于1000Ah 时，可以考

虑选用与下级断路器具备选择性配合关系的直

流塑壳断路器。直流系统各馈线断路器正常考

虑选用瞬时保护和反时限过负荷保护的二段式

断路器，无法满足选择性配合要求时，需要采

用增加短延时保护的三段式断路器，上下级之

间配合满足额定电流比要求。

以A 品牌断路器性能为参数，进行选择

性配合如下：

（1） 蓄电池组出口电缆L1 压降按

0.5%Un ≤△ Up1 ≤ 1%Un，计算电流为1.05 倍

蓄电池1 小时放电率电流（取5.5I 10）；

（2）电缆L2 计算参考电流：110V 系统

为80A、220V 系统为64A，电缆L3 计算电流

为10A；

（3）断路器S3 采用BB2D-63/CH 型直

流断路器，瞬时脱扣值为12I n ～ 15I n；

（4）断路器S4 采用BB2D-63/C 型直流

断路器，瞬时脱扣值为7I n ～ 12In ；

（5）断路器S2 采用BM3DB 型直流断

路器，短路短延时整定范围为5I n ~8In；

以 B 品牌断路器性能为参数，进行选择

性配合如下：

（1） 蓄电池组出口电缆L 1 压降按

0.5%Un ≤△ Up1 ≤ 1%U n，计算电流为1.05

倍蓄电池1 小时放电率电流（取5.5I 10）；

（2）电缆L2 计算参考电流：110V 系统

为80A、220V 系__________统为64A，电缆L3 计算电流

为10A；

（3）断路器S2 采用GM5FB 型直流断路

器，短路短延时整定范围为5I n ～ 7I n；

（4）断路器S3 采用GM5-63/CH 型直流

断路器，瞬时脱扣值为