隨著我國電力工業(yè)的不斷進步，電力系統(tǒng)向超高壓大容量方向發(fā)展，為這些大容量電力設(shè)備提供控制、保護、信號、操作電源、直流系統(tǒng)的安全可靠運行問題，就必須提到一個新的重視高度來認識。
電力設(shè)備正常運行時，直流系統(tǒng)為斷路器提供合閘電源，還為繼電保護及自動裝置、通訊設(shè)備等提供直流電源。在系統(tǒng)出現(xiàn)電路故障時，特別是交流電源中斷情況下，直流系統(tǒng)必須為繼電保護及自動裝置、斷路器的合跳閘、事故照明提供安全可靠的直流電源，是電力系統(tǒng)繼電保護、自動裝置和斷路器正確動作的基本保證。在直流回路中，直流熔斷器和斷路器是直流系統(tǒng)各出線過流和短路故障的主要保護元件，可作為饋線回路供電網(wǎng)絡(luò)斷開和隔離之用，其選型和動作值整定是否適當以及上、下級之間是否具有選擇性保護配合，直接關(guān)系到能否把系統(tǒng)的故障限制在zui小范圍內(nèi)，這對防止系統(tǒng)破壞、事故擴大和主設(shè)備嚴重損壞至關(guān)重要。因此,加強熔斷器與斷路器選擇及配置的準確性，對提高電力系統(tǒng)運行的安全可靠性具有非常重要的意義.。
1、級差配合存在的主要問題
由于直流變電站系統(tǒng)供電內(nèi)容多，回路分布廣，在一個直流網(wǎng)絡(luò)中往往有許多支路需要設(shè)置斷路器與熔斷器進行保護，并往往分成三級或四級串聯(lián)，這就存在著正確選擇保護方案和上下級之間的保護配合問題.。
1.1、熔斷器質(zhì)量及參數(shù)分散問題：
生產(chǎn)廠家提供的熔斷器技術(shù)數(shù)據(jù)是在產(chǎn)品型式試驗時得到的，校驗熔斷器的分斷能力大多是在交流電源周期分量有效值下做的，熔體動作選擇配合特性曲線也是交流安秒特性曲線，這與變電站直流系統(tǒng)發(fā)生短路故障時的實際情況有一定差距。為了保持與系統(tǒng)直流故障情況項一致，熔斷器的分斷能力試驗應(yīng)該在直流短路電流狀態(tài)下進行。
熔斷器廠家及設(shè)計手冊提供的級差配合是按同一型號、同一熔體材料來確定上下級差,從而保證滿意的保護選擇性，當回路中有不同類型和不同特性的熔斷器時，熔斷器之間的級差配合更應(yīng)引起高度重視。由于目前熔斷器生產(chǎn)廠家較多，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，熔斷片和零件材料的差異，并不能*保證產(chǎn)品質(zhì)量的同一性，所以即使同一廠家、同一型號的熔斷器，其參數(shù)也有一定的分散性，安秒特性有一定的實際偏差.。
1．2 上下級間的額定值級差選擇不當：
熔斷器采用熱熔效應(yīng)原理開斷故障電流，而斷路器是磁效應(yīng)與熱效應(yīng)相結(jié)合，安秒特性曲線不同，配合級差也不同。對于斷路器之間、斷路器與熔斷器之間的級差配合不應(yīng)照搬熔斷器間的配合規(guī)定.。
2、熔斷器、直流斷路器級差配置現(xiàn)場試驗
為了適應(yīng)DL/T5044-2003 《電力工程直流設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（以下簡稱設(shè)計規(guī)程）有關(guān)規(guī)定，驗證變電站直流系統(tǒng)中斷路器和熔斷器幾種典型的級差配置方案是否滿足選擇性保護的要求，探索直流斷路器之間的級差配合、以及直流斷路器與熔斷器的配合及其上下級之間的選擇配置，選擇了石家莊某供電公司所轄變電站直流系統(tǒng)中的部分直流斷路器、熔斷器的典型保護級差配合方案進行了現(xiàn)場試驗，并對具備延時功能的三段式直流斷路器也進行了試驗驗證，確認了實現(xiàn)選擇性保護的配合條件.。
2.1 短路電流的選取
按照直流斷熔斷器安裝現(xiàn)場可能出現(xiàn)的zui大短路電流，將試驗元件串聯(lián)安裝進行短路試驗，為保證試驗電流高于現(xiàn)場可能出現(xiàn)的zui大短路電流，增加了適當裕度，短路電流的選取結(jié)果為:：
a．300Ah 及200Ah 蓄電池組，對合閘饋出線電纜短路故障，試驗短路電流選2000 A.。
b．100Ah 蓄電池組，對于合閘饋出線電纜短路故障，試驗短路電流選1000 A.
c．控制、保護回路末端熔斷器或直流斷路器出口短路，試驗短路電流選200 A.
2.2 試驗方案及結(jié)果
經(jīng)對變電站直流系統(tǒng)安裝使用的保護電器進行調(diào)查，按照設(shè)計規(guī)程有關(guān)規(guī)定，確定出熔斷器—熔斷器、斷路器—熔斷器、熔斷器—斷路器、斷路器—斷路器4 類12 項試驗方案.試驗結(jié)果分析如下。
2.3、試驗結(jié)果分析：
2.3.1 熔斷器—熔斷器級差配合
設(shè)計規(guī)程要求：如果裝設(shè)熔斷器的型號和各熔斷件材料相同，為保證選擇性，必須使電路中相鄰兩級熔斷器熔斷件額定電流的級差至少相差兩級.，本次試驗的前提是選取了同廠、同型號、同批次、同材料的產(chǎn)品，因其具有相同的安秒特性，做兩級級差的配合。在短路電流達到上級的10~30 倍范圍內(nèi)均正確動作，表現(xiàn)出
良好的配合特性，供電公司曾對變電站直流回路的熔斷器進行了統(tǒng)一更換，具備此項試驗的現(xiàn)場條件.。
2.3.2 斷路器—熔斷器級差配合
設(shè)計規(guī)程要求：斷路器下一級可裝設(shè)熔斷器作為保護電器，斷路器的額定電流應(yīng)大于熔斷器的額定電流4倍及以上.。此項試驗結(jié)果與設(shè)計規(guī)程相吻合。
但此項試驗的前提是短路電流為上級額定電流的8~9倍，剛剛進入上一級斷路器的速斷區(qū)，如果短路電流增大到一定值時，按照參考文獻[2]中的試驗結(jié)果，上下級會同時動作，造成越級。因此在工程應(yīng)用中，除斷路器的額定電流應(yīng)大于熔斷器的額定電流4倍及以上外，還應(yīng)核定zui大短路電流不應(yīng)超過上一級斷路器額定電流的10倍.。
2.3.3 熔斷器—斷路器級差配合
此項試驗條件嚴于設(shè)計規(guī)范，熔斷器的額定電流大于斷路器額定電流的1．6 倍，試驗結(jié)果與設(shè)計規(guī)范相吻合.。但此項試驗的短路電流是上級熔斷器額定電流的12~13 倍，因此應(yīng)特別注意：
a．蓄電池出口熔斷器因按照蓄電池1 h放電容量并加大一級選擇，其zui大短路電流在此范圍內(nèi)能夠與下一級斷路器配合,不必核定zui大短路電流.
b．如用于回路下一級，因熔斷器的開斷速度隨短路電流增加而加快，而斷路器的脫扣速度基本不變，在短路電流大到一定程度時，二者動作接近而造成越級，參考文獻[2]的試驗結(jié)果也證實了此點.。因此，在工程應(yīng)用中，除斷路器的額定電流應(yīng)大于熔斷器的額定電流4倍及以上外，還應(yīng)核定zui大短路電流不超過上級斷路器額定電流的10~12 倍.。
3 、直流系統(tǒng)保護方案選擇建議
3.1 熔斷器—熔斷器配合
應(yīng)選用正規(guī)生產(chǎn)廠家同廠、同型號的產(chǎn)品，同批次生產(chǎn)的直流熔斷器，可方便地用于對變電站原有熔斷器的統(tǒng)一更換工作。但對于新建站，由于熔斷器均為購進時設(shè)備自帶，難以保證同廠、同型號，特別是難以保證設(shè)計規(guī)范要求的“各熔件材料相同”的嚴格要求，因此如用不同廠家生產(chǎn)的不同型號的熔斷器做配合，應(yīng)加大級差.。
3.2 熔斷器與斷路器（兩段式）間的配合
除應(yīng)按設(shè)計規(guī)程執(zhí)行外，還應(yīng)核定zui大短路電流不應(yīng)超過上一級額定電流的8~10倍。
3.3 不同型號斷路器的配合
應(yīng)考慮斷路器的固有動作時間，必須保證上級斷路器固有動作時間不小于下級固有動作時間，推薦采用上級塑殼式斷路器、下級微型斷路器的配合.。
3．4 三段式斷路器
采用三段式斷路器可以實現(xiàn)小級差配合，而且不必考慮短路電流的影響，能夠適應(yīng)設(shè)計規(guī)程關(guān)于直流分電屏設(shè)計方案中多級配合的要求。