DL／T5044-2004电力工程直流系统设计技术规程

目 次无人值班变电所 √ √ √
换流站和孤立发电厂 √ √ √
表5. 2. 3（续）
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
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及以下机组 √ √
300MW及以上机组 √ √
7 直流润滑油泵
25MW及以下机组 √ √
50MW～300MW机组 √ √
600MW及以上机组 √ √
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 √ √
表5.2.3（续）
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
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
5. 2. 4 直流负荷统计时负荷系数应符合表5.2.4 规定。
表5. 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
表5. 2. 4（续）
序号 负荷名称 负荷系数 备注
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）电气及热工的控制、信号和保护回路等按实际负荷统计。
4）事故停电时间内，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
6 保护和监控
6. 1 保护
6. 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。
6. 1. 2 保护电器采用直流断路器或熔断器。
6. 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 倍及
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 倍及
以上。
6. 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GB 14285 中有关规定。
6. 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。
6. 2 测量
6. 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。
6. 2. 2 蓄电池回路宜装设浮充电电流表。
6. 2. 3 直流分电柜应装设直流电压表。
6. 2. 4 直流主母线应设有绝缘检测，能测出正极、负极对地的电压值及绝缘电阻值。
6. 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 4 位精度数字式表
计。
6. 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。
6. 3 信号
6. 3. 1 直流母线电压异常时，应发出信号。
6. 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。
6. 3. 3 大、中型发电厂，220kV 及以上和 110kV 重要变电所的直流柜及直流分电柜上，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。
6. 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。
6. 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。
6. 4 自动化要求
6. 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。
6. 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及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。
6. 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及其他信息等，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。
6. 4. 4 直流系统I/O 内容参见附录A。
7 设备选择
7. 1 蓄电池组
7. 1. 1 蓄电池个数（参见附录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。
7. 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。
7. 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。
7. 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直流系统中直流负荷允许的最高电压值和蓄电池的个数来
确定，但不得超出产品规定的电压允许范围。
7. 1. 5 蓄电池容量选择条件
1 应满足全厂（所）事故全停电时间内的放电容量；
2 应满足事故初期（1min）直流电动机启动电流和其他冲击负荷电流的放电容量；
3 应满足蓄电池组持续放电时间内随机（5s）冲击负荷电流的放电容量；
4 应以最严重的事故放电阶段，计算直流母线电压水平。
7. 1. 6 蓄电池容量选择计算（参见附录B.2）
1 电压控制法（亦称容量换算法）（参见附录B.2.1）
1）按事故放电时间分别统计事故放电容量。
2）根据蓄电池型式、放电终止电压和放电时间，确定相应的容量系数（K
cc
）。
3）根据事故放电容量计算所需容量（C
c
）。选取与计算容量最大值接近的蓄电池标称容量（C
10
或C
5
）。
4）进行蓄电池端电压水平的计算，应满足直流系统最低电压的要求。
——事故放电初期（1min）承受冲击负荷电流时蓄电池所能保持的电压值。
——任意事故放电阶段末期承受随机（5s）冲击负荷电流时蓄电池所能保持的电压值。
——任意事故放电阶段末期蓄电池所能保持的电压值。
2 阶梯计算法（亦称电流换算法）（参见附录B.2.2）
1）按事故放电时间分别统计事故放电电流，确定负荷曲线。
2）根据蓄电池型式、放电终止电压和放电时间，确定相应的容量换算系数（K
c
）。
3）根据事故放电电流，按事故放电阶段逐段进行容量计算。当有随机（5s）冲击负荷时，
应叠加在第一阶段以外的计算容量最大的放电阶段。
4）选取与计算容量最大值接近的蓄电池标称容量（C
10
或C
5
），作为蓄电池的选择容量。
7. 2 充电装置
7. 2. 1 充电装置的技术特性要求
1 应满足蓄电池组的充电和浮充电要求。
2 应为长期连续工作制。
3 充电装置应具有稳压、稳流及限流性能。
4 应具有自动和手动浮充电、均衡充电和稳流、限流充电等功能。
5 充电装置的交流电源输入宜为三相制，额定频率为50Hz，额定电压为380（1±10％）V。
小容量充电装置的交流电源输入电压可采用单相220（1±10％）V。
6 1 组蓄电池配置1 套充电装置的直流系统，充电装置的交流电源宜设2 个回路，运行中1
回路工作，另1 回路备用。当工作电源故障时，应自动切换到备用电源。
7 充电装置的主要技术参数应满足表7.2.1 的要求。
表7. 2. 1 充电装置的主要技术参数表
8 高频开关电源模块选择和配置要求（参见附录C.2）。
9 高频开关电源模块基本性能要求如下：
1）均流：在多个模块并联工作状态下运行时，各模块承受的电流应能做到自动均分负截，
实现均流；在2 台及以上模块并联运行时，其输出的直流电流为额定值时，均流不平衡度应不大
于±5％额定电流值。
2）功率因数：功率因数应不小于0.90。
3）谐波电流含量：在模块输入端施加的交流电源符合标称电压和额定频率要求时，在交流
输入端产生的各高次谐波电流含有率应不大于30％。
4）振荡波抗扰度：应能承受GB/T 17626.12—1998 表2 中规定的三级的振荡波抗扰度。
5）静电放电抗扰度：应能承受GB/T 17626.2—1998 表2 中规定的三级的静电放电抗扰度。
7. 2. 2 充电装置的选择（参见附录C.1）
充电装置的额定电流的选择应满足下列条件：
1 满足浮充电要求。浮充输出电流应按蓄电池自放电电流与经常负荷电流之和计算。
2 有初充电要求的应满足初充电要求。初充电的输出电流：
1）铅酸蓄电池应按1.0I
10
～1.25I
10
选择；
2）镉镍碱性蓄电池应按1.0I
5
～1.25I
5
选择。
3 满足均衡充电要求。均衡充电的输出电流：
1）铅酸蓄电池应按1.0I
10
～1.25I
10
并叠加经常负荷电流选择；
2）镉镍碱性蓄电池应按1.0I
5
～1.25I
5
并叠加经常负荷电流选择。
但当蓄电池脱开直流母线，单独进行均衡充电时，可不计入经常负荷电流。
7. 2. 3 充电装置的输出电压调节范围，应满足蓄电池放电末期和充电末期电压的要求。参
见表7.2.3。
表7. 2. 3 充电装置的输出电压和电流调节范围表
交
流
输
入
相数 三相或单相
额定频率 50×（1±2％）Hz
额定电压 380×（1±10％）V/220×（1±10％）V
直
流
输
出
额
定
值
电压 220V 110V 48V 24V
电流
5A、10A、16A、20A、25A、31.5A、40A、50A、63A、80A、100A、125A、
160A、200A、250A、315A、400A、500A
充
电
电压
调节
范围
阀控式 198V～260V 99V～130V 36V～60V 18V～30V
防酸式 198V～300V 99V～150V 40V～72V 20V～36V
镉镍式 198V～300V 99V～150V 40V～72V 20V～36V
电流调节范围 30％～100％
浮
充
电压
调节
阀控式 220V～240V 110V～120V 48V～52V 24V～26V
防酸式 220V～240V 110V～120V 48V～52V 24V～26V
电 范围 镉镍式 220V～240V 110V～120V 48V～52V 24V～26V
电流调节范围 0％～100％
均
衡
充
电
电压
调节
范围
阀控式 230V～260V 115V～130V 48V～52V 24V～26V
防酸式 230V～300V 115V～150V 48V～72V 24V～36V
镉镍式 230V～300V 115V～150V 48V～72V 24V～36V
电流调节范围 30％～100％
7. 3 电缆
7. 3. 1 蓄电池组引出线为电缆时，其正极和负极的引出线不应共用一根电缆。选用多芯电
缆时，其允许载流量可按同截面单芯电缆数值计算。
7. 3. 2 蓄电池组与直流柜之间连接电缆及动力馈线的电缆截面选择应符合下列规定：
1 蓄电池组与直流柜之间连接电缆长期允许载流量的计算电流，应取蓄电池 1h 放电率电
流；允许电压降应根据蓄电池组出口端最低计算电压值选取，不宜小于直流系统标称电压的1％，
其计算电流应取蓄电池1h 放电率电流或事故放电初期（1min）冲击放电电流二者中的大者。
2 直流柜及直流分电柜动力馈线的电缆截面，应根据回路最大负荷电流，并按蓄电池组出
口端最低计算电压值和用电设备允许最低电压值之差作为允许电压降进行选择。
3 直流柜与直流分电柜间的电缆截面，应根据分电柜最大负荷电流选择。电压降宜取直流
系统标称电压的0.5％～1％，也可按蓄电池组出口端最低计算电压值选取合理数值。
7. 3. 3 断路器电磁操动机构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在最低电压值时，应保证恢复供电的断路器能可靠合闸所需电
压。
7. 3. 4 由直流柜和直流分电柜引出的控制、信号和保护馈线应选择铜芯电缆，其电压降不
应大于直流系统标称电压的5％。
7. 3. 5 电缆截面选择计算（参见附录D）
7. 3. 6 直流电缆的选择和敷设应符合GB 50217 中有关的规定。
7. 4 蓄电池试验放电装置
7. 4. 1 试验放电装置的额定电流：
1 铅酸蓄电池应为1.10I
10
～1.30I
10
。
2 镉镍碱性蓄电池应为1.10I
5
～1.30I
5
。
7. 4. 2 试验放电装置宜采用电热器件或有源逆变放电装置。
7. 5 直流断路器
7. 5. 1 直流断路器应具有速断保护和过电流保护功能。可带有辅助触点和报警触点。
7. 5. 2 直流断路器选择（参见附录E）
1 额定电压应大于或等于回路的最高工作电压。
2 额定电流应大于回路的最大工作电流。
1）蓄电池出口回路应按蓄电池 1h 放电率电流选择。并应按事故放电初期（1min）放电电
流校验保护动作的安全性，且应与直流馈线回路保护电器相配合。
2）断路器电磁操动机构的合闸回路，可按 0.3 倍额定合闸电流选择，但直流断路器过载脱
扣时间应大于断路器固有合闸时间。
3）直流电动机回路，可按电动机的额定电流选择。
3 断流能力应满足直流系统短路电流的要求。
4 各级断路器的保护动作电流和动作时间应满足选择性要求，考虑上、下级差的配合，且
应有足够的灵敏系数。
7. 6 熔断器
7. 6. 1 直流回路采用熔断器做为保护电器时，应装设隔离电器，如刀开关，也可采用熔断
器和刀开关合一的刀熔开关。
7. 6. 2 蓄电池出口回路熔断器应带有报警触点，其他回路熔断器，必要时可带有报警触点。
7. 6. 3 熔断器的选择
1 额定电压应大于或等于回路的最高工作电压。
2 额定电流应大于回路的最大工作电流。
1）蓄电池出口回路应按蓄电池1h 放电率电流选择，并应与直流馈线回路保护电器相配合。
2）断路器电磁操动机构的合闸回路，可按0.2～0.3 倍额定合闸电流选择，但熔断器的熔断
时间应大于断路器固有合闸时间。
3）直流电动机回路，可按电动机的额定电流选择。
3 断流能力应满足直流系统短路电流的要求。
4 应满足各级熔断器动作时间的选择性要求，同时要考虑上、下级差的配合。
7. 7 刀开关
7. 7. 1 额定电压应大于或等于回路的最高工作电压。
7. 7. 2 额定电流应大于回路的最大工作电流。
1 蓄电池出口回路应按蓄电池1h 放电率电流选择。
2 断路器电磁操动机构的合闸回路，可按0.2～0.3 倍的额定合闸电流选择。
3 母线分段开关和联络回路，可按全部负荷的60％选择。
7. 7. 3 动稳定应满足直流系统短路电流的要求。
7. 7. 4 必要时刀开关可带有辅助触点。
7. 8 降压装置
7. 8. 1 降压装置宜由硅元件构成，应有防止硅元件开路的措施。
7. 8. 2 硅元件的额定电流应满足所在回路最大持续负荷电流的要求，并应有承受冲击电流
的短时过载和承受反向电压的能力。
7. 9 直流柜
7. 9. 1 直流柜采用加强型结构，防护等级不低于IP20。
7. 9. 2 直流柜分为直流电源进线柜、直流馈线柜、充电装置柜、蓄电池柜以及直流分电柜。
7. 9. 3 直流柜外形尺寸宜采用800mm×600mm×2260mm（宽×深×高）。
7. 9. 4 直流柜正面可按模数分隔成多个功能单元格，各自独立，通过插件或插头实现相互
间的联系。每一单元格集中布置1 个单元的设备，操作设备布置在中央，测量表计可布置在侧上
方。
7. 9. 5 直流柜正面操作设备的布置高度不应超过1800mm，距地高度不应低于400mm。
7. 9. 6 直流柜内电流在 63A 及以下的直流馈线，应经电力端子出线。端子宜装设在柜的两
侧或中部下方，以便于电缆连接和装设接地检测装置的传感器。
7. 9. 7 直流柜内主母线宜采用阻燃绝缘铜母线，应按蓄电池1h 放电率电流选择截面，并应
进行短路电流热稳定校验和按最大负荷电流校验其温度不超过绝缘体的允许事故过负荷温度。
（参见附录F）
7. 9. 8 直流柜内主母线及其相应回路，应能满足直流母线出口短路时的动稳定要求。
1 蓄电池容量为800Ah 及以下的直流系统，可按10kA短路电流考虑；
2 蓄电池容量为800Ah～1600Ah 的直流系统，可按20kA 短路电流考虑；
3 蓄电池容量大于1600Ah 时，应进行短路电流计算。（参见附录G.1）
7. 9. 9 直流柜体应设有保护接地，接地处应有防锈措施和明显标志。
7. 9. 10 蓄电池柜隔架最低距地不小于150mm，最高距地不超过1700mm。
7. 10 直流电源成套装置
7. 10. 1 直流电源成套装置包括蓄电池组、充电装置和直流馈线，根据设备体积大小，可以
合并组柜或分别设柜，其有关技术要求应符合本规程的相关规定。
7. 10. 2 直流电源成套装置宜采用阀控式密封铅酸蓄电池、高倍率镉镍碱性蓄电池或中倍率
镉镍碱性蓄电池。蓄电池组容量不宜太大：
1 阀控式密封铅酸蓄电池，容量为200Ah 及以下；
2 高倍率镉镍碱性蓄电池，容量为40Ah 及以下；
3 中倍率镉镍碱性蓄电池，容量为100Ah 及以下。
8 设备布置
8. 1 直流柜的布置
8. 1. 1 直流系统的直流电源进线柜、直流馈线柜、充电装置柜宜布置在蓄电池室附近专用
的直流电源室、电气继电器室或电气控制室内。
8. 1. 2 直流电源 成套装置可布置在电气控制室，但室内应保持良好通风。
8. 1. 3 直流分电柜应布置在该直流负荷中心附近。
8. 1. 4 直流柜前后应留有运行和检修通道。通道宽度见表8.1.4。
表8. 1. 4 运行和检修通道宽度表
距离名称
采用尺寸
mm
一般 最小
柜正面至柜正面 1800 1400
柜正面至柜背面 1500 1200
柜背面至柜背面 1500 1000
柜正面至墙 1500 1200