电力工程直流电源系统全选择性

北京人民电器厂有限公司自1992年成立以来,通过对自身产品及服务的不懈追求，在低压电器领域取得了骄人的业绩。产品涵盖五大系列：交流断路器、直流断路器、控制电器、隔离电器、成套电器，已经成长为能为客户提供全方位低压电器元件和低压成套电器的制造商，能够为客户提供整个中国地区最具竞争力的产品。这得益于我们的客户价值观念——“客户需求决定产品价值”。为保证产品性能的可靠性和技术的尖端性，我们建立了自己的模具中心、塑料成型中心、恒温试验室、产品可靠性研究中心，并建立起中国第一个3000Ah蓄电池组直流系统试验站。我厂于1998年通过ISO9001质量体系认证，2000年被北京市科委认定为“高新技术企业”。企业分Ａ、Ｂ两区占地100多亩，建筑面积4万多平方米的新工业园区分别于2002年和2006年在大兴工业开发区落成。2003年我厂商标“固安祥”荣获“北京市著名商标”称号，2004年我厂固安祥牌低压断路器荣获“北京市名牌产品”称号。我厂的直流断路器被五部委授予国家级重点新产品证书，列入国家火炬计划。企业所有产品均获得中国国家强制性产品认证，即“CCC”认证。2005年获北京市政府颁发的“质量管理优秀奖”等。我们的产品研发中心拥有多位低压电器专家和技术人才，可以针对客户提出的各种需求，提供切实可行的解决方案。自研发中心建立以来，已获得了多项国家专利，开发的具备三段保护特性的全选择性直流断路器，解决了直流系统保护级差配合长期未能解决的问题，得到了用户的高度评价。据不完全统计,几百万台G系列断路器已在全国31个省（市）自治区的100多个发电厂、3000多个500kV及以下的变电所、200多个国家重点建设工程中，以及在建筑、军工、钢铁、冶金、煤炭、石化、制药等领域均得到广泛的应用，至今安全可靠运行。尤其是中南海变配电工程、1997年香港回归演出现场、1999年的“9950”国庆电力配套工程、1999年澳门回归演出现场、1998年开始的全国城乡电网改造工程，以及近年来的西电东送三大通道的部分工程配套都选用了我厂的G系列断路器，具体的项目有北京第一热电厂、绥中电厂、七台河电厂、威钢电厂、沙岭子电厂、井冈山电厂、益阳电厂、呼和浩特电厂、徐州电厂、北京城市铁路、首都机场新航站、北京东方广场、上海人民广场、上海浦东机场、托克托电厂、纳雍电厂、韩城电厂、山西河曲、古交、榆社、漳泽电厂、田湾核电厂、吉林热电厂、沁北电厂、黄石电厂、鲤鱼江电厂、伊朗地铁、印尼中爪哇电厂、越南高岸电厂等等。我们将继续以客户需求为发展的动力，成为中国提供最佳产品及服务的低压电器制造商。北京人民电器厂有限公司简介自主创新产品证书高新技术企业证书质量管理优秀企业证书CCC证书ISO9001质量体系认证证书北京名牌产品证书北京市著名商标证书固安祥专有技术（一）直流系统全选择性保护技术江苏双登2×1000Ah广东番禺恒达2×500Ah直流电源试验站主控室HIOKI88552001年北京人民电器厂有限公司在有关专家的帮助下，建立了直流试验站，2006年完成了改扩建。为直流系统的产品开发、应用提供了研究试验基地。已和北京、西安、杭州、石家庄、广州、吉林等有关单位合作进行了蓄电池充放电、直流系统的各类操作电器、保护电器的技术性能和级差配合性能的试验研究工作。欢迎各有关单位继续合作，为电力工程直流电源系统的安全、可靠运行开发出先进的产品做出应有的贡献。固安祥专有技术（二）塑壳断路器世界领先水平三段全选择保护直流断路器、真正而完全实现直流系统级差配合、从而保证其高可靠性通过EMC、EMI认证的电子式漏电保护控制系统消游离装置与灭弧室当产生短路电流时，可以使排出灭弧室外的电弧气体得到再次冷却、过滤，并能使灭弧后的气体在0.01秒以内迅速排向壳体外面，确保断路器高可靠地工作当产生强烈的短路电流时，静触头产生电磁场，驱动电弧进入灭弧栅片，增加与动触头的距离（近极效应）；灭弧室内产生惰性气体,帮助灭弧，简称CCV技术无飞弧限流技术加上灭陷器，可实现无飞弧防腐性能采用国际上最新的防腐工艺,软氮化加无光泽电镀,使产品防腐性能高于镀锌,适用于TH场合使用可分断直流DC1140V、3-10kA，超过国内外同类产品技术指标，而且Ics=100%Icu二次接线均可插接在插接式断路器附件的引出线上，装有一个可拔插的装置，可快速更换断路器附件可分断DC250V、35kA，DC440V、15kA。国际首创的灭弧四重加速及窄缝分断技术而且Ics=100%Icu固安祥专有技术（三）直流微型断路器负载指示灯独创的负载通电指示灯，使得屏体面板上无需再专设指示灯，大幅节省空间，减少接线工作量，极大地简化屏内线路。用途指示视窗“视窗”功能，无需单独设置标题框，将回路用途直接标识于断路器上。接线功能多样化电源侧可采用针状和叉状汇流排进线，令屏内布线更加整洁，安全方便。GM5、GM5B、GMB32系列人性化设计、功能最多的微型直流断路器GM5、GM5B、GMB32系列分断能力世界最高、技术世界领先的微型直流断路器电子式短路短延时脱扣器可以提供高达1ms级精度的短延时时间，令直流系统直流断路器的配合有了更加完备的方案。电源侧可采用针状和叉状汇流排进线，令屏内布线更加整洁，安全方便。固安祥专有技术（三）直流微型断路器GMN20R超薄型直流断路器额定工作电压：DC250V额定工作电流：1、2、3、4、6A极数：2P宽度：18mm极限短路分断能力：4.5kA1个模数（9mm宽）上可以装设双辅助，或辅助＋报警装置。报警或辅助辅助GMN20R系列世界体积最小的微型直流断路器GMN20R超薄型直流断路器应用于直流电源末端保护，由于小电流分断能力低，使体积更小，同时具备视窗功能，并配有负载指示灯，特别适用于控制屏（柜）、继电保护和自动装置屏（柜）、高、低压配电柜等的直流电源进线的开断和保护设备。目录CONTENTS第一部分电力工程直流电源系统全选择性保护电器设计方案………………………3第二部分G系列直流断路器保护特性、动作原理及分断特性………………………23第三部分G系列直流断路器电气参数及外形尺寸与安装说明…………………33第四部分直流系统相关产品……………………67手册使用说明本手册适用于发电厂、变电所及其它电力工程的直流电源设计中直流配电操作、保护电器选择中使用。鉴于产品技术的不断进步和用户反馈意见，本样本有如下特点：1、“第一部分电力工程直流电源系统全选择性保护电器方案”是根据新编电力行业标准DL/T5044-2004《电力工程直流系统设计规程》有关章节内容，结合产品改进后的实际情况编写。表1-3直流系统设计选型表，提供了阀控式密封铅酸蓄电池全部容量范围的直流断路器选型方案，用户结合工程的具体要求，可以针对G系列直流断路器有灵活选型的意见，并对直流系统短路电流计算提供了参考数据。附有G系列直流断路器总电气技术参数便于用户选用。2、“第二部分G系列直流断路器保护特性、动作原理及分断特性”是应用户要求，对G系列直流断路器保护特性，从理论到实践进行了较全面的分析，并提供了产品保护特性曲线。3、“第三部分G系列直流断路器电气参数及外形尺寸与安装说明”分别对微型、塑壳、万能式直流断路器及隔离开关进行描述，便于用户使用。现就一些情况，提示如下：①GMN20R属直流系统末端产品，已生产1A、2A、3A，4A、6A五种规格，可以满足不同用户要求。②GM5B塑壳式小型直流断路器，具有短路短延时特性，延时时间为10ms，体积由原来的72mm大幅度缩小为45mm。③GMB32具有短路短延时特性，生产16A（含）以上规格产品，对于16A（不含）以下规格的10A、6A产品用户需要也可以生产。④GMB32短路短延时时间为10ms，制造误差+1ms～2ms，对所选下级直流断路器，可在一个电流级差就能实现可靠配合。由于采用了电子式时间元件，可靠性提高，误差范围减小，但应注意该产品制造宽度为72mm。⑤GMB32短路短延时动作电流上限值由25In提高到最小值为60In，是产品进行了重大改进，其目的是当回路出现可能的最大短路电流时，对下级直流断路器来说，不会出现越级误动。⑥GMB800及以上直流断路器，短路短延时脱扣器整定电流下限值由10In改为5In，是因为直流系统在选用大额定电流直流断路器时，相应安装处的短路电流不可能有那么大，因而降低动作值来保证短路瞬动保护的灵敏度。⑦短路短延时的选定原则：一是级差配合的可靠性，二是尽量减小时间上的差值。经质量检验和应用上分析：GMB32仅选用10ms；GMB100、GMB225可选用10ms、30ms、60ms；GMB400、GMB800、GMB1250可选用30ms、60ms；GW3B仅选用100ms。⑧直流断路器安装接线示意图，仅表示出上进线或下进线断路器的安装注意点，图中三极断路器是用户特殊订货产品。4、“第四部分直流系统相关产品”暂列两项，供工程设计选型参考。目前开发的直流绝缘保护断路器，直流系统绝缘检测装置和事故照明切换装置仍处在试运行阶段，未列入相关产品中。5、本手册的知识产权和解释权均属北京人民电器厂有限公司。第一部分电力工程直流电源系统全选择性保护电器设计方案■前言研发背景……………………………………………………………………………………4编者…………………………………………………………………………………………4相关标准……………………………………………………………………………………4■电力工程直流电源系统全选择性保护电器设计方案设计选型步骤………………………………………………………………………………5G系列直流保护电器全选择性方案………………………………………………………5额定电流的计算……………………………………………………………………………8G系列直流断路器主要特点……………………………………………………………10直流断路选择性校验……………………………………………………………………10两段保护断路器在300Ah及以下电源系统全选择性设计方案………………………12在最苛刻接线试验条件下，GM5-63系列小型直流断路器的选择性配合性能……………………………………………………12两段保护断路器在300Ah及以下电源系统全选择性设计方案………………………14选择性级差配合可靠性分析……………………………………………………………16■G系列直流断路器总电气技术参数…………………………20北京人民电器厂有限公司4前言1电力工程必须具备安全可靠的控制电源。控制电源分为两类：一类是直流电源，一类是交流电源。由于直流电源独立于交流动力电源系统之外，不受交流电源系统事故的影响，具有安全可靠、运行维护方便等特点，从而得到广泛应用。特别是对于高电压和大容量机组的可靠性要求较高的电力设备，直流电源几乎是唯一可供选择的控制电源。随着发电厂、变电站的控制负荷和动力负荷对直流电源的要求越来越高，其保护电器的过载保护、短路保护要求也十分严格，它不应拒动，也不应误动，尤其是不允许越级误动，否则将导致电力设备的损坏和系统故障、事故波及范围扩大甚至造成大面积停电等严重事故。过去越级误动的情况主要是保护电器选择不合理造成的，例如用交流断路器替代直流断路器，熔断器的分散性和内阻不一致，保护等级选择性不配合等。由于各个生产厂不同形式的蓄电池短路电流不一样，断路器内阻有差异、导线的长度、截面、含铜量和端子接触压力等不同，造成保护装置不能准确地切断故障电流。为保证电力设备安全运行，要求保护电器（直流断路器）准确、可靠、快速切断故障电流。北京人民电器厂有限公司经过不断研究，于1999年研制成功G系列全选择性三段保护直流断路器，具有分断能力高、体积小、飞弧短、短路短延时准确，规格齐全等特点。通常情况下按标准规范选择，对于蓄电池组电源系统的级差配合，可以简化计算短路电流，不需要考虑电阻、电缆截面积、含铜量、限流系数、电缆热稳定等参数。上下级断路器只需按额定电流等级选择，就能实现全选择性三段保护，该性能达到国际水平。2001年北京人民电器厂有限公司在有关专家的帮