DLT50441995火力发电厂变电所直流系统设计技术规定.docx

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DLT50441995火力发电厂变电所直流系统设计技术规定

火力发电厂、变电所直流系统

设计技术规定

D C systen technical code for designing 

fossil fuel power plants a nd substation 

DL/T5044-95

主编部门：

电力工业部华北电力设计院

批准部门：

中华人民共和国电力工业部

                   施行日期：

1995年12月1日

关于发布《火力发电厂电气试验室设计

标准》两项电力行业标准的通知

电技[1995]506号

各电管局，各省、自治区，直辖市电力局，电力规划设计总院，各有关单位：

    《火力发电厂电气试验室设计标准》等两项电力行业标准，经审查通过，批准为推荐性标准，现予发布。

编号、名称如下：

    DL/T5043-95，火力发电厂电气试验室设计标准。

    DL/T5044-95，火力发电厂火力发电厂、变电所直流系统设计技术规定。

    以上标准自1995年12月上日起实施。

    请将执行中的问题和意见告电力规划设计总院，并抄送部标准化领导小组办公室。

                                        中华人民共和国电力工业部

                                              一九九五年八月十一日

1 总  则 

1.0.1 为适应电力建设发展的需要，搞好火力发电厂、变电所直流系统的设计（以下简称直流设计），总结建国以来直流设计建设和运行经验，吸收国内外先进技术，特制定本规定。

1.0.2 直流设计应贯彻安全可靠、技术先进、经济合理、力求简单并便于安装、运行维护的要求。

    直流设计宜积极采用经过审定的标准设计和典型设计。

1.0.3 本规定适用于单机容量50～600MW的火力发电厂和220～500kV变电所新建工程采用固定型防酸式铅酸蓄电池和镉镍碱性蓄电池作为直流电源的直流设计。

1.0.4 直流设计除应执行本规定外，尚应执行国家、行业现行有关标准的规定。

2 直流电源系统

2.0.1 发电厂、变电所应装设蓄电池组向控制负荷和动力负荷以及直流事故照明负荷供电。

蓄电池组正常应以全浮充电方式运行。

2.0.1.1 控制负荷包括电气和热工控制、信号、继电保护、自动装置等负荷。

2.0.1.2 动力负荷包括直流润滑油泵、氢密封油泵、断路器电磁合闸机构、交流不停电电源装置、事故照明等负荷。

2.0.2 直流负荷应按性质分类：

（1）经常性负荷：

要求直流电源在各种工况下均应可靠供电的负荷。

（2）事故性负荷：

要求直流电源在交流电源事故停电时间的全过程可靠供电的负荷，并应按事故初期负荷和事故持续负荷以及随机负荷分类。

2.0.3 直流系统额定电压宜按下列要求确定：

（1）控制负荷专用蓄电池组（对于网络控制室可包括直流事故照明负荷）的电压采用110V。

（2）动力负荷和直流事故照明负荷专用蓄电池组的电压采用220V。

    （3）控制负荷、动力负荷和直流事故照明共用蓄电池组的电压采用220V或110V。

    （4）当采用弱电控制或信号时，装设较低电压的专用蓄电池组。

2.0.4 控制负荷专用蓄电池组不应设置端电池，其它蓄电池组也不宜设置端电池。

当只有1组蓄电池但由于不设端电池为满足电压要求需加大蓄电池容量太多或需要增加复杂的降压设施而使技术经济不合理时，也可设置端电池。

    铅酸蓄电池组设置端电池时，应有防止端电池硫化的措施。

2.0.5 蓄电池组在正常浮充电方式下，直流母线电压应为直流系统额定电压的105%；其它运行方式下直流母线电压不应超出直流用电设备所允许的电压波动范围：

（1）控制负荷系统的直流母线电压应在直流系统额定电压的85%～110%范围内。

（2）动力负荷系统直流母线电压应在直流系统额定电压的87.5%～112.5%范围内。

2.0.6 硅整流充电装置与蓄电池并联运行时，由充电设备引起的波纹系数不应大于2%。

2.0.7 110kV及以下变电所和发电厂远离主厂房的辅助车间，宜选用成套蓄电池直流电源屏（柜）作为直流电源。

2.0.8 允许短时停电的直流负荷，如运煤系统的电磁分离器等所需的直流电源，应采用单独的硅整流设备供电。

3 蓄 电 池 组 

3.1 蓄电池组数

3.1.1 对于设有主控制室的发电厂，当机组台数为3台及以上，且总容量为100MW及以上，宜装设2组蓄电池。

其它情况下可装设1组蓄电池。

    容量为100～125MW的机组，当采用单元控制室的控制方式时，每台机组可装设1组蓄电池。

容量为200MW的机组，且其升高电压为220kV及以下时，每台机组可装设2组蓄电池，其中1组对控制负荷供电，另1组对动力负荷和直流事故照明负荷供电，也可只装设1组蓄电池合并供电。

容量为300MW的机组，每台机组宜装设3组蓄电池。

容量为600MW的机组应装设3组蓄电池。

3组蓄电池中2组对控制负荷供电，另1组对动力负荷和直流事故照明负荷供电；也可装设2组蓄电池合并供电。

    当发电厂的网络控制室或单元控制室控制的元件包括500kV电气设备时，应装设2组蓄电池对控制负荷供电；规划容量为800MW及以上发电厂的220kV网络控制室，宜装设2组蓄电池对控制负荷供电。

其它网络控制室可装设1组蓄电池。

3.1.2 500kV变电所宜装设2组蓄电池，220～330kV变电所应装设1组蓄电池。

    当采用弱电控制、信号系统时，还应装设2组较低电压蓄电池。

3.2 蓄电池型式

3.2.1 火力发电厂、变电所宜采用固定型防酸式铅酸蓄电池；在技术经济合理时，也可采用中倍率镉镍蓄电池。

当变电所蓄电池布置位置受到限制或直流负荷电流较小但冲击负荷较大时，可采用高倍率镉镍蓄电池。

    铅酸蓄电池容量宜选择在100～3000Ah范围内。

电压为220V的蓄电池组容量大于2000Ah时，电压为110V的蓄电池组容量大于800Ah时，均应进行直流系统短路电流计算。

    中倍率镉镍蓄电池容量宜选择在30～800Ah范围内。

    高倍率镉镍蓄电池容量宜选择在10～40Ah范围内。

3.2.2 单体蓄电池的浮充电压、均衡充电电压及放电末期电压的选择应符合下列规定：

（1）铅酸蓄电池的浮充电压宜取2.15～2.17V；均衡充电电压范围为2.25～2.35V，宜取2.30～2.33V；放电末期电压对有端电池直流系统宜取1.75V，对无端电池直流系统的动力专用蓄电池宜取1.75～1.80V，而对控制负荷专用和控制与动力合并供电的蓄电池宜取1.80V。

（2）中倍率镉镍蓄电池的浮充电压宜取1.42～1.45V；均衡充电电压宜取1.52～1.55V；放电末期电压最低值宜取1.07V。

    （3）高倍率镉镍蓄电池的浮充电压宜取1.36～1.39V；均衡充电电压宜取1.47～1.48V；放电末期电压最低值宜取1.10V。

3.3 蓄电池组容量选择

3.3.1 发电厂、变电所蓄电池组的负荷统计，应符合下列规定：

（1）当控制室（主控制室或网络控制室）装设2组相同电压的蓄电池组时，对于控制负荷，每组应按属于该控制室的全部负荷考虑；对于直流事故照明负荷，每组应按属于该控制室供电的全部负荷的60%（变电所可按100%）考虑；对于断路器合闸冲击负荷按随机负荷考虑；对于动力负荷和通信远动的事故负荷，宜平均分配在两组蓄电池上。

（2）对于发电厂单元控制室，当两组蓄电池互联时，每组按所连接的负荷考虑，不因互联而增加负荷统计。

    （3）电压低于110V的蓄电池组，每组按全部负荷的100%考虑。

3.3.2 计算蓄电池组容量时，与电力系统连接的发电厂，交流厂用电事故停电时间应按1h计算，其中氢密封直流油泵和直流润滑油泵的计算时间应符合3.3.3

条规定。

    变电所全所事故所用电停电时间应按1h计算。

3.3.3 直流负荷应分别按性质和计算时间进行统计。

其中事故负荷计算时间和负荷系数应符合下列规定：

（1）直流润滑油泵计算时间，对25MW及以下机组宜按0.5h计算；50～300MW机组宜按1h计算；600MW机组宜按1.5h计算。

    起动电流宜按2倍额定电流计算。

负荷系数应按实际计算；当无数据时，对有端电池直流系统宜取0.8，对无端电池直流系统宜取0.9。

（2）氢密封油泵计算时间宜按1h计算；对300MW及以上机组宜按3h计算。

起动电流宜按2倍额定电流计算。

负荷系数对有端电池直流系统宜取0.7，对无端电池直流系统宜取0.8。

    （3）交流不停电电源装置计算时间宜按0.5h计算。

静态逆变装置的负荷系数宜取0.6；电动发电机组的负荷系数宜取0.8。

    （4）事故初期的瞬间冲击负荷：

当备用电源断路器采用电磁合闸线圈时，应按备用电源实际自投断路器台数计算，其冲击负荷系数宜取0.5。

低电压跳闸回路宜按实际数计算，其冲击负荷系数宜取0.6。

热工及电气控制、保护回路等宜按实际负荷之和计算，其负荷系数宜取0.6。

    （5）事故停电时间内电磁合闸冲击负荷，应按断路器最大1台合闸电流计算，计算时间宜取5s。

该负荷应按随机负荷统计，并应与事故初期之外的最大负荷或出现最低电压时的负荷相叠加。

3.3.4 发电厂、变电所蓄电池容量选择计算条件，应满足全厂（所）事故停电时间内的放电容量，应计及事故初期直流电动机起动电流和其它冲击负荷电流，并应计及蓄电池组持续放电时间内叠加随机负荷电流。

    确定蓄电池容量后，应按最严重的事故放电阶段计算直流母线的实际电压水平。

3.3.5 蓄电池容量选择宜采用下列计算方法并参见附录D。

3.3.5.1 电压控制法

（1）按事故放电时间，分别统计事故放电电流和事故放电容量。

（2）按不同的蓄电池型式，不同的放电终止电压，确定1h放电的容量系数。

    （3）根据事故放电电流和事故放电容量，分别计算出电流比例系数和容量比例系数。

    （4）取电流比例系数或容量比例系数超过允许值的事故放电阶段，进行容量计算；如果各阶段的比例系数均小于允许值，则以1h事故放电容量为依据，进行容量计算。

    （5）选取与计算值接近的蓄电池标称容量，做为蓄电池的选择容量。

    （6）进行直流母线电压水平的计算，可根据需要求出事故放电初期、末期或其他各放电阶段的直流母线电压实际值，作为选择电缆截面的依据。

3.3.5.2 阶梯负荷法

（1）按事故放电时间，分别统计事故放电电流，并确定阶梯负荷曲线。

（2）按不同蓄电池型式、不同的放电终止电压和不同的放电时间，确定相应的容量换算系数。

    （3）根据事故放电电流，按事故放电阶段逐段进行容量计算。

    （4）计算中应计及随机负荷。

    （5）选取与计算容量最大值接近的蓄电池标称容量，做为蓄电池的选择容量。

3.4 蓄电池个数

3.4.1 铅酸蓄电池的直流系统每组蓄电池个数，应按2.0.5条的规定满足浮充电运行及事故放电末期直流母线电压。

可参见附录B.3。

3.4.2 镉镍蓄电池的直流系统每组蓄电池个数，宜按直流母线电压在事故放电末期为直流系统额定电压的90%，每个蓄电池电压按1.1V（高倍率）或1.07V（中倍率）计算，并宜考虑持续负荷电流与冲击负荷电流比例的影响，但其上限值应与接线方式相适应。

基本电池个数应按浮充电方式下直流母线电压为直流系统额定电压的105%计算。

4 系 统 接 线 

4.1 接 线 方 式 

4.1.1 发电厂、变电所直流系统宜采用单母线或单母线分段接线：

    单母线适用于设有2组蓄电池的直流系统。

    单母线分段适用于全厂（所）只有1组蓄电池的直流系统。

蓄电池宜经2组刀开关分别接于两个分段上；变电所也可将蓄电池接于一个分段上。

4.1.2 采用单母线接线的直流系统，2组单母线间应实现联络，并应有防止2组蓄电池并联运行的闭锁措施。

宜采用联络开关与蓄电池组电源开关机械闭锁或电气闭锁。

但系统接线应考虑在运行中切换时不中断直流负荷供电的要求，将1组充电设备接至直流母线。

    联络线只应承担1组母线上所连接的经常负荷或检修负荷。

4.1.3 充放电设备的连接方式应符合下列规定：

（1）单母线接线的浮充电设备宜经刀开关接于母线上；2组蓄电池的公共备用充电设备应分别经刀开关与蓄电池并接。

（2）单母线分段接线宜将充电设备和备用充电设备分别接在两个分段上。

充电和浮充电兼用的充电设备与蓄电池组应分别接在两个分段上。

    （3）放电设备宜经试验刀开关直接与蓄电池组并接。

4.1.4 无端电池的蓄电池组设有降压装置时，该装置可接于蓄电池组与直流母线间或接于直流母线与控制母线之间。

4.1.5 变电所有端电池的直流系统需设置专用合闸母线时，该母线宜从端电池调节器的充电端引接。

4.1.6 铅酸蓄电池组防止端电池硫化的设施，对小容量的蓄电池组，端电池部分可并接可调电阻，使蓄电池处于全浮充状态；对容量为300Ah以上的蓄电池组，宜采用硅整流装置对端电池单独进行浮充电。

4.1.7 交流不停电电源装置的直流电源应按直流动力馈线引接。

当采用静态逆变装置时，引自蓄电池的直流电源应经二极管闭锁。

4.1.8 除直接为电子负荷供电的直流系统外，直流系统宜采用不接地方式。

4.2 直 流 屏 配 置 

4.2.1 直流主屏应包括充电及备用充电设备进线、蓄电池组进线、母线联络及放电试验等回路。

4.2.2 直流馈线屏宜将动力馈线和控制馈线分屏配置，当馈线数量较少时也可合并布置。

4.2.3 直流负荷较集中的地方宜设置直流分电屏，并按控制馈线和动力馈线分屏配置。

4.3 网 络 设 计 

4.3.1 下列供电网络宜采用辐射状供电方式：

（1）事故照明、直流动力合闸和直流电动机以及交流不停电电源设备、远动通信装置的备用电源等，宜分别设置馈线。

（2）直流主屏至直流分电屏应以双回路馈线供电。

    （3）直流分电屏对直流负荷分别设置馈线供电。

4.3.2 下列供电网络宜采用环状供电方式：

（1）对距离直流主屏较远且分散的动力负荷和断路器合闸网络，两回电源线宜从不同的直流母线段引接，环状网络干线引接负荷处的两侧应分别设置隔离设施。

（2）控制及信号系统的直流电源小母线的两回电源线应从不同直流母线段引接。

4.3.3 同一安装单位的各直流负荷宜由同一组蓄电池直流系统供电。

    当设置有两组蓄电池时，双重化保护安装单位的双重化回路宜分别由两组蓄电池直流系统供电。

4.4 保护与监测接线

4.4.1 直流屏主回路及馈线回路的操作设备宜采用刀开关，也可采用自动开关。

4.4.2 蓄电池组和充电浮充电设备宜用熔断器保护，直流馈线可用熔断器或自动开关保护。

4.4.3 直流系统表计配置应符合下列规定：

（1）蓄电池组、充电和浮充电装置的输出回路应装设直流电流表。

当蓄电池组电流表不能指示放电回路电流时，应在放电试验回路装设直流电流表。

（2）直流主母线、直流分电屏母线、蓄电池组和充电浮充电装置的输出回路应装设直流电压表。

    （3）蓄电池回路宜装设浮充电流表。

4.4.4 直流主母线每段（组）应装设过电压和低电压的电压监察装置。

4.4.5 直流主母线每段（组）应装设绝缘监察装置。

当直流母线绝缘电阻低于规定值时，应能发出灯光和音响信号。

绝缘监察装置仪表应能测出正、负极母线对地的电压值及绝缘电阻值。

    容量为200MW及以上发电厂和330～500kV变电所的绝缘监察装置可采用接地自动巡检装置。

    直流分电屏馈线宜包括在绝缘监察装置的监测范围内。

4.4.6 直流系统应装设直流接地、母线电压过高、母线电压过低、蓄电池熔断器熔断（当熔断器带信号接点时）、充电器交流失电、充电器故障等灯光和音响信号。

    直流屏布置在控制室主环外时，应在主环屏上设置直流系统故障的总信号光字牌和直流主母线电压表。

4.4.7 当闪光装置不随中央信号装置配套而在直流系统设置时，应在每段（组）直流母线装设一套。

对于容量为200MW及以上机组，当设置闪光装置时，宜分区设置，不集中配置在直流屏内。

5 设 备 选 择 

5.1 充放电设备

5.1.1蓄电池组的充电设备宜采用硅整流装置。

    硅整流装置宜具有稳压、稳流及限流性能，应为定电流、恒电压电站型充电整流设备，并能适应浮充电、自动均衡充电的要求及具有手动充电方式。

也可按浮充电与充电功能分别设置硅整流装置。

硅整流装置应为长期连续工作制。

    充电设备的交流输入宜为三相制，额定频率为50Hz，额定电压为380V±10%。

小容量充电设备的交流输入额定电压可采用单相220V±10%。

    硅整流装置的波纹系数不应大于2%，充电时稳流精度不应大于±5%，浮充电时稳压精度不应大于±2%，机械噪声不应大于60dB（屏柜前1m处）。

5.1.2 发电厂、变电所1组蓄电池应装设2套充电设备。

2组相同电压的蓄电池应装3套充电设备。

    当充电硅整流装置不能满足浮充电要求或投资相差较大时，每组蓄电池可设1套浮充电硅整流装置，两组蓄电池共用1套充电硅整流装置。

    电压低于110V的蓄电池组，每组宜设1套充电与浮充电兼用的硅整流装置。

5.1.3 浮充电硅整流装置的输出电流应按经常负荷电流与蓄电池自放电电流之和选择。

    充电设备的额定电流的选择应满足下列条件：

（1）大于初充电电流；

（2）大于事故放电后的补充电流；

    （3）大于核对性放电后的充电电流。

5.1.4 充电硅整流装置的输出电压调节范围应满足蓄电池组放电末期和充电末期电压的要求。

    浮充电硅整流装置直流侧的长期工作电压对于220V和110V蓄电池组分别为230V和115V。

5.1.5 安装或大修后蓄电池组进行放电容量试验时，放电电流对铅酸蓄电池不宜超过10h放电率；镉镍蓄电池不宜超过5h放电率。

放电终止电压不应低于规定值。

    放电容量试验可采用下列方法：

（1）放电电阻法。

可用金属电阻丝、碳精板或无明火电阻制成放电器。

（2）反馈电机法。

用于交流电动机直流发电机组作为充电机时。

5.2 压设备

5.2.1 有端电池的直流系统宜选用手动或电动端电池调节器；也可采用低电压自动投入装置。

其额定电流应按蓄电池1h放电率选择。

5.2.2 降压装置的压降值应满足蓄电池输出电流经常变化时基本不变的要求，宜采用硅二极管、硅堆或硅链构成的降压装置。

    降压装置的额定电流应满足所在回路最大持续负荷电流的要求，并应校验冲击电流不超过硅元件的短时过载能力。

    降压装置硅元件的额定电压，对220V直流系统宜选用500V；对于110V直流系统宜选用300V。

5.3 直流屏（柜）及网络设备

5.3.1 直流屏和整流柜宜采用封闭式加强型结构，其防护等级不应低于IP20级。

    直流屏正面仪表板应能开启，屏后应开门，前门下部和后门上部宜设百叶窗。

外形尺寸宜采用800mm×600mm×2200mm（宽×深×高）。

当有模拟母线时屏面模拟母线应为褐色，其横向模拟母线的宽度宜为12mm，纵向模拟分支线的宽度宜为8mm。

5.3.2 直流屏主母线宜采用阻燃绝缘铜母线，应按1h放电率或充电设备的额定电流计算长期允许载流量，并应按3.2.1条要求进行短路电流计算校验热稳定和按短时大负荷校验其温度不超过绝缘体的相应允许温度。

5.3.3 电池出口保护元件的额定电流，应按蓄电池1h放电率再加大一级选择，并应与直流馈线回路保护设备相配合。

5.3.4 开关和转换开关应按回路额定电压和额定工作电流选择。

5.3.5 熔断器和自动开关的选择应符合下列规定：

（1）其额定电压应大于或等于回路的额定电压。

（2）熔断器熔件和自动开关热脱扣器的额定电流，对于直流电动机馈线应考虑电动机起动电流；对于控制、信号馈线应按短时最大工作电流选择，并应保证短路时各级保护设备的选择性。

    （3）电磁型操动机构合闸线圈回路的熔断器熔件，可按0.2～0.3倍额定合闸电流选择，但熔件的熔断时间应大于断路器固有合闸时间。

5.4 电  缆 

5.4.1 当蓄电池引出线为电缆时，正负极引出线应采用单独电缆。

当有端电池时负极及端电池引线可合用三芯电缆，其允许载流量可按同截面单芯电缆计算。

5.4.2 蓄电池与直流屏之间的联络电缆及动力馈线的电缆截面选择应符合下列规定，可参见附录E。

（1）蓄电池与直流屏之间的联络电缆长期允许载流量，应按蓄电池1h放电率选择。

电压降按蓄电池1min放电率计算，不应大于直流系统额定电压的1%。

（2）直流动力馈线电缆截面，应根据最大负荷电流选择并按直流母线计算最低电压和用电设备的允许最低电压校验。

5.4.3 合闸回路电缆截面的选择应符合下列规定：

（1）当蓄电池浮充电运行时，应保证最远1台断路器可靠合闸所需电压（合闸网络为环状供电时，应按任一电源侧电缆断开的条件）。

（2）当事故放电直流母线电压处在最低电压值时，应保证恢复供电断路器能可靠合闸所需电压。

5.4.4 由直流屏引出的控制、信号馈线电缆截面应保证足够的机械强度，铜芯电缆截面不宜小于4mm2。

由直流屏至环网最远断开点的电压降不应超过直流系统额定电压的5%。

5.4.5 直流电缆的选型和敷设应符合SDJ26《发电厂、变电所电缆选择与敷设设计规程》的规定。

6 设 备 布 置 

6.0.1 蓄电池组宜布置在电气控制楼（包括主控制楼、网络控制楼、单元控制楼）底层。

不同容量不同电压的蓄电池可以同室布置，但酸性蓄电池和碱性蓄电池不应在同一室内。

布置在主厂房内时应避开潮湿和多灰尘的场所。

    直流主屏宜布置在蓄电池室附近单独的电源室内或电气继电器室内，对于变电所和网络控制室，也可布置在控制室内。

    硅整流设备宜与直流主屏同室布置。

    直流分电屏宜布置在相应负荷中心处。

6.0.2 蓄电池室内应有运行检修通道。

通道一侧装设蓄电池时，通道宽度不应小于800mm；两侧均装设蓄电池时，通道宽度不应小于1000mm。

    蓄电池的裸露导电部分间的距离，当其两部分间的正常电压（非充电时）超过65V但不大于250V时，不应小于800mm，电压超过250V时，不应小于1000mm。

导线与建筑物或其它接地体之间的距离不应小于50mm，母线支持点间的距离不应大于2000mm。

6.0.3 电源室的直流屏、硅整流充电设备和静态逆变电源装置等电源设备之间的距离和通道宽度，应考虑运行维护及装置调试的方便，可按附录F确定。

6.0.4 碱性镉镍蓄电池可在屏