变电站直流电源系统配置技术原则要点.docx

变电站直流电源系统配置技术原则上海市电力公司2008年2月1总则32适用范围33规范性引用文件34直流电源系统44.1 蓄电池组44.2 充电装置44.3 3微机绝缘监察装置54.4 蓄电池检测装置54.5 独立电压告警继电器55直流接线方式55.1 22OkV变电站55.2 HOkV变电站75.3 35kV变电站76直流系统馈线直流断路器（熔丝）级差协作86.1级数原则86.2级差原则96.3协作原则96.4短路电流计算、灵敏度校核97微机监控单元10附录上海电网35-22OkV变电站直流回路典型配置11为了加强对上海电网变电站直流电源系统的管理，规范直流电源系统的配置管理工作，进一步提高变电站直流电源系统的运行牢靠性和稳定性，特制定本技术原则。1总则1.1本配置技术原则适用于上海电网所属220kV及以下变电站直流电源系统的配置。1. 2各类配电站的直流电源系统配置可参照此配置技术原则。1.3本配置技术原则自发文之日起执行，说明权属上海市电力公司。2适用范围2.1 本技术原则规定了上海电网220kV及以下变电站直流电源系统的应用技术要求和设计准则。2.2 本技术原则适用于上海电网220kV及以下变电站直流电源系统的设计和改造工作。3规范性引用文件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技术规程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DL/T5120-2000小型电力工程直流系统设计规程GB 17478-2004低压直流电源设备的性能特性国家电网公司直流电源系统技术标准国家电网公司防止电力生产重大事故的二十五项重点要求（国电发2000589号）国家电网公司国家电网公司十八项电网重大反事故措施4直流电源系统直流电源主要由蓄电池组、充电装置、馈线配置三大部分以及保证上述部分平安牢靠工作的监测装置组成（微机监控单元、微机绝缘监察装置、蓄电池检测装置等）组成。直流电源辐射到各负载组成直流电源系统，直流电源系统平安、牢靠运行涉及电源与负载二个方面，需统筹考虑、合理组织、细心设计、全面维护。4.1蓄电池组4.1.1蓄电池组数220kV变电站配置二组蓄电池，IIOkV及以下变电站配置一组蓄电池。4.1.2蓄电池容量蓄电池容量选择应满足全站2小时事故停电的放电容量（配置二组蓄电池站应考虑一组蓄电池放电状况下满足上述要求）,应计及事故初期电动机电流和其他冲击负荷电流，应考虑蓄电池组持续放电时间内随机负荷电流的影响，同时，应考虑自动化设备容量和UPS放电容量等因素，并应保证在最严峻事故方式下直流母线最低值满足直流负荷的要求等。以下各类变电站的蓄电池容量配置仅供参考。变电站类型每组蓄电池容量选择IlOV220V22OkV中心、中间变电站400Ah300Ah220kV终端站300h300hIlokV变电站200h100Ah35kV变电站100Ah60Ah蓄电池宜接受阀控式蓄电池。要求限制220kV变电站的事故照明装置的负载宜不大于3kWo4.2充电装置4.2.1 22OkV变电站的充电装置应配置二组高频开关直流电源装置，每组充电装置的充电模块按N+1方式配置。4.2.2 IlOkV及以下变电站的充电装置配置一组高频开关直流电源装置，充电装置的充电模块按N+2方式配置。4.2.3 2.3降压装置宜由硅链构成，应有防止硅链开路的措施；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，能承受瞬间短路冲击电流和短时过载电流的实力。旁链和降压硅短接回路连接设计应同样满足上述要求。4. 3微机绝缘监察装置每组蓄电池所对应的直流系统应有微机绝缘监测装置对直流系统的接地电阻进行监测。当直流系统发生接地或接地电阻低于定值（可调）时，应发出直流系统接地报警信号。4.4 蓄电池检测装置蓄电池组中的每一瓶单体蓄电池均应有蓄电池电压等参数监测。蓄电池检测装置能对蓄电池回路的开路或短路进行检测以及依据各蓄电池的充放电特性及其端电压的变更率，自动检测出落后电池。并能将信号传至直流系统监控限制中心。蓄电池检测装置同时应具备对每组蓄电池实地温度采样点功能。4.5 独立电压告警继电器直流系统每段母线必需具有独立的电压继电器。电压告警继电器完全独立于微机监控单元，其告警输出接受接点方式，独立送到站内自动化监控系统。5直流接线方式5.1 22OkV变电站5.1.1 母线接线方式两组蓄电池和充电装置应分别接于直流I、11段母线，直流母线接线方式为单母线分段，在两段直流母线之间设置联络断路器，正常运行时断路器处于断开位置。I、II段直流馈线分屏应独立配置，不得两段直流母线公用一块直流馈线屏。5.1.2 馈线接线方式 IlOkV及以上爱惜和限制回路接受辐射形接线方式; 35kV母差和自切回路应接受辐射形接线方式； 35kV其他爱惜回路可接受小母线接线方式； 公共回路应接受辐射形接线方式； 各电压等级GIS内部就地信号可接受小母线接线方式。5.1. 3直流负载支配5. 1.3.1220kV设备直流负载 220kV线路第一组直流电源（包括第一套线路爱惜和第一组操作回路）接于直流I段母线，其次组直流电源（包括其次套线路爱惜和其次组操作回路）接于直流11段母线。 220kV母联、分段第一组直流电源（包括解列爱惜和第一组操作回路）接于直流I段母线，其次组直流电源（包括其次组操作回路）接于直流11段母线。 22OkV旁路第一组直流电源（包括旁路爱惜和第一组操作回路）接于直流I段母线，其次组直流电源（包括其次组操作回路）接于直流11段母线。 对于220kV主变回路：第一套主变爱惜、22OkV侧断路器第一组操作电源和IlOkV侧断路器操作电源分别接于直流I段母线；其次套主变爱惜、220kV侧断路器其次组操作电源、35kV断路器操作电源接于直流11段母线。 双套220kV微机母差电源应分别接至直流I、II段母线，对于单套母差则应依据母线接线方式将各段母差爱惜匀整支配至直流I、11段母线。 3/2接线方式下的开关爱惜（失灵，重合闸），应依据站内最终一次接线状况，尽量匀整地支配于两段直流母线上。5.1. 3.2UOkV及以下设备直流负载 HOkV系统爱惜接入直流I段母线。 35kV系统爱惜接入直流11段母线。5. 1.3.3公共回路设备直流负载电压切换回路直流电源不得与其他直流负荷并接，其中22OkV系统电压切换回路应依据母线接线方式将各段母线电压切换回路匀整支配至直流I、II段母线。IlOkV系统电压切换回路接于直流I段母线，35kV系统电压切换回路接于直流11段母线； 单台故障录波仪其直流电源接于直流11段母线，双台及以上故障录波仪其直流电源可按确定规律分别接于直流I段、II段母线； 爱惜子站直流电源接于直流I段； 自动化测控装置直流电源匀整支配于直流I、H段母线，宜接受辐射形接线方式；GPS主时钟和时钟扩展装置直流电源接直流I段母线； 信号总电源接直流I段母线； 沟通不间断电源中UPS主机接直流I段母线，UPS从机接直流段母线； 沟通不间断电源中逆变接直流11段母线； 其余负荷按负荷容量大小匀整支配在两段直流母线上。5.2 UokV变电站 .2.1母线接线方式直流母线为单母线接线方式。 .2.2馈线接线方式IlOkV回路直流馈线为辐射形接线方式，35kV及IOkV回路直流馈线为小母线接线方式。 .2.3直流负载支配 IlOkV设备直流负载的操作和爱惜电源合在一起，接入直流母线上； IlOkV设备直流负载的信号电源单独接入直流母线上； 35kV及IOkV设备操作爱惜电源与信号电源应分开构成各自独立的小母线； 其余回路应按回路重要性考虑是否独立接入直流母线。5.3 35kV变电站5.3.1母线接线方式直流母线为单母线接线方式。5.3.2馈线接线方式35kV及IOkV回路直流馈线为小母线接线方式。5.3.3直流负载支配 35kV设备按进线及主变间隔分别接入直流母线； IOkV设备按一次接线方式分段接入直流母线；操作爱惜电源与信号电源应分开构成各自独立的小母线；其余回路应按回路重要性考虑是否独立接入直流母线。6直流系统馈线直流断路器（熔丝）级差协作6.1 级数原则6.1.1 直流系统馈线爱惜接受二三级协作。6.1.2 第一级：最高级爱惜为蓄电池直流熔丝（此级不运用直流开关为爱惜元件）。400Ah以下蓄电池组直流熔丝配备按Ih放电率电流选择配置，大于40OAh蓄电池组所配熔丝值应不小于实际允许最大短路电流。对下级负荷容量总和及最大冲击性负载进行验证，满足其工作特性的要求。6.1.3 其次级：馈线总屏上各电压等级分屏总开关及主要大负荷（如逆变、UPS等）上的爱惜元件。此级爱惜应为直流断路器。6.1.4 第三级：馈线分屏、限制屏、爱惜屏上的爱惜元件。此级爱惜应为直流断路器。对于辐射形接线方式，第三级应为馈线分屏上直流断路器，对于小母线接线方式，第三级则为爱惜屏、限制屏及GlS等屏柜上直流断路器。6.1.5 对于辐射形接线方式回路，级差协作均应在馈线总屏和分屏内完成。继电爱惜、通信等设备各屏柜本身自带的的直流断路器仅视作断开点，可不按爱惜元件定值级差要求考核，但应避开下级脱扣定值高于上级的现象。对于辐射形接线方式回路，在负载侧不允许加装分段闸刀。6.1.7 对于小母线接线方式回路，级差协作均应考虑继电爱惜、GlS等屏柜上自带的直流断路器的脱扣电流，以确保上下级的协作。6.2 级差原则直流系统中各直流断路器的选择应满足DL/T5044-2004电力工程直流系统设计技术规程中的要求，上下级直流断路器额定电流之间的电流级差不宜小于4级。6.3协作原则6.3.1同一变电站的直流系统三级协作内的直流断路器，应运用同一厂家生产的相同型号或系列的直流断路器。6.3.2第一级和其次级的协作应满足熔断器熔断曲线NT（熔断时间一电流特性）应在断路器爱惜曲线ME（脱扣时间一电流特性）的上方，且要求交叉点电流IX大于断路器可能通过的最大短路电流Iko6.3.3杜绝接受上级断路器与下级熔丝爱惜的协作。以防止由于爱惜元件动作时间差异造成的越级误动。6.3.4不得用沟通断路器作直流回路短路爱惜元件。6.3.5直流分段联络开关运用功能开关或闸刀。6.4短路电流计算、灵敏度校核6.4.1变电站直流系统必需按本原则来选择直流熔断器、直流断路器，设计院应在图纸设计阶段对变电站内非辐射形接线方式的各回路进行短路电流计算、灵敏度校核。并在直流系统图册中进行详细说明。相关数据和结论应作为投产验收内容。6.4.2对于改、扩建工程，亦应在工程设计阶段对扩容后的直流系统进行短路电流计算及灵敏度校核，并对上下级之间的熔断器和断路器级差协作进行校核。并在相关图册中详细说明。6.4.3对于接受两段式爱惜特性（过载长延时爱惜+短路瞬时爱惜）的直流断路器的直流电源系统，必需进行短路电流核算及灵敏度校核，对不满足级差协作要求的两段式爱惜特性直流断路器，可选用三段式爱惜特性的直流断路器，下级断路器为瞬动，上级断路器取短延时。7微机监控单元7.1 微机监控单元是高频开关电源及其成套装置的监控、测量、信号和管理系统的核心部分，装置能依据直流系统运行状态，综合分析各种数据和信息，对整个系统实施限制和管理。7.2 微机监控器应具有限制、测量和故障告警功能。限制功能包括高频开关电源的开/关机、各整流模块的开/关机以及各种运行参数的设置等；测量功能包括高频开关电源输入沟通电压测量、输出直流电压及电流测量、蓄电池充放电电流测量以及直流母线、蓄电池单只电压测量等；告警功能包括输入沟通故障告警、整流模块故障告警、输出直流故障告警以及蓄电池电压过高过低告警等。附录上海电网35-22OkV变电站直流回路典型配置一.参数协作1.22OkV变电站（中心或中间站，带馈线分屏）一般中心或中间站的蓄电池容量为400Ah,依据厂家供应的资料，400Ah的蓄电池（单体2V）出口短路电流约为2277A,总出口熔断器选300A或400A（直流系统设计规程的举荐值315A）。考虑到熔断器的离散性较大，依据5SJ5型直流断路器（C型）瞬时脱扣范围为710倍In的原则，为保证直流母线上短路时出线断路器先于总熔断器跳闸，总屏上二级断路器额定电流应按小于1/10的母线短路电流校验，考虑确定的裕度，一般最大选125A。分屏出口处的三级断路器额定电流小于总屏断路器的7/10选择，就可保证总屏断路器的动作时间长于分屏出口断路器的动作时间。按目前实际的直流负荷考虑，一般最大选25A即可。另外，依据配置原则，二、三级之间还有35kV开关柜小母线电源总断路器和每个分支回路断路器须要协作。因分支负荷断路器额定电流一般不超过6A,且两者之间的连接电缆长度一般均超过40米，截面为IOmm2左右，故分支断路器出口短路电流一般不超过400A,总屏上的二级断路器选63A可以保证上下级的协作。其余回路均为辐射形接线，无协作要求。依据上述原则，同时考虑尽量削减设备的规格，各级直流开断设备参数举荐按下表选择：一级（熔断器）二级（直流断路器）三级300A400A100125A（分屏馈线）10-25A（辐射形接线馈线）63（小母线接线方式）<=6A（每个开关柜内的分支断路器）50A63A(UPS)1025A（其余辐射形接线馈线）注：实际工程中各级断路器的参数选择需依据蓄电池容量和负荷容量进行调整。2.220kV变电站（终端站，无馈线分屏）一般终端站的蓄电池容量为300Ah,依据厂家供应的资料，300Ah的蓄电池（单体2V）出口短路电流为2583Ao各级直流开断设备参数举荐按下表选择：一级（熔断器）二级（直流断路器）三级300A63（小母线接线方式）<=6（每个开关柜内的分支断路器）50A(UPS)1025A（辐射形接线馈线）注：实际工程中各级断路器的参数选择需依据不同的蓄电池容量和负荷容量进行调整。3. 11OkV变电站（以IlOkV/1OkV变电站为例）依据厂家供应的资料，200Ah的蓄电池（单体6V）出口短路电流为6831A,总出口熔断器为200A；但因蓄电池至直流母线之间设置了降价硅链，目前无法估计母线金属性短路电流的大小，建议限制室内的设备均接受辐射形接线为宜。对于需与就地直流断路器协作的二级断路器，因馈出电缆长度较长，电缆截面较小,短路电流不会大于400A,故额定电流选择63A时可满足级差协作。依据上述原则，同时考虑尽量削减设备的规格，各级直流开断设备参数举荐按下表选择：一级（熔断器）二级（直流断路器）三级200A63A（小母线电源馈线）<=6A（每个开关柜内的分支断路器）63A（就地电容器柜馈线）<=6A（每个电容器组的分支断路器）16A（其余辐射形接线馈线）注：实际工程中各级断路器的参数选择需依据不同蓄电池容量和负荷容量进行调整。4. 35kV终端变电站100Ah的蓄电池（单体12V）出口短路电流为4266A,总出口熔断器为100Ao但因蓄电池至直流母线之间设置了降价硅链，依据现场试验的数据，实际限制室内的金属性短路电流约为350A左右。对于需与就地直流断路器协作的二级断路器，因馈出电缆长度较长，电缆截面较小，短路电流一般不大于250A,故额定电流选择40A时可满足级差协作。依据上述原则，同时考虑尽量削减设备的规格，各级直流开断设备参数举荐按下表选择：一级（熔断器）二级（直流断路器）三级100A40A（小母线电源馈线）<=6A（每个开关柜内的分支断路器）40A（就地电容器柜馈线）<=6A（每个电容器组的分支断路器）IOA（其余馈线）注：实际工程中各级断路器的参数选择需依据不同蓄电池容量和负荷容量进行调整。二.级差设置依据各变电站内的不同负荷特性，站内二次直流开断设备的二、三级级差可按下列各表设置，详细工程应结合负载实际状况和配置原则进行确定。1 .设置直流分屏的22OkV变电站（IlOkV、22OkV配电装置共用就地继保小室）直流母线其次级（直流馈线总屏）第三级直流馈线分屏（辐射形接线）GIS,爱惜屏等自带直流断路器（小母线方式）I段220kVGIS就地信号指示小母线电源1220kVGIS就地仓位内各信号指示直流电源HOkVGIS就地信号指示小母线电源1HOkVGIS就地仓位各信号指示电源IlOkVGIS就地信号指示小母线电源2IWkVGIS就地仓位各信号指示电源主变爱惜1、220kV断路器操作1主变IlOkV断路器操作#1故障录波器爱惜管理子站UPS主机屏GPS屏主变电度表限制楼各自动化测控柜电源1III段（为I段直流母线在馈线分屏的延长母线）In段分屏总电源22OkV线路第一组直流电源220kV母联第一组直流电源220kV分段第一组直流电源220kV母差爱惜122OkV压变闸刀重动中继电源1220kV电压切换装置电源IlOkV分段自切爱惜和操作IlOkV母差爱惜HOkV出线爱惜和断路器操作IlOkV电压切换装置GPS时钟扩展屏就地各自动化测控柜电源1H段220kVGIS就地信号指示小母线电源2220kVGIS就地仓位内各信号指示直流电源主变爱惜2、220kV断路器操作2主变非电量爱惜35kV分段自切35kV母差爱惜35kV主变间隔操作井2、#3故障录波器UPS从机屏逆变装置限制楼各自动化测控柜电源2间隔层数据通信装置35kV爱惜及测控小母线电源35kV各间隔内直流电源35kV闭锁小母线电源35kV各间隔内直流电源V段（为II段直流母线在馈线分屏的延长母线）IV段分屏总电源220kV线路其次组直流电源220kV母联其次组直流电源22OkV分段其次组直流电源220kV母差爱惜2220kV压变闸刀重动中继电源2就地各自动化测控柜电源22 .设置直流分屏的220kV变电站（220kV配电装置专用就地继保小室）直流母线其次级（直流馈线总屏）第三级直流馈线分屏（辐射形接线）GIS,爱惜屏等自带直流断路器（小母线方式）I段220kVGIS就地信号指示小母线电源1220kVGIS就地仓位内各信号指示直流电源IlOkVGIS就地信号指示小母线电源1IlOkVGIS就地仓位各信号指示电源IlOkVGIS就地信号指示小母线电源2IlOkVGIS就地仓位各信号指示电源IlOkV分段自切爱惜IlOkV母差爱惜IlOkV出线爱惜和断路器操作IlokV电压切换装置主变爱惜1、220kV侧断路器操作1主变IlOkV断路器操作#1故障录波器爱惜管理子站UPS主机屏GPS屏主变电度表限制楼各自动化测控柜电源1III段（为I段直流母线在馈线分屏的延长母线）In段分屏总电源22OkV线路第一组直流电源220kV母联第一组直流电源220kV分段第一组直流电源220kV母差爱惜1220kV压变闸刀重动中继电源1220kV电压切换装置电源GPS时钟扩展屏就地各自动化测控柜电源1H段220kVGIS就地信号指示小母线电源2220kVGIS就地仓位内各信号指示直流电源主变爱惜2、220kV断路器操作2主变非电量爱惜35kV分段自切35kV母差爱惜主变35kV断路器操作井2、#3故障录波器UPS从机屏逆变装置限制楼各自动化测控柜电源2间隔层数据通信装置35kV爱惜及测控小母线电源35kV各间隔内直流电源35kV联闭锁小母线电源35kV各间隔内直流电源IV段（为II段直流母线在馈线分屏的延长母线）IV段分屏总电源22OkV线路其次组直流电源220kV母联其次组直流电源220kV分段其次组直流电源220kV母差爱惜2220kV压变闸刀重动中继电源2就地各自动化测控柜电源23 .无直流分屏的22OkV变电站（无就地继保小室）直流母线其次级（直流馈线总屏）第三级直流馈线分屏（辐射形接线）GISs爱惜屏等自带直流断路器（小母线方式）I段220kV线路第一组直流电源220kV母联第一组直流电源220kV分段第一组直流电源220kV母差爱惜1220kV压变闸刀重动中继电源1220kV电压切换装置电源220kVGIS就地信号指示小母线电源1220kVGIS就地仓位内各信号指示直流电源IlOkVGIS就地信号指IlOkVGIS就地仓位各信号指示示小母线电源1电源IlOkVGIS就地信号指示小母线电源2HOkVGIS就地仓位各信号指示电源HOkV分段自切爱惜HOkV母差爱惜1IOkV出线爱惜和断路器操作UOkV电压切换装置主变爱惜1、220kV断路器操作1主变UOkV断路错操作#1故障录波器爱惜管理子站UPS主机屏GPS及其时钟扩展屏主变电度表限制楼各自动化测控柜电源1H段220kV线路其次组直流电源22OkV母联其次组直流电源220kV分段其次组直流电源220kV母差爱惜2220kV压变闸刀重动中继电源2220kVGIS就地信号指示小母线电源2220kVGIS就地仓位内各信号指示直流电源主变爱惜2、220kV侧断路器操作2主变非电量爱惜35kV分段自切35kV母差爱惜主变35kV侧断路器操作#2、#3故障录波器UPS从机屏逆变装置限制楼各自动化测控柜电源2间隔层数据通信装置35kV爱惜及测控小母35kV各间隔内直流电源线电源35kV联闭锁小母线电源35kV各间隔内直流电源4 .11OkV变电站（以IIokV/1OkV变电站为例）二级三级（总屏出线）（每个间隔）IlOkV#1进线爱惜、限制、信号回路IlOkV#2进线爱惜、限制、信号回路IlOkV#1主变爱惜、限制、信号回路IlOkV#3进线爱惜、限制、信号回路UOkV#4进线爱惜、限制、信号回路IlOkV#2主变爱惜、限制、信号回路IlokV#5进线爱惜、限制、信号回路IlOkv#6进线爱惜、限制、信号回路IlOkV#3主变爱惜、限制、信号回路UokV#1进线信号回路IlOkV#2进线信号回路IlOkv#1主变信号回路IlOkv#3进线信号回路IlokV#4进线信号回路IlOkY#2主变信号回路UOkV#5进线信号回路IlOkV#6进线信号回路UOkV#3主变信号回路光电转换器每套消弧线圈限制和信号装置故障录波器站用电屏信号回路各自动化测控柜逆变装置主变电度表各就地电容器组装置柜IOkV每段母线测控电源小母线IOkV每回出线测控装置光电转换器IokV每段母线信号电源小母线IokV每回出线信号回路小电流接地检测装置5 .35kV终端变电站二级三级（总屏出线）（每个间隔）每套消弧线圈限制和信号装置站用电屏信号回路各自动化测控柜逆变装置35kVH进线及主变爱惜、限制、信号回路35kV#2进线及主变爱惜、限制、信号回路35kV#3进线及主变爱惜、限制、信号回路35kV#l进线及主变信号回路35kV#2进线及主变信号回路35kV#3进线及主变信号回路IOkV每段母线测控电源小母线IOkV每回出线测控装置光电转换器IOkY每段母线信号电源小母线IOkV每回出线信号回路小电流接地检测装置