直流电源系统设计规范标准.docx

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直流电源系统设计规范标准

直流电源系统设计规

版本号：

V1.0

（试行版）

拟制：

通合电子目录

第一部分电气设计规4

1.目的4

2.围4

3.规性引用文件4

4.术语4

5.系统接线相关规定6

5.1直流电源6

5.2系统电压6

5.3蓄电池组6

5.4充电装置7

5.5接线方式8

5.6网络设计8

6.直流负荷的分类与统计9

6.1直流负荷分类9

6.2直流负荷统计9

7.保护和监控相关规定12

7.1保护12

7.2测量12

7.3信号13

7.4自动化要求13

8.直流电源系统的设计与选型14

8.1蓄电池组14

8.2充电装置15

8.3电线电缆18

8.4蓄电池试验放电装置22

8.5直流断路器22

8.6熔断器22

8.7刀开关23

8.8降压装置23

8.9直流柜体23

8.10蓄电池组出口回路设计24

8.11其他设计规定25

9.电气图纸设计标准27

9.1设计容27

9.1.1封面设计27

9.1.2图纸目录设计27

9.1.3屏面布置图设计28

9.1.4系统原理图设计28

9.1.5材料清单设计28

9.1.6接线图设计29

9.1.7端子图设计29

9.1.8电池连接图设计29

9.1.9标题栏的填写29

9.1.10其他要求29

9.2图纸的更改30

10.产品图号命名规则30

10.1文件夹命名规则30

10.2材料清单和电气图纸命名规则30

10.3CAD图号命名规则30

10.4型号名称命名规则30

11.材料清单的标准格式31

第二部分结构设计规33

1.目的33

2.适用围33

3.规33

4.图号编制或编码的几点原则33

5.常用工程图纸图号构成的方法34

6.图号采用的字符34

7.产品图号编制原则方案34

7.1文件夹命名规则34

7.2CAD机柜型号和图纸名称命名规则35

7.3CAD图纸编号命名规则36

8.与机械制造业的机械工程图纸的编号或编码相关的其他说明37

第一部分：

电气设计规

1.目的

使通合电子直流电源系统设计规化、标准化、系列化，从而达到保证产品质量和提高生产效率的目的。

2.围

2.1.本规规定了直流系统接线、设备选择与布置、直流系统的对外接口与对相关专业的要求。

2.2.本规适用于单机容量为1000MW与以下火力发电厂、500kV与以下变电所和直流输电换流站新建工程直流系统的设计，扩建和改建工程可参照执行。

火力发电厂中包括燃煤发电厂、燃油发电厂、燃气发电厂和垃圾发电厂。

核能发电厂、750kV变电所与其他电力工程可参照执行。

2.3.本规可作为其他整机系统设计之参考资料。

3.规性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB14285　继电保护和安全自动装置技术规程

GB/T17626.12—1998　电磁兼容试验和测量技术振荡波抗扰度试验（IDTIEC61000–4–12：

1995）

GB/T17626.2—1998　电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验（IDTIEC61000–4–2：

1995）

GB50217　电力工程电缆设计规

GB50260　电力设施抗震设计规

DL5000　火力发电厂设计技术规程

DL/T5035　火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规定

DL／T5044-2004电力工程直流系统设计技术规程

4.术语

4.1.蓄电池组　storagebattery

用导体连接两个或多个单体蓄电池用作能源的设备。

4.2.防酸式铅酸蓄电池　acidspray-prooflead-acidbattery

蓄电池槽与蓄电池盖之间密封，使蓄电池产生的气体只能从防酸栓排出，电极主要由铅制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。

可分为防酸隔爆式铅酸蓄电池和防酸消氢式铅酸蓄电池，简称防酸式铅酸蓄电池。

4.3.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，当部气压超过预定值时，安全阀自动开启，释放气体，当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部，使其密封。

蓄电池在使用寿命期限，正常使用情况下无需补加电解液。

4.4.镉镍蓄电池　nickel-cadmumbattery

正极活性物质主要由镍制成，负极活性物质主要由镉制成的一种碱性蓄电池。

4.5.系统　system

本规程的“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。

4.6.标称电压　nominalvoltage

系统被指定的电压。

4.7.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。

4.8.浮充电　floatingcharge

在正常运行时，充电装置承担经常负荷，同时向蓄电池组补充充电，以补充蓄电池的自放电，使蓄电池以满容量的状态处于备用。

4.9.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，使其恢复到规定的围而进行的充电，以与大容量放电后的补充充电，通称为均衡充电。

4.10.端电池　terminalbattery

蓄电池组中基本电池之外的蓄电池。

4.11.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，只要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。

4.12.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与不同放电率放电条件下允许的最低放电电压。

一般情况下，前者的要求比后者要高。

4.13.电磁兼容（EMC）　electromagneticcompatibility

设备或系统在其电磁环境中能正常工作，且不对环境中的任何事物产生不允许的电磁骚扰的能力。

5.系统接线相关规定

5.1.直流电源

5.1.1.发电厂和变电所，为了向控制负荷和动力负荷等供电，应设置直流电源。

5.1.2.220V和110V直流系统应采用蓄电池组。

48V与以下的直流系统，可采用蓄电池组，也可采用由220V或110V蓄电池组供电的电力用直流电源变换器（DC/DC变换器）。

5.1.3.供电距离较远的辅助车间，当需要直流电源时，宜独立设置直流系统。

5.1.4.运煤系统电磁分离器等允许短时间停电的直流负荷，宜采用单独的硅整流设备直接供电。

5.1.5.蓄电池组正常应以浮充电方式运行。

5.1.6.铅酸蓄电池组不宜设置端电池；镉镍碱性蓄电池组宜减少端电池的个数。

5.2.系统电压

5.2.1.直流系统标称电压

1）专供控制负荷的直流系统宜采用110V。

2）专供动力负荷的直流系统宜采用220V。

3）控制负荷和动力负荷合并供电的直流系统采用220V或110V。

4）当采用弱电控制或弱电信号接线时，采用48V与以下。

5.2.2.在正常运行情况下，直流母线电压应为直流系统标称电压的105％。

5.2.3.在均衡充电运行情况下，直流母线电压应满足如下要求：

1）专供控制负荷的直流系统，应不高于直流系统标称电压的110％；

2）专供动力负荷的直流系统，应不高于直流系统标称电压的112.5％；

3）对控制负荷和动力负荷合并供电的直流系统，应不高于直流系统标称电压的110％。

5.2.4.在事故放电情况下，蓄电池组出口端电压应满足如下要求：

1）专供控制负荷的直流系统，应不低于直流系统标称电压的85％；

2）专供动力负荷的直流系统，应不低于直流系统标称电压的87.5％；

3）对控制负荷和动力负荷合并供电的直流系统，宜不低于直流系统标称电压的87.5％。

5.3.蓄电池组

5.3.1.蓄电池型式

1）大型和中型发电厂、220kV与以上变电所和直流输电换流站宜采用防酸式铅酸蓄电池或阀控式密封铅酸蓄电池。

2）小型发电厂与110kV变电所宜采用阀控式密封铅酸蓄电池、防酸式铅酸蓄电池，也可采用中倍率镉镍碱性蓄电池。

3）35kV与以下变电所和发电厂辅助车间宜采用阀控式密封铅酸蓄电池，也可采用高倍率镉镍碱性蓄电池。

5.3.2.蓄电池组数

1）设有主控制室的发电厂，当机组总容量为100MW与以上，宜装设2组蓄电池。

其他情况下可装设1组蓄电池。

2）容量为200MW以下机组的发电厂，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。

3）容量为200MW级机组的发电厂，且升高电压为220kV与以下时，每台机组可装设1组蓄电池（控制负荷和动力负荷合并供电）或2组蓄电池（控制负荷、动力负荷分别供电）。

4）容量为300MW级机组的发电厂，每台机组宜装设3组蓄电池，其中2组对控制负荷供电，另1组对动力负荷供电，或装设2组蓄电池（控制负荷和动力负荷合并供电）。

5）容量为600MW级与以上机组的发电厂，每台机组应装设3组蓄电池，其中2组对控制负荷供电，另1组对动力负荷供电。

6）小型供热发电厂和垃圾发电厂根据工艺要求可装设1组或2组蓄电池。

7）发电厂网络控制系统中包括有220kV与以上电气设备时，应独立设置不少于2组蓄电池对控制负荷和动力负荷供电。

当配电装置设有继电保护装置小室时，可将蓄电池组分散装设。

其他情况的网络控制系统可装设1组蓄电池。

8）220kV～500kV变电所应装设不少于2组蓄电池。

当配电装置设有继电保护装置小室时，可将蓄电池组分散装设。

9）110kV与以下变电所宜装设1组蓄电池，对于重要的110kV变电所也可装设2组蓄电池。

10）直流输电换流站，站用蓄电池应装设2组。

11）直流系统电压为48V与以下当采用蓄电池时，可装设2组蓄电池。

12）大型发电厂的蓄电池容量选择大于产品制造容量时，允许装设2组半容量蓄电池，并联运行，即视为1组蓄电池。

5.4.充电装置

5.4.1.充电装置型式

1）高频开关充电装置。

2）晶闸管充电装置。

5.4.2.充电装置配置

1）1组蓄电池：

Ø采用晶闸管充电装置时，宜配置2套充电装置；

Ø采用高频开关充电装置时，宜配置1套充电装置，也可配置2套充电装置。

2）2组蓄电池：

Ø采用晶闸管充电装置时，宜配置3套充电装置；

Ø采用高频开关充电装置时，宜配置2套充电装置，也可配置3套充电装置。

5.5.接线方式

5.5.1.母线接线方式

1）1组蓄电池的直流系统，采用单母线分段接线或单母线接线。

2）2组蓄电池的直流系统，应采用二段单母线接线，蓄电池组应分别接于不同母线段。

二段直流母线之间应设联络电器。

3）2组蓄电池的直流系统，应满足在运行中二段母线切换时不中断供电的要求。

切换过程中允许2组蓄电池短时并联运行。

5.5.2.蓄电池组和充电装置均应经隔离和保护电器接入直流系统。

1）直流系统为单母线分段接线时，蓄电池组与充电装置的连接方式如下：

Ø1组蓄电池配置1套充电装置时，二者应接入不同母线段；

Ø1组蓄电池配置2套充电装置时，2套充电装置应接入不同母线段。

蓄电池组应跨接在二段母线上。

2）2组蓄电池配置2套充电装置时，每组蓄电池与其充电装置应分别接入不同母线段。

3）2组蓄电池配置3套充电装置时，每组蓄电池与其充电装置应分别接入不同母线段，第3套充电装置应经切换电器可对2组蓄电池进行充电。

5.5.3.设有端电池的镉镍碱性蓄电池组，应设有降压装置。

5.5.4.每组蓄电池均应设有专用的试验放电回路。

试验放电设备，宜经隔离和保护电器直接与蓄电池组出口回路并接。

该装置宜采用移动式设备。

5.5.5.除有特殊要求的直流系统外，直流系统应采用不接地方式。

5.6.网络设计

5.6.1.直流网络宜采用辐射供电方式。

5.6.2.直流柜辐射供电

1）直流事故照明、直流电动机、交流不停电电源装置、远动、通信以与DC/DC变换器的电源等。

2）发电厂和变电所集中控制的主要电气设备的控制、信号和保护的电源。

3）电气和热工直流分电柜的电源。

5.6.3.直流分电柜应根据用电负荷和设备布置情况合理设置。

5.6.4.直流分电柜的接线

1）直流分电柜应有2回直流电源进线，电源进线宜经隔离电器接至直流母线。

2）1组蓄电池的直流系统，2回直流电源宜来自不同母线段，对单母线接线可来自同一母线段，分电柜的直流母线可不分段；对于具有双重化控制和保护回路要求双电源供电的负荷，分电柜应采用二段母线。

3）2组蓄电池的直流系统

Ø对于具有双重化控制和保护回路要求双电源供电的负荷，分电柜应采用2段母线，2回直流电源应来自不同蓄电池组。

并应防止2组蓄电池并联运行。

Ø对于不具有双重化控制和保护回路的供电负荷，2回直流电源可来自同一组蓄电池，也可来自不同蓄电池组，并应防止2组蓄电池并联运行。

5.6.5.当需要采用环形供电时，环形网络干线或小母线的2回直流电源应经隔离电器接入，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隔离电器。

6.直流负荷的分类与统计

6.1.直流负荷分类

6.1.1.按功能分类

1）控制负荷：

电气和热工的控制、信号、测量和继电保护、自动装置等负荷。

2）动力负荷：

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、通信装置的电源和事故照明等负荷。

6.1.2.按性质分类

1）经常负荷：

要求直流系统在正常和事故工况下均应可靠供电的负荷。

2）事故负荷：

要求直流系统在交流电源系统事故停电时间可靠供电的负荷。

3）冲击负荷：

在短时间施加的较大负荷电流。

冲击负荷出现在事故初期（1min）称初期冲击负荷，出现在事故末期或事故过程中称随机负荷（5s）。

6.2.直流负荷统计

6.2.1.直流负荷统计规定

1）装设2组蓄电池时：

Ø控制负荷，每组应按全部负荷统计。

Ø动力负荷宜平均分配在两组蓄电池上，其中直流事故照明负荷，每组应按全部负荷的60％（变电所和有保安电源的发电厂可按100％）统计。

Ø事故后恢复供电的断路器合闸冲击负荷按随机负荷考虑。

2）两个直流系统间设有联络线时，每组蓄电池仍按各自所连接的负荷考虑，不因互联而增加负荷容量的统计。

3）直流系统标称电压为48V与以下的蓄电池组，每组均按全部负荷统计。

6.2.2.事故停电时间

1）与电力系统连接的发电厂，厂用交流电源事故停电时间应按1h计算。

2）不与电力系统连接的孤立发电厂，厂用交流电源事故停电时间应按2h计算。

3）直流输电换流站，全站交流电源事故停电时间应按2h计算。

4）有人值班的变电所，全所交流电源事故停电时间应按1h计算。

5）无人值班的变电所，全所交流电源事故停电时间应按2h计算。

6.2.3.直流负荷统计计算时间应符合表6.2.3规定。

表6.2.3　直流负荷统计计算时间表

序号

负荷名称

经常

事故放电计算时间

初期

持续

h

随机

1min

0.5

1.0

1.5

2.0

3.0

5s

1

信号灯、位置指示器和位置继电器

发电厂和有人值班变电所

√

√

√

无人值班变电所

√

√

√

换流站和孤立发电厂

√

√

√

2

控制、保护、监控系统

发电厂和有人值班变电所

√

√

√

无人值班变电所

√

√

√

换流站和孤立发电厂

√

√

√

3

断路器跳闸

√

4

断路器自投（电磁操动机构）

√

5

恢复供电断路器合闸

√

6

氢密封油泵

200MW与以下机组

√

√

300MW与以上机组

√

√

7

直流润滑油泵

25MW与以下机组

√

√

50MW～300MW机组

√

√

600MW与以上机组

√

√

8

交流不停电电源

发电厂

√

√

变电所

有人

值班

√

√

无人

值班

√

√

换流站和孤立发电厂

√

√

9

DC/DC变换装置

有人值班变电所

√

√

√

无人值班变电所

√

√

√

10

直流长明灯

发电厂和有人值班变电所

√

√

√

换流站和孤立发电厂

√

√

√

11

事故照明

发电厂和有人值班变电所

√

√

换流站和孤立发电厂

√

√

无人值班变电所

√

注：

表中“√”表示具有该项负荷时，应予以统计的项目

6.2.4.直流负荷统计时负荷系数应符合表6.2.4规定。

表6.2.4　直流负荷统计负荷系数表

序号

负荷名称

负荷系数

备注

1

信号灯、位置指示器和位置继电器

0.6

2

控制、保护、监控系统

0.6

3

断路器跳闸

0.6

4

断路器自投（电磁操动机构）

0.5

5

恢复供电断路器合闸

1.0

6

氢密封油泵

0.8

7

直流润滑油泵

0.9

8

交流不停电电源装置

0.6

9

DC/DC变换装置

0.8

10

直流长明灯

1.0

11

事故照明

1.0

注：

事故初期（1min）的冲击负荷，按如下原则统计：

1）备用电源断路器为电磁操动合闸机构时，应按备用电源实际自投断路器台数统计。

2）低电压、母线保护、低频减载等跳闸回路按实际数量统计。

3）电气与热工的控制、信号和保护回路等按实际负荷统计。

4）事故停电时间，恢复供电断路器电磁操动机构的合闸电流（随机负荷），应按断路器合闸电流最大的1台统计。

并应与事故初期冲击负荷之外的最大负荷或出现最低电压时的负荷相叠加

7.保护和监控相关规定

7.1.保护

7.1.1.蓄电池出口回路、充电装置直流侧出口回路、直流馈线回路和蓄电池试验放电回路等，应装设保护电器。

7.1.2.保护电器采用直流断路器或熔断器。

7.1.3.当直流断路器和熔断器串级作为保护电器时，宜按下列配合：

1）熔断器装设在直流断路器上一级时，熔断器额定电流应为直流断路器额定电流的2倍与以上。

2）直流断路器装设在熔断器上一级时，直流断路器额定电流应为熔断器额定电流的4倍与以上。

7.1.4.各级保护装置的配置，应根据短路电流计算结果，保证具有可靠性、选择性、灵敏性和速动性，并应满足GB14285中有关规定。

7.1.5.各级保护装置可采用瞬时电流速断、短延时电流速断和反时限过电流保护。

7.2.测量

7.2.1.直流系统设有微机监控装置时，在直流柜上的测量表计可仅装设直流母线电压表。

直流系统不设微机监控装置时，直流柜上应装设下列常测表计：

1）直流主母线、蓄电池回路和充电装置输出回路的直流电压表。

2）蓄电池回路和充电装置输出回路的直流电流表。

7.2.2.蓄电池回路宜装设浮充电电流表。

7.2.3.直流分电柜应装设直流电压表。

7.2.4.直流主母线应设有绝缘检测，能测出正极、负极对地的电压值与绝缘电阻值。

7.2.5.直流柜和直流分电柜上所有测量表计，宜采用1.5级指针式或0.5级以上精度数字式表计。

7.2.6.直流柜布置在控制室主环外或控制室外时，应在主环屏上装设直流母线电压表。

7.3.信号

7.3.1.直流母线电压异常时，应发出信号。

7.3.2.当直流系统绝缘电阻低于规定值时，应能显示有关参数和发出信号。

7.3.3.大、中型发电厂，220kV与以上和110kV重要变电所的直流柜与直流分电柜上，宜装设接地自动检测装置，同时应能显示有关参数和故障点并发出信号。

7.3.4.直流系统应具有蓄电池出口断路器跳闸或熔断器熔断、充电装置交流失电、充电装置故障等报警功能，应能显示故障元件并发出信号。

7.3.5.直流系统未设微机监控装置，且直流柜布置在控制室主环外或控制室外时，应在主环屏上设置直流系统故障的总信号。

7.4.自动化要求

7.4.1.直流系统中宜按每组蓄电池组设置一套微机监控装置。

7.4.2.直流系统微机监控装置应具有下列基本功能：

1）测量：

直流系统母线电压、充电装置输出电压和电流与蓄电池组电压和电流。

2）信号：

直流系统母线电压过高和过低、直流系统接地、充电装置运行方式切换和故障等。

3）控制：

充电装置的开机、停机和运行方式切换。

4）接口：

通过通信接口，将信息传至上位机。

7.4.3.直流系统设有微机监控装置时，各自动化装置的报警信号与其他信息等，均应先传至直流系统的监控装置，然后通过通信接口传至上位机。

7.4.4.直流系统I/O容参见DL／T5044-2004电力工程直流系统设计技术规程附录A。

8.直流电源系统的设计与选型

8.1.蓄电池组

8.1.1.蓄电池个数（参见DL／T5044-2004电力工程直流系统设计技术规程附录B.1）

1）无端电池的铅酸蓄电池组，应根据单体电池正常浮充电电压值和直流母线电压为1.05倍直流系统标称电压值来确定。

2）有端电池的镉镍碱性蓄电池组，应根据单体电池正常浮充电电压值和直流母线电压为1.05倍直流系统标称电压值来确定基本电池个数；同时应根据该电池放电时允许的最低电压值和直流母线电压为1.05倍直流系统标称电压值确定整组电池个数。

8.1.2.蓄电池浮充电压

蓄电池浮充电压应根据厂家推荐值选取，当无产品资料时可按：

1）防酸式铅酸蓄电池的单体浮充电电压值宜取2.15V～2.17V（GFD型蓄电池宜取2.17V～2.23V）。

2）阀控式密封铅酸蓄电池的单体浮充电电压值宜取2.23V～2.27V。

3）中倍率镉镍碱性蓄电池的单体浮充电电压值宜取1.42V～1.45V。

4）高倍率镉镍碱性蓄电池的单体浮充电电压值宜取1.36V～1.39V。

8.1.3.蓄电池放电终止电压

单体蓄电池放电终止电压应根据直流系统中直流负荷允许的最低电压值和蓄电池的个数来确定，但不得低于产品规定的最低允许电压值。

8.1.4.蓄电池均衡充电电压

单体蓄电池均衡充电电压应根据