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【技术干货】通信用-48V直流配电系统及其短路分析

2016-06-15 10:13来源:电气技术杂志关键词:电气技术配电系统电气设备收藏点赞

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2.3保护设备

1)熔断器

熔断器是一种同时具备过电流继电保护以及分断能力的开关设备。其特点是尺寸小,价格低,限流特性好,分断能力高。在直流配电系统中,由于线路及负载电感小,故障电流的上升率较高,故障电流在短时间内会迅速上升到较高的数值,因此熔断器在直流配电系统中较为适用。

然而熔断器在故障熔断后必须更换熔断体并且其保护功能单一,因此其适用于需要快速保护响应且不需要自动重合闸的保护场合。

2)隔离开关

隔离开关是无灭弧,无分断能力的纯机械式开关。隔离开关一般安装在每个线路的两端,只能在无负荷的情况下打开隔离开关形成物理隔离。隔离开关有明显可见的断点,将需要检修的设备或线路与电源用一个明显断开点隔开,以保证检修人员和设备的安全。

3)断路器

直流断路器是直流配电系统最重要最有效的保护设备,能在严重过载或短路等故障时自动切断电路,保护系统及其它电器设备的安全。

目前国内外已有一些专家学者正在进行直流断路器的研究,研究的直流断路器的类型主要有:全固态断路器、混合式断路器及机械断路器等。

从断路器的特性来看,全固态断路器的分断时间最短,分断时不产生电弧,分断性能最佳,但是静态损耗很大;机械式断路器的静态损耗很小,但分断时间较长,分断特性较差;而混合式断路器综合两者优点,用快速机械开关导通正常运行电流,固态电力电子器件分断短路电流,具有良好的静态特性以及短路电流无弧快速分断动态特性。

然而目前对于直流断路器的研究仍仅局限于高校实验室或某些公司内部,能真正应用于实际并已产品化的经济可靠的直流断路器仍未问世。

2.4短路保护分区及目前的保护措施

实际通信机房配电系统中保护区域主要包含交流电源侧保护、直流网络保护、变换器保护、负载保护4部分,本文主要研究-48V直流配电系统直流侧的短路故障。在-48V直流配电系统中,最常见的短路故障类型主要有蓄电池短路及负载短路两种短路情况。

应对蓄电池短路故障,目前普遍采用的保护策略主要有两种:第一种直接通过直流断路器与熔断器串联来开断短路电流。第二种采用交流断路器与直流侧隔离开关配合来清除直流系统故障。

应对负载短路故障,负载模块的接线方式通常采用地高阻接线方式。地高阻接线方式中,各负载分路中都接有一定阻值的电阻,当某一负载分路发生短路时由该分路所串接的电阻来承受母线电压,避免由于单一负载回路的短路造成直流电源的短路,影响其他分路负载的正常工作,以此来防护短路故障以提高系统供电的可靠性[16]。

2.5短路故障保护技术现存的问题

1)缺乏经济、可靠的直流断路器:由于直流断路器应用得少,其价格较为昂贵,并且直流短路电流没有像交流短路电流一样存在自然过零点,所以直流电弧分断较为困难,需要采用专门的灭弧措施,技术难度较高,因此目前直流断路器是限制直流配电系统发展的重要方面之一。

2)蓄电池是直流配电系统最常用的储能设备,然而蓄电池易燃易爆,如果通过较长时间的短路电流时,其发生爆炸事故的可能性将大大提高,因此蓄电池的短路保护对快速性要求较高。而目前主要采用断路器与熔断器来开断短路电流,这两种保护设备都需要经过一段时间才能响应短路故障,存在一定的延时,因此不具备短路电流的快速分断能力。

3)为防护负载短路采用的高阻接法需要在每一路负载中串接高阻,在串接电阻中必然产生电压降,使得负载电压降低,因此还得考虑串接高阻以及负载之间的配合问题,并且所串接的高阻也会产生一定的功率损耗。

4)由于直流配电系统主要以微网形式存在,其线路并不长,各种设备较为密集,并且带有大量电力电子设备,故障定位困难,目前尚缺乏智能的短路故障保护机制。

投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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