DL T 5120-2000(条文说明) 小型电力工程直流系统设计规程.pdf
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1、L 中华人民共和国电力行业标准p DL/T 5120 - 2000 小型电力工程直流系统设计规程条文说明主编部门:国家电力公司华北电力设计院批准部门:中华人民共和国国家经济贸易委员会1t1J咆才去i倾hf.J. 2000北京制订说明本规程是根据国家经济贸易委员会电力司的电力199940 号文“关于确认1998年度电力行业标准、修订计划项目的通知”中要求,序号32制定小型电力工程直流系统设计规程的任务编制的。本规程在编制过程中本应参照现行的有关国家及行业标准的有关内容,但是在送审稿审查会上,经有关专家反复讨论和审查决定,取消不推荐采用的设计内容,如电容储能加合闸整流器的直流系统、中倍率锅镰蓄电池
2、、铅酸蓄电池的端电池和电压调节装置等,详见国家电力公司电力规划设计总院电规自(1999)115号文“关于印发小型电力工程直流系统设计规范(送审稿)审查会会议纪要的通知”。本规程由国家电力公司华北电力设计院负责主编,在编制过程中,卓乐友、郭亚莉、白忠敏、於崇干、张智忠、王典伟、顾霓鸿、刘润生、干银辉、康健民、武高峰等同志给予了热情的帮助,提出了宝贵的修改意见。有关设计、科研单位以及有关设备制造企业也给予了很好的支持和配合。鉴于本规程是新编制的,为了便于有关人员在使用过程中能正确理解和执行,将有关条文的来源依据作必要的解释说明。48 目次801235150v1 4555556677 求要的准择源线
3、择置业目标选电接选布专削围用语统流统备备外讪范引术系直系设设对制12345678949 1范围区别于DL/f5044的适用范围,因此本标准定名为小型电力工程直流系统设计规程。小型电力工程的直流系统也是十分重要的,设计更需规范化。在总结我国的建设经验、吸收国内外先进技术的基础上,以安全可靠为基础,考虑经济、安装、运行、维护的要求制定本规程,作为直流系统设计共同遵守的原则。50 2引用标准根据现行的国家和行业有关标准开列。51 3术语列出本规范中主要的术语。52 4系统选择4.0.1 运行实践证明,蓄电池是比较可靠的直流电源,并有成熟的运行经验,因此发电厂、变电所的直流负荷应首选由蓄电池组供电。蓄
4、电池应以全浮充电方式运行,即浮充电装置与蓄电池并联连接在母线上。浮充电装置承担经常负荷,同时以不大的电流向蓄电池浮充电,以补偿蓄电池自放电的损失。这种方式可以保证蓄电池组能随时在事故停电时以全容量放电。按控制负荷与动力负荷分类是考虑不同的要求,便于直流系统设计中蓄电池容量和系统电压的选择。按负荷性质分类,经常性负荷便于选择充电装置,事故性负荷直接影响蓄电池的容量选择。4.0.2直流系统额定电压根据GB156规定按llOV或220V选择。发电厂直流系统宜选用220V,满足功率较大供电距离较长的要求。中小型变电所宜优先采用llOV直流电源系统。其优点是可以减少蓄电池个数和蓄电池室面积,从而简化安装
5、和维护工作,还可以降低直流系统绝缘水平,减少中间继电器断线和接地故障几率,对二次设备的安全运行有利。规模较大的变电所由于供电距离较长或负荷电流过大时,其电缆截面比220V系统要增加较多,采用llOV或220V,工程技术上应进行技术经济比较后确定。4.0.3无端电池的直流系统其优点是接线简单,蓄电池组各个单体在各种工况下均处于一致的工作状态,因而是均衡的,运行可靠性明显提高。在选择蓄电池容量及个数时应首先考虑、满足直流母线电压在各种工况下运行均能在允许范围内波动。一般情况53 下是可以做到的(高倍率铺镰蓄电池除外),因此规定蓄电池组不宜设置端电池。4.0.4浮充电属正常充电方式,按直流系统额定电
6、压220V或llOV的105%基本符合GB156标准电压的要求。其他运行方式是指均衡充电、事故放电,运行中要求进行核对性充放电时也应考虑。各种运行方式下,从安全性和可靠性出发应满足用电设备所允许的电压范围的要求。直流母线电压规定在直流系统额定电压的85%110%范围内,是基于控制、信号和继电保护装置正常允许电压为80%110% Un;断路器跳闸线圈正常允许电压为65%120%Un,再综合考虑实际存在的电缆压降的条件以及从安全上留有裕度的条件,故其上限值为110%Un,下限值为85%Uno 4.0.5允许短时停电的直流负荷,重要性较低,且交流停电时其直流负荷也可以不供电,因而在技术经济比较后,采
7、用单独的硅整流设备供电是合理的。54 5直流电源5.1蓄电池组5.1.1 蓄电池型式选择。阀控式密封铅酸蓄电池:90年代发展起来的铅酸蓄电池,因具有密封结构,无酸雾排出,运行维护工作量小,已有较多的运行经验,初步完善了技术资料和应用曲线,可以推荐采用。防酸式铅酸蓄电池:是传统的选择型式,具有丰富的运行维护经验,有完整的技术资料和应用曲线,故仍可以采用。但是运行维护复杂,占地面积大,调酸给排水、环保、通风都比较麻烦,不适合无人值守变电站使用。在80年代初开始广泛应用高倍率铺镰碱性蓄电池,它具备维护工作量小和内阻小、充放电性能良好等特点,特别是具有很好的大电流放电性能,例如要保持1.lV个的终止电
8、压,初始以0.3s大电流放电时高倍率电池可达lOCs12C5,对于中小型变电所的直流电源由于经常负荷和事故持续放电电流均较小,若具有电磁合闸线圈需要承受较大的冲击电流,则选择小容量铺镰碱性蓄电池即可满足上述要求,故也可以采用。5.1.2 发电厂装设蓄电池组的标准仍遵照GB50049中12.6.2的规定设计。llOkV及以下变电所,采用1组蓄电池,一般情况下均可以满足其直流负荷的要求,仅在更换整组蓄电池时需要临时采取过搜措施。llOkV重要变电所是指城乡电网枢纽站、重要负荷站,这类变电所主变压器容量较大,进出线回路多,主设备投资大。继电保护和自动装置复杂,因此直流负荷电流较大,供电网络也很复杂。
9、为保证直流系统的可靠性和灵活性,配备两组蓄电池接成双套直流电源,对整体工程的技术经济比较是合理的。据了解,国55 外有些工程按单元配套蓄电池直流电源系统,分别向不同单元负荷供电,以减少蓄电池损坏时的影响范围,提高可靠性。5.1.3关于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由综合蓄电池特性来决定,同时考虑满足直流系统母线电压在各种不同状态下能在允许范围内波动。防酸式铅酸蓄电池根据GB13337.1称“涓流充电时单体蓄电池的充电电压,数值为2.lSV2.25V”。对于GF型蓄电池,沈阳蓄电池研究所的研究结果为浮充电压采用2.17V0.01V为好;GFD型蓄电池规定浮充电压为2.23
10、V,则电池可不进行均衡充电,若浮充电压低于2.23V,则每3个月需进行次均衡充电。当满足直流母线电压在浮充电方式运行为105%Un的要求时,其蓄电池组的个数可达108103个。均衡充电电压范围为2.25V2.35V,试验证明这个范围的电压均可以充足蓄电池的容量,只是电压低时充电时间长些,宜取2.30V是按每组105个蓄电池直流母线电压的允许电压上限值设定的,GFD型蓄电池规定均衡充电压为2.35V2.4V,实用中必须减少每组蓄电池数量,避免在均衡充电时直流母线电压过高。放电末期电压取1.80V保证了蓄电池组选择104个可以满足直流母线允许85%Un的要求。阀控式密封铅酸蓄电池是贫电液电池,为保
11、证其容量,其电解液比重比防酸式铅酸蓄电池高,取d= 1.30,相应开路电压高达2.16V2.18V,浮充电压为2.23V2.28V,建议取2.25V(温度25)。但浮充电压值随环境温度变化而修正,修正值为士1时3mV,即当温度升高1,其浮充电压应下降3mV,反之应增加3mV。按满足220V直流母线电压在浮充方式时应为105% Un的要求,选择103个。均衡充电电压为满足事故放电或长期浮充运行出现个别电池落后时采用,选取2.30V2.35V, 220V直流母线电压达到242.0SV,等于110%Un的242V的标准。放电末期取1.83V保证了蓄电池组选择102个可以满足直流母线允许85%Un的要
12、求。56 高倍率俑镰蓄电池(烧结式)要求浮充电压为1.35V1.40V,浮充电流lmA/Ah2mA/Ah,个别电池允许电压在1.33Vl.42V。电压低不能补偿蓄电池自放电损失,电压高将会产生大量气泡,形成表面爬碱现象。均衡充电电压为1.50V1.55V,有些产品要求高达1.60Va经过在新乡755厂的试验和研究,原订标准为某国外产品说明书转抄,是从产品角度提出的,根据电力工程的应用及试验结果可规定,浮充电压宜取1.36Vl.39V,均衡充电电压宜取1.47V1.48V,充电Sh可以充满容量,又可以减少气泡和爬碱现象。关于放电末期电压最低值取l.lOV也是从工程应用角度考虑高倍率铺镰蓄电池能选
13、择小容量(lOAh40Ah),冲击负荷比例较大,从长期使用和安全角度出发,宜将放电末期电压选择较高为好。5.1.4 蓄电池负荷统计。1 当装设2组蓄电池时,因控制负荷属经常性负荷,为保证安全,可以允许切换到1组蓄电池运行,故应该统计全部负荷。发电厂的事故照明负荷因负荷较大且往往影响蓄电池容量的大小,故按60%统计在每1组蓄电池上。变电所的事故照明负荷相对于发电厂较小,为安全和简化事故照明切换接线,其每1组蓄电池可按100%负荷统计。对于电磁合闸机构冲击负荷按随机负荷叠加在最严重的放电阶段。对于动力和远动通信的事故负荷宜由2组蓄电池分担,避免蓄电池容量不合理的加大。2发电厂、有人值班变电所在全厂
14、(所)事故停电时,据调查30min左右即可恢复厂(所)用电,为了保证事故处理的充裕时间,计算蓄电池容量时仍应按lh的事故放电负荷计算。元人值班变电所考虑在事故停电时间内,无法立即处理恢复所用电,增加维修人员前往变电所的路途时间lh,故DL/f5103中规定“蓄电池的容量按全所事故停电站的放电容量计,其中事故照明负荷按lh计”。实际上在事故放电时经常负荷不大的变电所2h的事故放电容量不会使蓄电池容量增加太大,事故照明采用维修人员到达现场于投方案,必要时还可在全所停电57 2h时自动退出蓄电池供电回路,2h蓄电池放电容量是完全可以满足要求的。3对于直流润滑油泵供电的计算时间,鉴于汽轮发电机组惰走期
15、间供油量的逐渐减少,按0.5h满负荷计算供电量,是可以满足要求的。4交流不停电电源装置的负荷计算时间按变电所事故停电时间全过程使用的原则,以提高安全可靠性,负荷系数综合考虑装置裕度和实际运行负荷一般不大于50%的情况取0.605 事故初期的冲击负荷的统计原则是全面地考虑这些负荷的存在并发生在事故放电初期。但是由于这些负荷的作用时间参差不齐,有长有短(lOms200ms不等),精确统计这些负荷困难较大,因而在统计上不遗漏负荷电流,适当考虑叠加因素,负荷作用时间均考虑在lmin放电时间内,为了计算方便和偏于安全的要求,分别乘以0.5左右的系数。6恢复供电时断路器电磁合闸这种较大的冲击负荷,可以发生
16、在事故停电过程中的任何时间。按随机负荷考虑是合适的,叠加在事故放电过程中的严重工况上而不固定在事故放电末期,从偏于安全考虑,合闸计算时间按5s计,负荷系数取lo5.1.5 蓄电池容量选择计算条件。蓄电池容量应满足事故停电时间内全过程的放电容量的要求是基本要求。事故放电初期负荷的统计非常重要,若有直流电动机就应考虑电动机的启动电流。各种断路器的跳合闸以及各种装置投入时的冲击电流,往往决定了蓄电池容量的计算结果。事故持续放电时间内叠加的冲击负荷按随机负荷统计,计算蓄电池容量时应叠加在事故放电过程的严重阶段上,并不一定放在事故放电末期,以便于正确计算蓄电池容量。5.1.6 蓄电池容量选择计算方法。本
17、规定中蓄电池容量选择计算方法,仍沿用DL!T5044中推荐的方法,但做了如下几点调整:1 电压控制法亦称容量换算法;阶梯负荷法亦称电流换算58 法。2 电压控制法中取消了容量比例系数(Keh)和电流比例系数(K1b)两个概念词,以简化蓄电池厂家及设计计算的工作量,两种计算方法在系数选取时,可以共用一条曲线,即:容量系数(Kee)容量换算系数(Kc)放电时间(h)3 冲击放电曲线是电压控制法必不可少的,由于本规定中事故停电时间改为2h,所以附录中本应列有3种冲击放电曲线,即蓄电池持续放电0.5h、lh和2h后的冲击放电曲线簇。由于目前各制造厂未提供一套完整的曲线,本规程只能提供有关厂家的简单试验
18、数据。分析后认为0.5h和2h的冲击系数Keh可分别为lh冲击系数Keh的0.85和1.25倍。即:Kch0.5 = 0. 85Kchl.O; Kch2.0 = l.25Kchl.O 4 电压控制法中在进行实际电压水平计算时,公式前有一个1.10的可靠系数,而不是取容量计算中的1.40,其理由是:1)附录中所附蓄电池厂家的特性曲线及表格中的数据,均是实测值,它们全都大于lOh的标称容量C10,但在计算中我们仍取的是标称容量C1002)冲击放电曲线中,“。”曲线是在充足电,断开充电电源,再静置Sh15h以后开始试验而制成的,实际情况多是在浮充电电源刚断开后即承受冲击,其曲线为“虚线”曲线,它在“
19、。”曲线之上。5 当有随机负荷(指末期冲击负荷)时,两种计算方法的计算结果可能不一致,因为,阶梯负荷法是采用容量叠加方式,而电压控制法是采用电压校验方式。当用电压控制法计算时,如果已满足最低允许电压值时,则不需要再叠加随机负荷所需要的这一部分容量。5.1.7 蓄电池个数。高倍率俑镇蓄电池其标称电压为l.2V,正常运行浮充电压选l.36V1.39V,事故停电时电压下降较多;采用高倍率铺镰蓄电池般选择容量较小,持续放电电流的比值(fslCs)可能59 很大,也造成初期放电阶段的电压下降较大。因此应考虑采取调压措施,调压接线方式不同则蓄电池组的个数不同。高倍率锚镰蓄电池个数,宜按直流母线电压在事故放
20、电末期为额定电压的90%来计算,每个电池电压为1.lV,每组电池需180个。若满足浮充电压1.36V1.39V的要求,则每组电池只能选择169165个。二者之差只能依靠调压接线来解决。常用的调压接线是对180个电池全浮充给合闸母线供电(母线电压可达250.2V),经硅降压给控制母线供电(降压范围在1.48V20.2V),也有采用三线输出整流器配以硅降压或以基本电池供电,自动投切尾电池的调压接线等。持续负荷电流与冲击负荷电流的比例大小也影响蓄电池组的个数,小容量蓄电池冲击电流倍数大,则应考虑蓄电池的个数较多为好。5.2充电装置S.2.1设置整流器的原则是既能保证正常工作又有备用,另外由于小型电力
21、工程的直流系统蓄电池容量选择不大,充电和浮充电时的容量差别也不大,按功能合一宜同容量选择比较合理。2组蓄电池的直流系统,每组设1套晶闸管式充电装置,共用1套备用晶闸管式充电装置。当采用高频开关充电装置时,由于高频开关电源具有模块化冗余配置的原则,正常运行时不可能全部损坏,个别模块损坏除具有报警功能外,充电装置可以继续运行,更换损坏的模块不需停电,因此每组蓄电池分别设置1套高频开关充电装置是可行的。5.2.2 1组蓄电池的直流系统,采用晶闸管式充电装置是按1套工作、1套备用的原则。采用高频开关充电装置时,因目前是采用大容量模块冗余配置,造价较高,原则上配1套就可以了,如对重要变电所或选用个别模块
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