专利名称：配电系统中的选择性保护系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种配电系统中的选择性保护系统。
背景技术：
变电站直流系统采用放射形、放射形与环形混合及环形等多种供电方式，保护电 器一般为三级或四级级差串联使用。直流系统目前普遍采用低压直流断路器作为保护电 器。直流断路器上、下级之间的选型正确与否以及是否把直流电源的故障电流限制在最小 范围内，关系到电力系统运行的安全，对防止系统破坏、事故扩大和设备损坏极为重要。这 就存在着保护元件如何正确选型及上、下级之间选择性保护的配合问题。所谓选择性保护是指配电系统中两个或几个断路器或熔断器之间的电流_时间 特性的配合，当在给定范围内出现过电流故障时，指定在这个范围动作的断路器或熔断器 动作，而其他的断路器或熔断器不动作，从而将受故障影响的负载数目保持在最小程度。在 直流系统中，因各地供电局对各变电站蓄电池容量的选取、直流屏及测控保护屏供电方式、 连接方式和保护重要度等技术要求不同，其分布位置就相应不同，导致导线、导体选取的截 面积、长度都不一样，这些因素的差异，都会使回路电阻值产生变化，电阻值的变化使短路 电流值也随之产生变化，致使每个站的短路电流都不一样。所以，变电站直流系统的断路器 级差配合方案设计，由于上述因素的变化太大，一直没有很好的办法解决。决定一个低压直流系统运行安全性和可靠性的不是某一个元件的性能，而是全部 元件的协同配合。因此，直流系统中上、下级之间是否具有保护的选择性配合，直接关系到 能否把直流电源的故障限制在最小范围内。目前，为了满足级差配合的选择性要求，实现上 级断路器不误动，或者即使上级误动，也不致于造成事故扩散，主要有以下三种解决方案1.直流系统中馈电屏(或分电屏)上断路器与测控保护屏上断路器采用一对一的 供电方式，该方式导致的问题是每对断路器之间都有二条导线，馈电屏(或分电屏)与测 控保护屏之间的距离小则十几米，多则上百米，这又多又长的导线捆在一起，经过多年的运 行使用会产生复杂而又混乱问题，如导线与断路器连接松动；导线的绝缘下降；意外的损 伤、咬伤；交织在一起的导线隐藏着多路相互短路或电弧放电着火等危害，将会导致测控保 护屏全面失电的重大隐患；2.盲目加大上级断路器的额定电流。通过加大上、下级断路器瞬动整定值的差值 来保证选择性要求，这样做不仅有可能会造成断路器灵敏度不够，导致断路器拒动，且经济 实用性较差；3.测控保护屏选用B型脱扣器的特性的断路器。此种方式存在着误动的可能。标 准GB10963.2规定，B型脱扣器特性的短路瞬时动作范围是4 71η。如果测控保护屏中 某一回路选用B2A微型断路器，那么回路中电流只要大于8A，比如8. 5A，这个断路器瞬时脱 扣器就会动作(0.01s内)。而安装于测控保护屏中的各种装置，因为功能不同，特性不同， 生产厂家不同，在启机、运行过程中，都有可能产生足够使B型特性断路器误动作的扰动电 流。
发明内容
鉴于上述，本发明的目的是提供一种配电系统中的选择性保护系统，系统中使用 的直流小型断路器具有动铁心运动距离与额定电流相关的特性。此种类型的直流小型断路 器在保持基本模数不变的情况下，通过优化内部结构，使得同一系列的直流断路器不同的 额定电流下，动铁心的运动距离不同。在直流配电系统中，采用此种类型的直流小型断路器 能够解决直流系统中存在的级差配合与接线复杂问题，为用户提供既经济又可靠的直流电 源系统保护电器配置方案，实现一只馈电屏断路器对多只测控保护屏断路器的配合而且具 有选择性保护，有着极高的技术、经济价值，是直流系统测控保护屏与上级级差配合理想的 保护元件。为完成本发明的目的，本发明采取的技术方案是一种配电系统中的选择性保护系统，包括上级断路器和下级断路器，上级断路器 和下级断路器之间电连接，其特征在于所述上级断路器的动铁心至上级断路器的脱扣杆之间的距离大于下级断路器的 动铁心至下级断路器的脱扣杆之间的距离。进一步地所述上级断路器和下级断路器为同一系列的直流小型断路器。所述上级断路器的额定电流大于等于10安培；所述下级断路器的额定电流小于等于6安培；所述上级断路器的动铁心至上级断路器的脱扣杆之间的距离大于等于下级断路 器的动铁心至下级断路器的脱扣杆之间的距离的1. 5倍。本发明的有益效果是本发明采用的直流断路器在不同的额定电流规格下其动铁 心具有不同的运动距离，在保持原模数不变的情况下，通过改变磁脱扣系统中动铁心的长 度来改变动铁心至脱扣杆之间的运动距离，使得IOA及以上断路器延迟动作，6A及以下断 路器快速动作。这样，两种断路器在分断短路电流时，会有一个时间差，确保IOA及以上断 路器在直流电源系统中不误动和不拒动。此种动铁心运动距离与额定电流相关的直流小型 断路器结构简单、可靠，能够增强上、下级级联效果，且在不使用三段保护产品的情况下，能 可靠实现直流系统的上、下级可靠全选择性，使用户在设计时做到安全、经济、合理，为用户 提供既经济又可靠的直流电源系统保护电器配置方案，具有很高的技术、经济效益。本发明 能做到上下级断路器之间既具有最小的电流级差，又具有电流、能量、时问的选择性，保证 电气线路安全合理、使用方便和节约铜材。
具体实施例方式选择性保护配合技术包括电流选择性与时间选择性两种。电流选择性是依靠相 邻两级断路器中脱扣器不同的动作值实现的。当电网中出现短路故障时，由于线路阻抗的 原因，上、下级短路电流值不同，因此可实现选择性保护；时间选择性是指，上级断路器使用 延时脱扣器或选用选择性断路器，即有一个固定的或可调的延时系统。出现短路故障时上 级断路器的脱扣时间大于下级断路器，从而具有选择性。标准GB10963. 2规定，C型脱扣器 特性的短路瞬时动作范围是7 151η，同时小型直流断路器固有动作时间基本一致，故而当上、下级均采用小型直流断路器作为保护元件时，只存在定值的配合，而不存在时间的配 合。因此，当电路中短路电流值大于上级断路器瞬时动作值时，上、下级将同时动作，失去选 择性。根据以上分析可知直流断路器上、下级之间能否实现级差配合，取决于回路中流 过的短路电流值及上、下级断路器的动作时间差。只有在回路中的短路电流值低于上级断 路器的瞬动整定值，或虽达到了上级断路器的瞬动整定值但下级断路器先于上级分断的情 况下，才能实现断路器间的级差配合。因此，扩大上、下级间选择性范围需使上、下级断路器 分断时有一个时间差。经过多次试验验证及深入的理论分析，本发明将在保持原模数不变 的情况下，通过结构上的改进，使得同一系列的直流小型断路器不同的额定电流规格具有 不同的分断时间。这样，上、下级断路器在分断短路电流时，会有一个时间差，确保了上级断 路器在直流电源系统中不误动和不拒动。本发明要解决的是电力工程直流电源系统测控保护屏与上级间选择性保护问题， 为此，本发明提出了一种配电系统中的选择性保护系统，包括上级断路器和下级断路器，上 级断路器和下级断路器之间电连接，其中上级断路器的动铁心至上级断路器的脱扣杆之 间的距离大于下级断路器的动铁心至下级断路器的脱扣杆之间的距离。所采用的上级断路器和下级断路器可为同一系列的直流小型断路器，是一种结构 简单、可靠、经济实用的动铁心运动距离与额定电流相关的直流小型断路器。具体说明如下本发明的动铁心运动距离与额定电流相关的直流小型断路器主要包括外壳、接 线部分、操作机构、脱扣机构、磁脱扣系统、热脱扣系统、动、静触头系统和灭弧系统。其主要 工作原理与普通直流小型断路器相同，此处不作赘述，重点介绍磁脱扣系统结构及主要参 数。断路器瞬动保护元件一般使用电磁铁机构，它由静铁心(主极铁心)、动铁心(衔 铁)、线圈、反作用力弹簧组成。断路器的瞬动保护元件是一种电流型电磁铁，因此电磁铁的 吸力F，由麦克斯韦公式得F = B2S/(4 μ 0) (1)式(1)中F为吸力，N ；B为磁通密度(电磁铁动、静铁心工作气隙的磁通密度)； S为极面的截面积，cm2 ； μ ^为真空中的磁导率。直流电磁铁的电流线圈F = 3. 2 (Iff) 2S/ δ 2 ⑵式(2)中F为电磁铁铁心极面上的吸力，N ；I为励磁电流，A ；W为线圈的匝数；δ 为动、静铁心的工作气隙。反力弹簧计算公式为F1 = Kx (3)式(3)中=F1为弹簧反力值，N ；K为弹簧弹性恢复系数；χ为弹簧形变量。在运动过程中动铁心受到的合力为F合=F-F1 = 3. 2 (Iff) 2S/ δ 2-Κχ (4)当动铁心克服反力弹簧最初的反力大小，动铁心向静铁心方向运动后，随着运动 距离的增加，动、静铁心间的电磁间隙变小，弹簧的形变量增大，由公式⑷可以看出反力 弹簧力值与弹簧的形变量成正比，线圈产生的电磁力与动、静铁心的电气间隙平方成反比。 当电路中短路电流线路达到断路器瞬动整定值时，流过线圈中的电流产生的磁场使动铁芯朝静铁芯方向运动，与动铁芯铆接一体的顶杆撞向磁脱扣杆，导致操作机构解锁，断路器断 开。因此，改变动铁心的运动距离将直接影响到动铁心运动到脱扣杆的动作时间，进而影响 到断路器的分断时间。根据直流配电系统实际情况，现将同一系列的直流小型断路器额定电流分为两部 分，6A及以下与IOA及以上两部分，且通过改变动铁心长度的方法改变动铁心至脱扣杆之 间的运动距离。具体来讲，在保证断路器正常分断的前提下，减小了 IOA及以上断路器动铁 心的长度；在保证断路器不滑扣的前提下，增大了 6A及以下断路器动铁心的长度，使得6A 及以下断路器动铁心运动距离为IOA及以上断路器动铁心运动距离的1. 5倍以上。对比其他厂家产品磁脱扣系统参数，经过理论分析及试验验证，6A断路器动铁心 长度为24. 4mm，动铁心至脱扣杆之间的运动距离为0. 2-0. 4mm，分断时间控制在2ms以内， 6A断路器分断以后的短路电流超过63A断路器瞬时脱扣器动作阈值的维持时间不超过 0. 6ms ；63A断路器动铁心长度为23. 2mm，动铁心至脱扣杆之间的运动距离为1. 5-1. 7mm，且 63A断路器瞬时脱扣器的空行程总时间控制在大于0. Sms0因此，63A断路器在直流电源系 统中不误动也不拒动。经过多次试验验证此种类型的断路器上、下级配合时，能够大大增强级联作用， 极大的扩大了上、下级断路器级差配合的选择性范围。在此种优选实施例的情况下，当短路 电流低于上级断路器额定电流24倍时，均能保证上、下级断路器间的全选择性保护。
权利要求
一种配电系统中的选择性保护系统，包括上级断路器和下级断路器，上级断路器和下级断路器之间电连接，其特征在于所述上级断路器的动铁心至上级断路器的脱扣杆之间的距离大于下级断路器的动铁心至下级断路器的脱扣杆之间的距离。
2.如权利要求1所述的配电系统中的选择性保护系统，其特征在于 所述上级断路器和下级断路器为同一系列的直流小型断路器。
3.如权利要求2所述的配电系统中的选择性保护系统，其特征在于 所述上级断路器的额定电流大于等于10安培；所述下级断路器的额定电流小于等于6安培；所述上级断路器的动铁心至上级断路器的脱扣杆之间的距离大于等于下级断路器的 动铁心至下级断路器的脱扣杆之间的距离的1. 5倍。
全文摘要
本发明涉及一种配电系统中的选择性保护系统，包括上级断路器和下级断路器，其中上级断路器的动铁心至其脱扣杆之间的距离大于下级断路器的动铁心至其脱扣杆之间的距离。本发明采用的直流断路器在不同的额定电流规格下其动铁心具有不同的运动距离，在保持原模数不变的情况下，通过改变磁脱扣系统中动铁心的长度来改变动铁心至脱扣杆之间的运动距离，使得10A及以上断路器延迟动作，6A及以下断路器快速动作。这样，两种断路器在分断短路电流时，会有一个时间差，确保10A及以上断路器在直流电源系统中不误动和不拒动。本发明能做到上下级断路器之间既具有最小的电流级差，又具有电流、能量、时间的选择性，保证电气线路安全合理、使用方便。
文档编号H02H7/22GK101997303SQ20091009107
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月21日 优先权日2009年8月21日
发明者刘芳, 南寅, 靳晓恒 申请人:北京人民电器厂有限公司;北京翠祥电器元件有限公司