随着国民经济快速增长和电网技术的不断提高，输配电网络出现了多样化、复杂化，而承担电网保护和控制作用的直流设备供配电系统和对供电设备及线路进行保护的主要元器件，从单一的熔断器改为了断路器。由于直流断路器具有反时限动作，高精度的分断性能等特点，已被电力系统越来越普遍使用。但直流断路器动作特性怎样，上下级、级差保护如何配置，根据直流系统运行状况如何选择合理的直流断路器，这些情况人们并没有得到解决。许多单位仅凭工作经验和自我感觉使用配置，造成了配置方式多样化，有的采用了熔断器或交流断路器、直流断路器代替并混合使用，造成维护和运行上的极大困难，越位动作事故常有发生，让人们防不胜防。

二、微型直流断路器

图一 微型直流断路器内部结构

直流断路器由于分断能力强、分断迅速、故障恢复快、操作使用简便等优势，正被人们越来越重视。直流断路器主要由接线柱、灭弧栅、标签显示器、操作手柄、动触头、电磁线圈等部件构成，如图一所示。

在直流断路器内部结构中，“电磁线圈”是直流断路器的快速动作元件。当负载短路时，产生的短路电流通过电磁线圈产生电动力使断路器瞬间动作。“双金属条”是过载保护动作元件，当负载电流大于额定电流某一定值时，双金属条围绕在其上的电阻丝发热，金属条弯曲动作起到过载保护目的。双金属条的发热是过载电流的累计热量，使其发热，产生动作，所以其过载还有时间系数，这也就是直流断路器的工作原理。“灭弧室”帮助开关分断过程中电弧的冷却熄灭，提高开断电流能力。应用在直流系统中，由于直流短路电流灭弧比较困难，不像交流电流有过零的特性容易息弧，所以直流断路器开断距离要求大于交流断路器，并且为了更好的提高灭弧能力，在开关的消弧槽内附加了恒定磁场与直流电弧作用在灭弧室内，使之更容易灭弧，因此直流断路器的接入是有极性，不能接反。如果不注意极性，接反则大大降低直流灭弧能力。直流断路器具有反时限特性，大于额定电流的1.31I_△（I_△为额定电流）时开始动作，根据动作特性不一样区分为A、B、C、D四种特性，常用的有三种。B特性为短路电流大于5倍额定电流时瞬间开断；C特性为额定电流大于10倍额定电流时，瞬间开断；D为电动机专用断路器。直流断路器的极性安装时常常被忽视，往往认为是直流断路器的质量的问题。

熔断器的自身是具有一定电阻的导体，它的保护工作原理是当电流流过导体，导致导体发热，温度到达导体熔点时产生熔化断开，所以称之谓熔断器，也称保险丝。熔断器的发热量遵循公式Q=0.24I²RT，（Q是发热量，I是流过导体的电流，0.24为常数，R是导体的电阻，T是电流流过导体的时间。）我们从公式就不难看出其电流和电阻大小决定了产生热量的速度。若热量产生的速度小于热量耗散的速度时，温度不会高于或大到导体熔点，不会造成熔丝断开；若热量产生速度大于热量耗散的速度时，产生的热量越来越多，所累积的温度升高到导体熔点以上时，导体熔断，这就是熔断器的工作原理。原理主要是温度熔断导体，所以安装方法和拉触电阻都会造成熔断器的熔断速度。常用的熔丝主要材料为铅锑合金，铅不少于98％，锑为0.3％-1.5％，杂质小于1％。直流系统一般使用各类管状熔断器和石英砂熔断器，是由于直流电流不像交流电流，其灭弧性不一样的原因，管状或石英砂熔断器比一般熔断器有较强的灭弧性能。熔断器熔断特性具有反时限特性，大于额定电流值越大，熔断时间就越短，熔断时间和电流成反比。

模拟变电站的实际运行环境，对熔断器、断路器的上下级选择性保护配合进行短路试验，原则上是假定直流的短路电流逐步增加，直到上下级之间不能配合为上。分别以熔断器与断路器配合进行试验，分以下四种状态①断路器与断路配合以DD方案配合状态；②熔断器与断路器配合PR方案配合状态；③断路器与熔断器配合DR方案配合状态；④熔断器与熔断器配合RR方案配合状态。我们根据四种状况进行配合从小电流到大电流的方法测试。如图二所示。