110kV及以下变电站并联型直流电源系统技术规范(T-CERS 0007—2020).pdf

ICS 29.020 K 80 团 体 标 准 T/CERS 0007-2020 110 kV 及以下变电站 并联型直流电源系统技术规范 Technical specification for parallel DC power supply system in substations with voltage of 110 kV or less than 110 kV 2020-09-18 发布 2020-09-18 实施 中 国 能 源 研 究 会 发 布T/CERS 00072020 1 目 次 前言.2 引言.3 1 范围.4 2 规范性引用文件.4 3 术语和定义.4 4 符号、代号和缩略语.5 5 系统设计.5 5.1 并联型直流电源系统.5 5.2 并联电源组件.5 5.3 并联型电源变换模块.6 5.4 过载续流电路.6 5.5 接线方式及网络.6 6 保护与监控.6 6.1 保护.6 6.2 测量、信号和监控.7 7 设备选择.8 7.1 并联电源组件.8 7.2 蓄电池.9 7.3 并联型电源变换模块.9 7.4 保护电器与隔离电器.10 7.5 续流二极管与续流回路熔断器.10 7.6 电缆.10 8 设备布置.10 9 试验.11 10 运行维护.12 附 录 A（资料性附录）并联型直流电源系统图.13 附 录 B（资料性附录）并联型电源变换模块过载输出特性曲线.14 附 录 C（资料性附录）并联型直流电源系统过载续流电路.15 附 录 D（规范性附录）并联电源组件数量选择.16 附 录 E（资料性附录）并联型电源变换模块过载输出特性曲线试验.18 T/CERS 00072020 2 前 言 本标准按照 GB/T1.1-2009 给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国能源研究会电能技术专委会提出并归口。本标准主要起草单位：国网上海市电力公司、国网湖北省电力有限公司、深圳供电局有限公司、深圳市泰昂能源科技股份有限公司、中能国研（北京）电力科学研究院。本标准参加起草单位：电力规划总院有限公司、国网经济技术研究院有限公司、中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司、国网冀北电力张家口供电公司、国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院、国网重庆市电力公司检修分公司、国网天津市电力公司滨海供电分公司、国网河北省电力有限公司、中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司、国网河北省电力有限公司电力科学研究院、中国电力科学研究院有限公司、中国电力企业联合会电力建设技术经济咨询中心、山东鲁能智能技术有限公司、国网山西省电力公司、国网山西省电力公司沁县供电公司、上海良信电器股份有限公司、南方电网科学研究院有限责任公司、广州供电局有限公司、国网浙江省电力有限公司、国网浙江省电力有限公司经济技术研究院、上海电力设计院有限公司、天津电力设计院有限公司、云南电网有限责任公司、云南电网有限责任公司电力科学研究院、湖北电力勘测设计院有限公司。本标准主要起草人：陈能民、殷建刚、杨忠亮、冷旭东、赵燕茹。本标准参加起草人员：陈志蓉、闫培丽、孙茗、王洪、吴志琪、孙杨、郭艳霞、赵应春、田金虎、苗树国、苗俊杰、娄悦、沈涛、李秉宇、赵梦欣、莫娟、杨臻、苗梅、孟祥军、王中杰、宋康、吴灵超、刘芹、徐强超、徐街明、朱云祥、屠锋、高金美、张海洋、郭雄、万立、翁之浩、李学斌、刘应洁、王云辉、戴云航、余祥坤、叶铮、纪哲夫。本标准为首次发布。T/CERS 00072020 3 引 言 近年来，蓄电池问题一直困扰电力行业。并联型直流电源系统为解决蓄电池连接结构以及运行维护等问题而设计，该技术具备单体电池开路直流电源系统不退出运行、不同生产时间及不同品牌的蓄电池可以混合使用、自动在线全容量核容等优势，有利于提高直流电源系统供电可靠性和运维效率。并联型直流电源系统已在110kV及以下变电站规模应用，已在220kV变电站试点应用。该技术为国内首创，截至目前，国家和行业层面尚无针对并联型直流电源系统的相关标准，市场对该类标准的需求十分迫切。本标准制定的目的是为了使并联型直流电源系统满足安全可靠、技术先进的要求，统一并联型直流电源系统的设计原则，从设计、试验、运行、维护等各环节给予规范。T/CERS 00072020 4 110 kV 及以下变电站并联型直流电源系统技术规范 1 范围 本标准规定了并联型直流电源系统的系统设计、保护与监控、设备选择、设备布置、试验、运行维护的技术要求。本标准适用于110 kV及以下变电站的并联型直流电源系统。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 19638.1 固定型阀控式铅酸蓄电池 第1部分：技术条件 GB/T 19826 电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求 DL/T 459-2017 电力用直流电源设备 DL/T 724 电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程 DL/T 1392 直流电源系统绝缘监测装置技术条件 DL/T 5044 电力工程直流电源系统设计技术规程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 并联型电源变换模块 parallel power supply conversion module 并联接入直流电源母线的电力电子变换模块，能够将交流电源、单个蓄电池（串）电压变换为直流母线电压，具备对单个蓄电池（串）进行充放电管理的功能。3.2 并联电源组件 parallel power supply subgroup 由单个蓄电池（串）与其对应的并联型电源变换模块组成的集合体。3.3 并联型直流电源系统 parallel DC power supply system 并联电源组件之间以并联连接方式为主要特征的直流电源系统。3.4 过载续流电路 overload continuous current circuit T/CERS 00072020 5 为保证并联型直流电源系统承受一定的冲击、短时过载及馈线故障可靠隔离而设计的电路。3.5 间歇式充电 intermittent charging 蓄电池充电到电压设定值即退出充电，放电到电压设定值后再启动充电的方式。4 符号、代号和缩略语 下列符号、代号和缩略语适用于本文件。Ah：蓄电池容量单位（安时）dB：声音强度单位（分贝）I10：蓄电池10h率放电电流值，A MOS/IGBT：金属-氧化物半导体场效应晶体管/绝缘栅双极型晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）/（Insulated Gate Bipolar Transistor）BMS：蓄电池管理系统（Battery Management System）5 系统设计 5.1 并联型直流电源系统 5.1.1 并联型直流电源系统由交流进线切换电路、并联电源组件、直流母线、DCDC 变换模块（通信电源）、过载续流电路、直流断路器、馈线回路等组成，并统一监测和控制。并联型直流电源系统电气接线图参见附录 A。5.1.2 直流系统电压宜采用 220 V 或 110 V。5.1.3 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%。5.1.4 并联型直流电源系统宜采用集中式，也可根据变电站设备布置及负荷情况采用分布式。5.1.5 根据变电站规模和重要程度，110 kV 及以下变电站宜集中装设 1 套并联型直流电源系统，当采用分布式布置时，也可按区域分别设置 1 套并联型直流电源系统。5.1.6 直流负荷分类、负荷统计应符合 DL/T 5044 的要求。5.1.7 系统供电能力应满足 GB/T 19826 的要求。5.2 并联电源组件 5.2.1 蓄电池宜采用磷酸铁锂电池、阀控式铅酸蓄电池等类型。5.2.2 并联电源组件蓄电池（串）端电压宜采用 12 V、24 V 或 48 V。5.2.3 并联电源组件交流输入端口应设置交流开关，直流输出端口应设置直流断路器,当该直流断路器有极性要求时，应采用反极性接线。5.2.4 蓄电池（串）与并联型电源变换模块宜采用集成设计，并联电源组件的蓄电池（串）和并联型电源变换模块便于独立更换。5.2.5 每套并联型直流电源系统并联电源组件个数不宜少于 3 个，应至少设置 1 个备用组件。T/CERS 00072020 6 5.3 并联型电源变换模块 5.3.1 并联型电源变换模块配置数量应满足系统事故下输出电流的要求，并联型电源变换模块额定电流宜采用 2 A、4 A、8 A、16 A。5.3.2 在并联型电源变换模块数量较少、不能设计过载续流电路情况下，并联型电源变换模块过载能力应保证系统总输出电流幅值、持续时间位于最大额定电流的馈线直流断路器脱扣曲线动作区。5.3.3 过载输出特性宜设计为反时限特性，输出特性曲线参见附录 B。5.3.4 并联型电源变换模块应具备温度补偿功能。5.4 过载续流电路 5.4.1 过载续流电路由蓄电池、串联二极管、隔离开关及串联熔断器等组成。过载续流电路的设计参见附录 C。5.4.2 为保证馈线短路情况下直流断路器可靠跳开，宜设计过载续流电路。系统并联电源模块总输出电流幅值、持续时间位于最大额定电流直流断路器脱扣曲线动作区时，可不设计过载续流回路。5.4.3 系统并联电源模块短时（2s）最大输出总电流宜大于第一级 C 型直流馈线断路器最大额定电流的 15 倍。如不能满足，应设计过载续流电路。5.4.4 过载续流电路输出电压不应低于直流电源系统标称电压的 87.5%，不应高于直流电源系统的标称电压。5.4.5 过载续流电路中串联二极管应满足：当直流母线电压低于过载续流电路输出电压时，允许蓄电池放电；当直流母线电压大于过载续流电路输出电压时不允许对蓄电池充电。5.5 接线方式及网络 5.5.1 并联型直流电源系统宜采用单母线接线或单母线分段接线。当采用单母线分段接线时，正常运行方式下，两段直流母线应分别独立运行。5.5.2 并联型直流电源系统应设置两路来自不同母线的交流输入，互为备用。当工作电源故障时自动切换到备用电源，切换过程应不影响直流系统的正常运行。5.5.3 直流馈线回路应装设直流断路器。5.5.4 并联型直流电源系统应采用不接地方式。5.5.5 并联型直流电源系统宜采用集中辐射形供电方式，其适用范围及直流分电柜接线应符合DL/T 5044 的要求。6 保护与监控 6.1 保护 6.1.1 并联型直流电源系统应具备交流停电自动恢复功能。6.1.2 并联型电源变换模块交流输入端应装设防雷电路和保护电器。6.1.3 并联型电源变换模块的蓄电池（串）出口宜装设保护电器。T/CERS 00072020 7 6.1.4 并联型电源变换模块应具有交流输入过电压、直流输出过电压、限流及短路、模块内部过温保护功能。6.1.5 系统应具备交流输入过（欠）压、直流输出过（欠）压、充电过压、过温及输出过载、过流保护功能。6.1.6 并联型电源变换模块直流侧出口回路、直流馈线回路和蓄电池续流回路应装设保护电器。6.1.7 保护电器选择、选择性配合应符合 DL/T 5044 的要求。6.2 测量、信号和监控 6.2.1 每套并联型直流电源系统应装设一套微机总监控装置，装置应具备以下功能：a）具有直流系统各段母线电压、电流，并联电源组件输出电压、电流、蓄电池（串）电压等监测功能。总监控装置至少应能直接监测以下数据：1）直流母线电压、电流；2）单个并联电源组件输出电压、电流；3）交流输入电压、电流(电流为可选项)；4）直流母线对地电压；5）直流母线对地电阻；6）重要馈线回路电压、电流；7）蓄电池（串）电压、电流、内阻、温度。b）具有直流系统各种异常和故障报警、并联电源组件各种异常和故障报警、自诊断报警以及主要断路器/开关位置状态等监视功能。总监控装置至少应能监测以下状态：1）交流进线电源状态（过压、欠压、失压、缺相）；2）交流输入开关状态（分、合、跳状态）；3）交流电源切换装置状态（主、备投及双分状态）；4）交流防雷器状态（失效）；5）并联电源组件输出开关状态（分、合、跳状态）；6）并联电源组件运行状态（均充、浮充、供电、核对性放电）；7）联络开关（分、合状态）；8）直流馈线开关状态（分、合、跳状态）；9）直流母线状态（过压、欠压、失压、接地、交流窜入、直流互窜）。c）具备通信接口，实现对设备的遥信、遥测、遥调及遥控功能。d）具备接收时钟同步信号功能，同时应具备软件对时功能。e）具备手动或根据设定方案自动进行并联电源组件蓄电池在线全容量核容功能。f）并联型直流电源系统设备发生下列情况时，总监控装置应能发出声光报警信号：1）交流输入过压、欠压；2）交流输入断路器脱扣；3）并联电源组件输出断路器脱扣或熔断器熔断；4）直流母线过压、欠压；T/CERS 00072020 8 5）馈线断路器脱扣；6）并联电源组件故障；7）直流母线绝缘故障；8）绝缘监测装置故障；9）防雷器故障；10）续流二极管异常；11)总监控装置故障；12）电池故障。g）具备告警记录和事件记录功能：1）告警记录：系统告警发生及复归时，装置应能自动按时间标识记录告警文本信息，越限告警文本信息应包含告警时刻的具体数值；2）事件记录：系统交流配电切换、并联电源组件工作状态转换、主开关分/合转换、参数定值修改时，装置应能自动按时间标识记录事件，并记录事件发生来源（遥控、本地手动、程序自动判断等）。h）当采用磷酸铁锂电池时，应具备与磷酸铁锂内置电池管理系统（BMS）通信功能。6.2.2 并联型直流电源系统应具备在线全容量核容监控功能，该功能宜满足以下要求：a）并联型电源变换模块应具备手动启动和远程启动的蓄电池在线全容量核容功能；b）远程启动蓄电池在线全容量核容，同一时间仅允许对一个并联电源组件进行操作；c）蓄电池在线全容量核容，蓄电池放电电流宜采用 1.0I10；d）单节蓄电池、蓄电池组放电下限电压、充电上限电压设置应保证系统安全性，满足相关蓄电池安全运行；e）蓄电池在线全容量核容失败时，应闭锁下一蓄电池并联电源组件进行在线全容量核容操作并报警；f）蓄电池在线全容量核容数据应包括但不限于核容启动时间、终止时间、每小时核容平均电流、蓄电池放电下限电压、蓄电池充电上限电压、核容容量等；g）为保证系统在线全容量核容的安全进行，宜单独配置蓄电池在线全容量核容监控装置。该装置应具备整定蓄电池在线核容周期、起始参考时间、温度补偿标准参数、核容数据导出等功能。6.2.3 每套并联型直流电源系统应装设直流电源绝缘监测装置。绝缘监测装置的功能应满足 DL/T 1392 的要求。7 设备选择 7.1 并联电源组件 7.1.1 并联电源组件配置数量和容量应满足如下技术要求：a）满足全站事故全停时间内的放电容量；b）满足事故初期（1 min）冲击负荷电流的放电容量；T/CERS 00072020 9 c）满足蓄电池组持续放电时间内随机冲击负荷电流的放电容量。7.1.2 并联电源组件数量选择应符合附录 D 的要求。7.2 蓄电池 7.2.1 阀控式铅酸蓄电池宜采用 12 V 的组合蓄电池，也可采用单体为 2 V 的蓄电池，阀控式密封铅酸蓄电池性能应符合 GB/T 19638.1 的要求。7.2.2 磷酸铁锂电池宜采用单体为 3.2 V 电池组合的电池模块，模块应内置电池管理系统（BMS），BMS 应具备与并联型直流电源监控装置的通信功能。7.2.3 蓄电池（串）正常宜以浮充电方式运行，当采用磷酸铁锂蓄电池时，也可采用间歇式充电方式运行。7.2.4 铅酸蓄电池充放电参数根据 DL/T 5044 的要求选取，磷酸铁锂电池充放电参数应满足如下要求：a）单体电池浮充电压：3.40 V3.45 V，默认值 3.40 V；b）单体电池均充电压：3.45 V3.50 V，默认值 3.45 V；c）单体电池事故放电终止电压：3.00 V；d）充电电流范围：2.0I10；e）放电电流范围：2.0I10。7.2.5 蓄电池保护及报警要求应符合 DL/T 5044 的要求，当采用磷酸铁锂电池时，还应满足当电池模块中任一单体电池电压超过允许充电电压上限值，应停止对电池模块充电并告警。7.2.6 蓄电池(串)应考虑体积、重量、充放电电流安全性等因素，采用 12 V 的组合铅酸蓄电池时，容量不宜大于 200 Ah，采用 24 V 的组合铅酸蓄电池时，容量不宜大于 150 Ah，采用 48 V 的组合磷酸铁锂电池时，容量不宜大于 100 Ah。7.3 并联型电源变换模块 7.3.1 并联型电源变换模块基本性能应符合下列要求：a）交流输入额定电压：380 V/220 V；b）交流电源频率：50 Hz；c）直流输出额定电压：115 V 或 230 V；d）稳流精度：1%；e）稳压精度：0.5%；f）纹波系数：0.5%；g）效率：90%；h）功率因数：0.98；i）均流不平衡度5%；j）噪声：55 dB（距离装置 1 m 处）。7.3.2 并联型电源变换模块内部电路设计应实现并联蓄电池（串）与交流母线、直流母线的电气隔离。T/CERS 00072020 10 7.3.3 散热方式宜采用自冷。7.3.4 并联型电源变换模块交流输入电源中断时，直流电源应保证无延时输出。7.3.5 应具有带电插拔功能。7.3.6 在额定负载下长期连续运行，内部各部件或器件温升最高应不超过表 1 中规定值。表 1 模块各部件或器件极限温升 部件或器件 极限温升（）整流管外壳（散热器）70 MOS（IGBT）管衬板 70 高频变压器、电抗器 80 电阻元件 25（距外表 30 mm 处）与半导体器件的连接处 70 与半导体器件的连接处塑料绝缘线 25 印刷电路板铜箔 20 7.3.7 并联型电源变换模块应具备蓄电池在线自动核容功能。7.3.8 并联型电源变换模块应具备软启动功能，软启动时间 3s8s。7.3.9 并联型电源变换模块应具备单节电池电压、电流、内阻、温度等监测功能。7.3.10 并联型电源变换模块应具备与总监控装置通信并接受总监控装置的控制功能。7.3.11 并联型电源变换模块应具有恒流充电恒压充电浮充电自动切换功能，具有自动/手动进行均衡充电/浮充电切换功能。7.3.12 并联型电源变换模块恒流充电时，充电电流的调整范围为(20100)%额定电流。7.4 保护电器与隔离电器 直流断路器、熔断器、隔离开关选型应符合 DL/T 5044 的要求。7.5 续流二极管与续流回路熔断器 7.5.1 蓄电池串联续流电路应包含续流二极管，保证续流电路正常运行时不导通，过载续流二极管应满足系统最大短路电流要求。7.5.2 系统蓄电池串联续流电路应包含过载续流熔断器，作为续流电路保护，保证直流母线故障或馈线故障不能隔离时及时动作，切断续流输入输出回路。7.5.3 过载续流电路中续流熔断器应具备报警辅助接点。7.6 电缆 直流电源系统电缆截面的选择计算应符合 DL/T 5044 的要求。8 设备布置 8.1 并联型直流电源系统宜组柜集中布置在二次设备室中。T/CERS 00072020 11 8.2 并联型直流电源屏应留有运行和检修通道，通道宽度应符合 DL/T 5044 的要求。9 试验 试验方法参照 DL/T 459-2017 相关要求。并联型直流电源系统试验项目应符合表 2 的规定。表 2 并联型直流电源系统试验项目 序号 检验项目 型式试验 出厂试验 验收试验 定期检修试验 试验方法 1 一般检查 -DL/T 459-2017：6.4.1 2 电气绝缘性能试验 绝缘电阻测量 DL/T 459-2017：6.4.2.1 工频耐压试验 -DL/T 459-2017：6.4.2.2 冲击耐压试验 -DL/T 459-2017：6.4.2.3 3 防护等级试验 -DL/T 459-2017：6.4.3 4 噪声试验 -DL/T 459-2017：6.4.4 5 温升试验 -DL/T 459-2017：6.4.5 6 蓄电池在线自动核容 满足 6.2.2 要求后启动蓄电池在线自动核容 7 事故放电能力试验 -DL/T 459-2017：6.4.7 8 负荷能力试验 -DL/T 459-2017：6.4.8 9 连续供电试验 -DL/T 459-2017：6.4.9 10 稳流精度试验 DL/T 459-2017：6.4.11 11 稳压精度试验 DL/T 459-2017：6.4.12 12 纹波系数试验 DL/T 459-2017：6.4.13 13 并机均流试验 DL/T 459-2017：6.4.14 14 限流及限压特性试验 DL/T 459-2017：6.4.15 15 效率试验 -DL/T 459-2017：6.4.16 16 保护及告警功能试验 DL/T 459-2017：6.4.17 17 控制程序试验*)DL/T 459-2017：6.4.18 18 显示及检测功能试验 DL/T 459-2017：6.4.19 19 三遥功能试验 DL/T 459-2017：6.4.20 20 并联型电源变换模块输出过载特性曲线试验*)-参见附录 E 21 电磁兼容性（抗扰度）试验 T/CERS 00072020 12 振荡波抗扰度试验 -DL/T 459-2017：6.4.21.1 静电放电抗扰度试验 -DL/T 459-2017：6.4.21.2 22 谐波电流测量 -DL/T 459-2017：6.4.22 注：“”表示应做的试验项目，“-”表示不需做的试验项目，*)有此功能时进行。10 运行维护 10.1 并联型直流电源系统的运行维护应符合 DL/T 724 的规定。10.2 并联型直流电源系统每三年进行一次定期检验，定期检验试验主要包含交流切换装置自动切换检验、监控单元检验、直流监控信号报警及三遥功能检验、直流监控自动控制程序检验、绝缘监测装置检验、并联型电源变换模块性能检验（稳压、稳流、纹波系数、限流、过流、并机均流不平衡度、正常充电程序等）、蓄电池在线自动核容检验、过载续流电路检验、直流母线连续供电能力检验。10.3 并联型锂离子蓄电池直流电源系统，单节蓄电池宜六年内每两年自动进行一次核对性放电，六年后每年自动进行一次核对性放电。当采用手动核容时，宜采用 2I10电流放电，采用自动核容时，宜采用 I10电流放电。10.4 并联型直流电源系统在不停电的情况下，可以在就地或远方控制直流微机监控装置对单节蓄电池（串）进行全容量的核对性放电。如果通过远方完成，须上送测试结果，测试结果包括起止时间、放电电流、终止电压、容量等。T/CERS 00072020 13 附 录 A（资料性附录）并联型直流电源系统图 图 A.1 为并联型直流电源系统示意图。图 A.1 并联型直流电源系统示意图 并联型直流电源系统基本结构为：单个蓄电池（串）与一台并联型电源变换模块相连，组成一个并联电源组件，类似的多组件中模块的直流高压输出端并联形成直流电源母线。正常运行方式下，交流 AC220 V 通过并联型电源变换模块整流电路后输出至直流母线带载，同时交流电源通过充电电路对模块下连接的单个蓄电池（串）进行充电管理；当交流供电中断时，由蓄电池（串）经模块放电回路输出，实现不间断供电。BCA-N-T/CERS 00072020 14 附 录 B（资料性附录）并联型电源变换模块过载输出特性曲线 并联型电源变换模块在单独蓄电池供电下的过载输出特性为反时限特性：即输出电流越大，其维持时间越短。当模块输出电流超过额定电流（Ie）时，模块恒流一段时间 T 后，按1.1 倍 Ie 限流输出。图 B.1 为供参考的并联型电源变换模块过载输出特性曲线。图 B.1 220 V/2 A 并联型电源变换模块过载输出特性曲线图 T/CERS 00072020 15 附 录 C（资料性附录）并联型直流电源系统过载续流电路 图 C.1 为并联型直流电源系统过载续流电路示意图。图 C.1 并联型直流电源系统过载续流电路示意图 利用并联型直流电源系统中各支路蓄电池（串）与交直流母线及其他支路蓄电池（串）电气隔离的结构，以低于直流母线电压的部分蓄电池（串）串联，通过过载续流二极管、过载续流熔断器与 DC220 V/DC110 V 直流母线连接。过载续流串联蓄电池组只具有对直流母线的放电通路。正常运行时，由具有稳压功能的并联型电源变换模块组带载；当系统负荷过载或发生短路故障时，仍然由并联型电源变换模块组提供电流，如直流母线电压拉低到过载续流串联电池组电压以下，则同时由过载续流串联电池组提供电流。蓄电池过载续流熔断器接至总输出直流母线蓄电池过载续流熔断器接至总输出直流母线过载续流二极管过载续流二极管并联型电源变换模块并联型电源变换模块并联型电源变换模块并联型电源变换模块并联型电源变换模块并联型电源变换模块+-+-T/CERS 00072020 16 附 录 D（规范性附录）并联电源组件数量选择 D.1 并联电源组件总输出额定电流应大于事故持续负荷电流。按变电站交流电源停电情况下，并联电源组件总额定电流满足事故一分钟后最大持续性负荷电流的要求，按式（D.1）计算出并联电源组件数量 n1。n1=IsgKc/Idbl （D.1）式中：Isg-交流停电时，变电站事故一分钟后最大持续性负荷电流，单位为安培（A）；Kc-冗余系数（一般取 1.2）；Idbl-单个并联电源组件额定输出电流，单位为安培（A）。D.2 根据能量守恒定律，并联型直流电源系统蓄电池总能量应大于等于按 DL/T 5044 计算出的串联型蓄电组总能量，以满足事故情况下的放电时间，计算出并联电源组件数量 n2。计算步骤如下：1）按现行行业标准计算出相同母线额定电压 Ume的串联型蓄电池组容量 Ccl。2）按式（D.2）计算串联型蓄电池组额定总能量。Wcl=UmeCcl （D.2）式中：Wcl-串联型蓄电池组额定总能量，单位为伏特安培小时(VAh)；Ume-直流母线额定电压，单位为伏特（V）；Ccl-串联型蓄电池额定容量，单位为安培小时（Ah）。3）按式（D.3）计算单个并联电源组件蓄电池（串）总能量。Wdbl=UdblCdbl（D.3）式中：Wdbl-单个并联电源组件额定总能量，单位为伏特安培小时(VAh)；Udbl-单个并联电源组件额定电压，单位为伏特（V）；Cdbl-单个并联电源组件额定容量，单位为安培小时（Ah）。4）根据能量守恒定律，考虑并联型电源变换模块工作效率，按式（D.4）计算出并联电源组件数量 n2。n2=Wcl/（Wdbl）（D.4）式中：Wcl-串联型蓄电池组额定总能量，单位为伏特安培小时(VAh)；Wdbl-单个并联电源组件额定总能量，单位为伏特安培小时(VAh)；-单个并联型电源变换模块工作效率（一般按 0.85 取值）。D.3 根据上述计算，选择并联电源组件数量 n1、n2的较大值n3=MAX n1,n2。D.4 判断是否设计过载续流电路：1）根据并联型电源变换模块最大过载能力，按式（D.5）计算出系统模块输出最大短时过载电流。T/CERS 00072020 17 Igzmax=n3Idgz（D.5）式中：Igzmax-系统模块输出最大短时过载电流，单位为安培(A)；Idgz-单个并联电源组件输出的最大短时过载电流，单位为安培(A)。2）按常用 C 型直流断路器脱扣曲线，故障电流大于 15 倍开关额定电流时能够可靠跳闸，验证短路时直流电源系统馈线断路器能够选择的最大额定电流。若设计的馈线断路器最大额定电流大于计算值，则应设计过载续流电路。3）系统并联电源模块组总输出电流幅值、持续时间位于最大额定电流直流断路器脱扣曲线动作区时，可不设计过载续流回路。4）如果考虑模块数量的经济性，不宜增加过多模块数量，则需要设计过载续流电路，保证系统过载能力与最大额定电流直流断路器脱扣曲线形成配合。D.5 并联型直流电源系统并联电源组件配置数量及并联电源组件蓄电池容量计算算例如下。算例：某变电站配置并联型直流电源系统，直流电压采用 220 V，要求交流电源停电时蓄电池持续放电带直流平均负荷电流 40 A，2 h，计算并联型直流电源系统并联电源组件配置数量及并联电源组件蓄电池容量。解解：假设某型号并联型电源变换模块额定输出为 DC230 V/2 A，并联电源组件配置单个 12 V/200 Ah 阀控式铅酸蓄电池。1.按变电站交流电源停电情况下，并联电源组件输出总额定电流满足事故一分钟后持续性负荷电流的要求，计算出并联电源组件数量 n1。n1=40 A1.2/2 A=24 2.根据能量守恒定律，计算出并联电源组件数量 n2。（1）按 DL/T 5044 计算出相同母线额定电压 Ume 情况下，串联型蓄电池组容量 Ccl，此处根据经验选取 200 Ah 为例（具体工程以实际计算结果为准）。（2）串联型蓄电组额定总能量Wcl=220 V200 Ah=44000 VAh （3）计算单个并联电源组件蓄电池总能量Wdbl=12 V200 Ah=2400 VAh （4）计算并联电源组件数量 n2=44000 VAh/（2400 VA0.85）=22 （5）选择并联电源组件数量 n1、n2 的较大值 n3=MAX n1,n2=24 3.判断是否设计并联电源过载续流电路。220V/2A 并联型电源变换模块过载能力为 8 倍额定电流，时间为 3 s，因此并联电源组件数量 n3=24 时，对应的并联型直流电源系统模块输出最大过载电流Igzmax=2482 A=384 A。按常用 C 型直流断路器脱扣曲线，故障电流大于 15 倍开关额定电流能够可靠跳闸，则系统不需设计过载续流电路的必要条件为：最大直流馈线开关额定电流不大于 384 A/1525 A。如直流馈线开关额定电流大小满足必要条件，再通过判断系统总输出电流幅值、持续时间是否位于最大额定电流直流断路器脱扣曲线动作区，最终确定是否设计过载续流电路。T/CERS 00072020 18 附 录 E（资料性附录）并联型电源变换模块过载输出特性曲线试验 E.1 试验要求：并联型电源变换模块过载输出电流和持续时间满足预定的反时限过载输出特性曲线。E.2 试验接线见图 E.1。图 E.1 并联型电源变换模块过载输出特性曲线试验接线图 E.3 试验步骤：1）将电池按要求充到满容量，转浮充 1 h 后，停止充电；2）调整 R1 使其放电电流幅值达到表 E.1 规定的并联型电源变换模块额定电流倍率，合K1 经规定的放电时间，保持电流不变；3）记录电压，电流，电流维持的时间。表 E.1 并联型电源变换模块过载输出特性曲线试验记录表 倍率 标称电压 I/Ie 1.2 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 110V 维持时间（s）220V _ 并联电源组件M+M-示波器分流器示波器1PR2PRK1R1图中：1PR示波器电压信号输入端；2PR示波器电流信号输入端；R1负载电阻；K1直流断路器