直流电源系统技术规范.docx

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直流电源系统技术规范

目次

变电站直流电源系统技术规范

1总则

1.1本规范规定了110~500kV变电站直流电源系统的技术标准和要求。

直流电源系统工程的设计、施工、验收应参照本规范执行。

1.2本规范适用于110~500kV变电站的直流电源系统新建、改造工程。

1.3本规范是依据国家和行业的有关标准、规程和规范并结合设备运行经验而制定的。

1.4各供电局可根据本规范，结合本地区实际情况制定相应的实施细则。

2规范引用文件

下列标准所包含的条文，通过在本规范中引用而构成为本规范的条文。

本规范出版时，所示版本均为有效。

但所有标准都有可能会被修订，使用本规范的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB/T19826-2005电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求

GB/T19638.2-2005固定型阀控密封式铅酸蓄电池

GB/T2900.11-1988电工名词术语蓄电池名词术语

GB/T7260.3-2003不间断电源设备第三部分：

确定性能的方法和试验要求

GB/T17478-1998低压直流电源设备的特性及安全要求

GB/T17626.2-1988电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验

GB/T17626.12-1988电磁兼容试验和测量技术振荡波抗扰度试验

GB4208-1993外壳防护等级（IP代码）

DL/T459-2000电力系统直流电源柜订货技术条件

DL/T637-1997阀控式密封铅酸蓄电池订货技术条件

DL/T724-2000电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护规程

DL/T781-2001电力用高频开关整流模块

DL/T856-2004电力用直流电源监控装置

DL/T5044-2004电力工程直流系统设计技术规程

Q/CSG10011-2005中国南方电网220kV～500kV变电站电气技术导则

Q/GD0011122.03-2007广东电网公司变电站二次系统防雷接地规范

3术语和定义

3.1系统（system）

本规范的“系统”是指连接在一个共同的标称电压下工作的设备和导线（线路）的组合。

3.2标称电压（nominalvoltage）

系统被指定的电压。

3.3电气设备额定电压（ratedvoltageforequipment）

根据规定的电气设备工作条件，通常由制造厂确定的电压。

3.4蓄电池组（storagebattery）

用导体连接两个或多个单体蓄电池用作电源的设备。

3.5阀控式密封铅酸蓄电池（valveregulatedsealedlead-acidbattery）

蓄电池正常使用时保持气密和液密状态，当内部气压超过预定值时，安全阀自动开启，释放气体，当内部气压降低后安全阀自动闭合，同时防止外部空气进入蓄电池内部，使其密封。

蓄电池在使用寿命期限内，正常使用情况下无需补加电解液。

3.6初充电（firstcharge）

新的蓄电池在交付使用前，为完全达到荷电状态所进行的第一次充电。

初充电的工作程序应参照制造厂家说明书进行。

3.7恒流充电（constantcurrentcharge）

充电电流在充电电压范围内，维持在恒定值的充电。

3.8恒压充电（constantvoltagecharge）

充电电压在充电电流范围内，维持在恒定值的充电。

3.9恒流限压充电（constant-currentlimitvoltagecharge）

先以恒流方式进行充电，当蓄电池组端电压上升到限压值时，充电装置自动转换为恒压充电，至到充电完毕。

3.10浮充电（floatingcharge）

在充电装置的直流输出端始终并接着蓄电池和负载，以恒压充电方式工作。

正常运行时充电装置在承担经常性负荷的同时向蓄电池补充充电，以补偿蓄电池的自放电，使蓄电池组以满容量的状态处于备用。

3.11均衡充电（equalizingcharge）

为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均匀现象，使其恢复到规定的范围内而进行的充电，通称为均衡充电。

3.12补充充电（supplementarycharge）

蓄电池在存放中，由于自放电容量逐渐减少，甚至于损坏，或大容量放电后，按厂家说明书，需进行的充电。

3.13蓄电池容量试验（batterycapacitytest）

新安装的蓄电池组，按规定的恒定电流进行充电，将蓄电池充满容量后，按规定的恒定电流进行放电，当其中一个蓄电池放至终止电压时为止，按以下公式进行容量计算：

C=If×t（Ah）

式中：

C－蓄电池组容量，Ah；If－恒定放电电流，A；t－放电时间，h。

3.14蓄电池容量符号（batterycapacitysymbol）

C10—10h（小时）率放电额定容量，单位：

安时（Ah）。

3.15放电电流符号（Dischargecurrentsymbol）

I10—10h（小时）率放电电流，数值C10/10，单位：

安（A）。

3.16恒流放电（constant-currentdischarge）

蓄电池在放电过程中，放电电流值始终保持恒定不变，直放到规定的终止电压为止。

3.17核对性放电（checkingdischarge）

在正常运行中的蓄电池组，为了检验其实际容量，以规定的放电电流进行恒流放电，当其中一个单体电池达到了规定的放电终止电压，即停止放电，然后根据放电电流和放电时间，计算出蓄电池组的实际容量，称为核对性放电。

3.18终止电压（finishvoltage）

蓄电池容量选择计算中，终止电压是指直流系统的用电负荷，在指定放电时间内要求蓄电池必须保持的最低放电电压。

对蓄电池本身而言，终止电压是指蓄电池在不同放电时间内及不同放电率放电条件下允许的最低放电电压。

3.19稳流精度（stabilizedcurrentprecision）

充电装置在充电（稳流）状态下，交流输入电压在额定值±15%范围内变化，输出电压在充电电压调节范围内变化，输出电流在其额定值20%～100%范围内任一数值上保持稳定时其输出电流稳定程度，按以下公式计算：

δI=[（IM－IZ）/IZ]×100%

式中：

δI－稳流精度；IM－输出电流波动极限值；IZ－输出电流整定值。

3.20稳压精度（stabilizedvoltageprecision）

充电装置在浮充电（稳压）状态下，交流输入电压在额定值±15%范围内变化，输出电流在其额定值的0%～100%范围内变化，输出电压在其浮充电电压调节范围内任一数值上保持稳定时其输出电压稳定程度，按以下公式计算：

δU=[（UM－UZ）/UZ]×100%

式中：

δU－稳压精度；UM－输出电压波动极限值；UZ－输出电压整定值。

3.21纹波系数（ripplefactor）

充电装置在浮充电（稳压）状态下，交流输入电压在额定值±15%范围内变化，输出电流在其额定值的0%～100%范围内变化，输出电压在其浮充电电压调节范围内任一数值上，测得电阻性负载两端脉动量峰值与谷值之差的一半，与直流输出电压平均值之比，按以下公式计算：

δ=[（Uf－Ug）/2Up]×100%

式中：

δ－纹波系数；Uf－直流电压中脉动峰值；Ug－直流电压中脉动谷值；Up－直流电压平均值。

3.22效率（efficiency）

充电装置的交流额定输入功率与直流输出功率之比，按以下公式计算：

η=（WD/WA）×100%

η－效率；WD－直流输出功率；WA－交流输入功率。

3.23“三遥”功能（"teleindication，telemetry，telecontrl"functions）

遥信功能、遥测功能、遥控功能的简称。

3.24均流及均流不平衡度（equalizingcurrentandunbalance）

采用同型号同参数的高频开关电源模块，以（N十1）或（N+2）多块并联方式运行，为使每一个模块都能均匀地承担总的负荷电流，称为均流。

模块间负荷电流的差异，叫均流不平衡度，按以下公式计算：

β=[（I－IP）/IN]×100%

β－均流不平衡度；I－实测模块输出电流的极限值；IP－N个工作模块输出电流的平均值；IN－模块的额定电流值。

4使用条件

4.1正常使用的环境条件

4.1.1海拔不超过1000m。

4.1.2设备运行期间周围空气温度不高于35℃，不低于–10℃。

4.1.3日平均相对湿度不大于95%，月平均相对湿度不大于90%。

4.1.4安装使用地点无强烈振动和冲击，无强电磁干扰，外磁场感应强度不得超过0.5mT。

4.1.5安装垂直倾斜度不超过5%。

4.1.6使用地点不得有爆炸危险介质，周围介质不含有腐蚀金属和破坏绝缘的有害气体及导电介质，不允许有霉菌存在。

4.2正常使用的电气条件

4.2.1频率变化范围不超过±2%。

4.2.2交流输入电压波动范围不超过±15%。

4.2.3交流输入电压不对称不超过5%。

4.2.4交流输入电压应为正弦波，非正弦含量不超过额定值的10%。

5通用技术要求

5.1系统组成及配置原则

5.1.1直流电源系统由交流输入、充电装置、馈电屏、蓄电池组、监控单元（含馈线状态监测单元）、电压监测、绝缘监察（含接地选线）、母线调压装置（可选）、蓄电池管理单元等组成。

5.1.2直流电源系统作为变电站控制负荷和需采用直流的动力负荷的电源，其容量选取和接线方式应必需满足安全可靠运行的需要。

设备负载等级为一级（即连续输出额定电流）。

5.1.3直流系统配置原则

5.1.3.1220~500kV变电站直流系统均配置两组高频充电装置和两组蓄电池，110kV变电站直流系统宜配置两组高频充电装置和两组蓄电池。

5.1.3.2直流负荷包括电气的控制、信号、测量和继电保护、自动装置、各类直流电动机、断路器电磁操动的合闸机构、交流不停电电源装置、远动和事故照明等负荷。

5.1.3.3蓄电池容量选取按事故放电4小时计算。

110kV、220kV、500kV变电站每组蓄电池容量可分别按300Ah、500Ah、800Ah选取。

5.1.3.4蓄电池应选用阀控式密封铅酸蓄电池。

5.1.3.5500kV变电站设有继电保护装置小室时，宜在主控制室设主馈电屏，各继保小室设分电屏；也可按电压等级或供电区域分散设置蓄电池组，且分别按两组蓄电池考虑（容量按每组蓄电池所带负荷选择）。

5.1.3.6充电装置应选用高频开关电源，充电装置的模块需采用N+1模式。

110kV、220kV、500kV变电站充电装置额定电流可分别按60A、80A、120A选取。

5.2直流系统电气接线

5.2.1一组蓄电池两套充电装置的直流系统采用单母线分段接线，两段直流母线之间应设联络电器，两套充电装置应接入不同母线段，蓄电池组应跨接在两段母线上。

5.2.2两组蓄电池两套充电装置的直流系统应采用二段单母线接线，两段直流母线之间应设联络电器。

每组蓄电池组和充电装置应分别接入不同母线。

5.2.3采用直流主馈电屏和分电屏时，单个直流主馈电屏和分电屏宜只设一段直流母线。

5.2.4蓄电池出口回路、充电装置直流侧出口回路和蓄电池试验放电回路等，应装设熔断器，并同时装设隔离电器，如刀开关，也可采用熔断器和刀开关合一的刀熔开关。

5.2.5直流馈线回路应装设直流断路器。

5.2.6在进行切换操作时，蓄电池组不得脱离直流母线，在切换过程中允许两组蓄电池短时并列运行。

5.2.7每套充电装置交流输入应设两个回路，一路运行，一路备用，当工作电源故障时应自动切换到备用电源，切换过程应不影响直流系统的正常工作。

两路交流电源应分别取自站用电不同段交流母线。

5.2.8对无采用电磁操动机构的变电站，直流系统可不设动力母线，取消母线调压装置。

若保留母线调压装置，应有防止硅元件开路的措施。

5.2.9直流系统采用二段单母线接线时，每段母线宜配置独立的绝缘监测装置。

绝缘监测装置应能方便投退。

5.2.10直流系统应采用不接地方式。

5.2.11变电站直流系统电气主接线详见附录A。

5.3直流供电网络的配置原则

5.3.1直流供电网络的总体配置原则

5.3.1.1直流电源供电回路分为环形供电方式和辐射供电方式。

5.3.1.2环形供电网络干线或小母线的二回直流电源应分别经直流断路器接入两段直流母线，正常时为开环运行。

环形供电网络干线引接负荷处也应设置直流断路器。

5.3.1.3辐射供电方式指在馈线屏处仅有一回直流电源经直流断路器供电的方式。

5.3.1.4控制电源与保护装置电源直流供电回路需在直流馈线屏处分开。

5.3.1.5信号回路在直流馈线屏处由专门直流断路器供电，不得与其他回路混用。

5.3.1.6互为冗余配置的两套主保护、两套安稳装置、两组跳闸回路等采用辐射供电方式，其直流供电电源应分别取自不同段直流母线。

系统双重化的两套保护与断路器的两组跳闸线圈一一对应时，每套保护装置直流电源和控制回路直流电源必须取自同一段直流母线。

5.3.1.7保护通道设备电源（放置在通信机房设备除外）应与对应的保护装置电源共用一组直流电源，二者在保护屏上通过直流断路器分开供电。

5.3.1.8采用“远后备”原则配置保护的线路，其保护装置直流电源和控制电源应取自同一段直流母线。

5.3.1.9取自不同段直流母线的直流供电电源回路间不能采用自动切换装置或回路。

5.3.1.10正在运行方式下，全部直流负载应平均分布在两段直流母线上。

5.3.1.11直流系统用断路器应采用具有自动脱扣功能的直流断路器，不得用交流断路器替代。

各种盘柜设置的直流断路器、熔断器应有设备名称的标识牌。

5.3.2控制回路直流供电电源配置原则

5.3.2.1主变各侧断路器、110kV及以上断路器控制回路直流供电电源应采用辐射供电方式，在直流馈线屏处分别经专用直流断路器供电。

5.3.2.2断路器操作机构箱内的两组压力闭锁回路直流供电电源应分别与对应的跳闸回路共用一组操作电源。

如断路器操作机构箱内只有一组压力闭锁回路，则压力闭锁回路直流供电电源应与跳闸Ⅰ回路共用一组操作电源，而相应的断路器失灵启动保护装置的直流电源应取自另一段直流母线。

5.3.2.310kV、35kV断路器（不含主变低压侧）直流控制电源和直流电机电源按每台变压器对应的低压侧母线，分别采用环形供电方式。

5.3.2.4500kVGIS断路器辅助直流电源采按串用环形供电方式。

220kV、110kVGIS断路器辅助直流电源按母线（母线出线回数超过6回时，可分为两段）采用环形供电方式。

5.3.2.5500kV隔离开关直流控制电源按串采用环形供电方式，220kV、110kV隔离开关直流控制电源按母线（母线出线回数超过6回时，可分为两段）采用环形供电方式。

5.3.2.6PT并列回路直流控制电源采用辐射供电方式。

双重化配置的PT并列回路直流供电电源应分别取自不同段直流母线。

5.3.2.7220kV、110kV变电站中的0.38kV智能柜ATS直流控制电源采用辐射供电方式。

500kV变电站中的0.38kV智能柜中的两套ATS直流控制电源应分别取自不同段直流母线。

5.3.2.8各种接口屏直流控制电源采用辐射供电方式。

5.3.3监控系统直流供电电源配置原则

5.3.3.1独立测控装置的电源分为装置电源和信号回路电源两种，保护、测控合二为一的测控装置电源分为装置电源、信号回路电源和操作电源三种。

5.3.3.2110kV及以上（包括500kV变电站35kV）测控装置的装置电源、信号回路分别采用环形供电；保护、测控合二为一的10kV测控装置的装置电源、信号回路电源和操作电源按每台变压器对应的低压侧10kV母线分别采用环形供电方式。

5.3.3.3冗余配置的远动装置采用辐射供电方式，其直流供电电源应分别取自不同段直流母线。

5.3.3.4监控系统所用交换机采用直流供电电源时，按A、B、C网分别采用环形供电方式。

5.3.3.5两套不间断电源屏采用辐射供电方式，其直流供电电源应分别取自不同段直流母线。

5.3.2.6GPS扩展装置采用辐射供电方式。

5.3.4保护装置直流供电电源配置原则

5.3.2.1电压切换装置直流电源与保护控制直流电源共用一组电源，二者在保护屏上通过直流断路器分开供电。

双配置电压切换装置与两套保护一一对应时，每套保护装置直流电源和电压切换装置直流电源必须取自同一段直流母线。

5.3.4.2500kV、220kV主变非电量保护与本屏内保护装置共用一组保护装置电源，二者在保护屏上通过直流断路器分开供电。

5.3.4.3220kV及以上主变后备保护装置直流电源应与对应的差动主保护装置直流共用一组直流电源，二者在保护屏上通过直流断路器分开供电。

5.3.4.4独立配置的500kV主变零序（分相）差动保护装置直流电源，应与对应的差动主保护装置直流电源取自同一段直流母线。

5.3.4.5500kV断路器保护装置直流电源采用辐射供电方式。

5.3.4.6互为冗余配置的两套远跳保护、短引线保护装置直流电源采用辐射供电方式，其直流供电电源应分别取自不同段直流母线。

并与本屏内主保护装置共用一组保护装置电源，二者在保护屏上通过直流断路器分开供电。

5.3.4.6220kV断路器保护装置与本屏保护装置共用一组电源，二者在保护屏上通过直流断路器分开供电。

5.3.4.7保护屏内的高频收发信机、数字接口装置与本保护装置共用一组直流供电电源，二者在保护屏上通过直流断路器分开供电。

5.3.4.8母差保护、失灵保护、母联及分段保护、110kV线路装置、故障录波装置、功角测量装置直流电源采用辐射供电方式。

5.3.4.9110kV主变保护非电量保护与高压侧后备保护共用1组电源，二者在保护屏上通过直流断路器分开供电。

110kV主变差动保护与中、低压侧后备保护共用1组电源，三者在保护屏上通过直流断路器分开供电。

5.3.4.10备自投装置、安稳执行站装置直流电源采用辐射供电方式。

5.3.4.11500kV站的35kV电容、电抗器保护装置直流电源按每台变压器对应的低压侧母线，分别采用环形供电方式。

5.3.4.12220kV、110kV变电站两套站用变压器保护装置直流电源，应分别取自不同段直流母线。

5.3.5其它二次设备直流供电电源配置原则

5.3.5.1事故照明直流电源采用辐射供电方式。

5.3.5.2如继电保护试验电源屏装设DC/DC装置时，其直流电源采用辐射供电方式。

5.3.5.3主控楼消防控制系统直流电源采用辐射供电方式。

5.3.5.4电能采集屏直流电源采用辐射供电方式。

5.4直流系统支路直流熔断器和直流断路器级差配合原则和典型配置方案

5.4.1直流系统支路直流熔断器和直流断路器级差配合原则如下：

5.4.1.1根据工程具体情况，可采用直流熔断器，甚至熔断器和直流断路器混用，但应注意上下级之间的配合。

当直流断路器与熔断器配合时，应考虑动作特性的不同，对级差做适当调整。

直流断路器下一级不宜再接熔断器。

5.4.1.2上、下级均为熔断器的，按照2倍及以上额定电流选择级差配合。

5.4.1.3上、下级均为直流断路器的，按照4级及以上选择级差配合。

5.4.1.4上级为熔断器，下级为直流断路器的，按照2倍及以上额定电流选择级差配合。

5.4.1.5变电站内设置直流保护电器的级数不宜超过4级。

5.4.1.6500kV变电站当设置直流分电屏时，直流主馈电屏宜采用框架式或塑壳式直流断路器。

5.4.2直流系统的直流断路器、熔断器典型配置方案推荐如下：

5.4.2.1300Ah蓄电池出口采用315A熔断器；500Ah蓄电池出口采用400A熔断器；800Ah蓄电池出口采用630A熔断器。

5.4.2.260A充电装置总输出采用80-100A熔断器；80A充电装置总输出采用150-200A熔断器；120A充电装置总输出采用200-250A熔断器。

5.4.2.3二次设备和控制回路宜采用3-6A直流断路器。

5.4.2.4蓄电池和充电装置与推荐配置不同时，其出口保护电器选择参照DL/T5044-2004《电力工程直流系统设计技术规程》附录E规定的原则选取。

5.5直流系统的功能

5.5.1具有自动恢复功能，实现市电恢复后自动开机，自动选择恒流充电→恒压充电→浮充电工作方式切换。

5.5.2具有交流电源自动切换功能。

5.5.3设有电池充电限流和充电屏输出总限流。

5.5.4充电模块具有直流输出过压过流保护、直流输出欠压告警、交流输入过压保护、欠压报警、交流输入缺相保护、超温保护功能。

5.5.5对蓄电池浮充电压具有温度补偿功能。

5.5.6具有定期均衡充电功能。

5.5.7具有完善的防雷功能。

5.5.8满足工程对电磁兼容性的要求。

5.6直流系统的主要技术参数要求

交流输入电压：

（38015%）V

交流电源频率：

（502%）Hz

交流输入电压不对称度：

≤5％

功率因数：

>0.9

输入2-19次谐波电流：

<30%基波电流

直流系统标称电压：

110V（220V）

充电电压调整范围：

（90～125）%标称电压

直流系统额定输出电流：

30A~140A

直流控制母线电压范围：

标称电压-15%~+10%

动力母线电压范围：

标称电压12.5%

稳流精度：

≤1%（在20%~100%输出额定电流时）

稳压精度：

≤0.5%（在0%~100%输出额定电流时）

均流不平衡度：

≤5%

纹波系数：

≤0.5%

效率：

>90%

噪声：

≤55dB（距装置1m处）

冷却方式：

功率≤3kW时，采用自然冷却；功率>3kW时，采用自然冷却或强迫风冷

对时接口：

IRIG-B（DC）码、PPS（秒脉冲）、PPM（分脉冲）对时

通讯接口：

RS485/RS232/RS422通讯接口，可预留以太网通讯接口

通讯规约：

CDT、MODBUS、101、103规约

电磁兼容：

GB/T17626.2-1988《电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验》规定严酷等级为三级静电放电抗扰度试验的要求，GB/T17626.12-1988《电磁兼容试验和测量技术振荡波抗扰度试验》规定严酷等级为三级振荡波抗扰度试验的要求

6直流系统主要部件技术要求

6.1充电装置和高频开关电源模块

6.1.1高频开关电源模块的主要功能是将交流电源变换为高品质的直流电源，采用PWM调制方式。

模块构成：

全波整流及滤波器、高频变换及高频变压器、高频整流滤波器等。

高频开关电源模块额定电流为10A、20A。

6.1.2每个高频开关电源模块内部应具有监控功能，并能显示输出电压/电流值，能不依赖总监控单元，独立工作。

正常工作时，模块应与总监控单元通信，接受监控装置的指令。

6.1.3高频开关电源模块应具有交流输入过电压保护、欠电压报警、直流输出过电压保护、直流输出过电压保护、直流输出过流保护或限流功能、模块过热保护及模块故障报警功能。

模块应具有报警和运行指示灯。

任何异常信号能上送到监控单元。

6.1.4高频开关电源模块应具有可带电插拔更换功能，具有软启动功能，软启动时间3～8秒，防止开机电压冲击。

6.1.5高频开关电源模块在交流输入电压消失并恢复正常后，能自动恢复运行。

6.1.6充电装置高频模块个数为N+1，总模块个数