GB/T 14546-2008 核电厂直流电力系统设计推荐实施方法

ICS27．120．20

F83

囝雪

中华人民共和国国家标准

1

GB／T

145461993

代替GB／T

核电厂直流电力系统设计

推荐实施方法

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practice

fornuclearstations

power

2008-09-19发布

丰瞀嬲鬻黼訾襻瞥星发布中国国家标准化管理委员会仪”’

14546--2008

GB／T

目次

前言……………·I

1范围…………l

2规范性引用文件……………1

3术语和定义…………………1

4总则…………2

4．1运行描述……………·…·2

4．2蓄电池组数…………·…··2

4．3充电装置及其配电屏的套数……………2

4．4直流系统电压和蓄电池的容量··………·2

4．5实体布置………………·--2

4．6质量鉴定…………………3

5蓄电池………3

5．1总则………3

5．2蓄电池工作周期和容量的确定…………3

5．3安装设计·………………一3

5．4维护、试验以及更换……··3

6蓄电池充电装置……………3

6．1概述……………………·。3

6．2额定容量的确定…………4

6．3安装设计……………··…………………·4

6．4输出特性…………………4

7配电系统及其设备…………5

7．1保护装置的简述和额定参数……………5

7．z典型接线…………………5

7．3直流受电设备的额定电压………………7

7．4仪表、控制和报警…………7

7．5特殊直流负载………·……·0

7．6蓄电池试验设施的设计…………………··0

7．7母线间联络线……………··O

7．8实际的短路电流…………·………………l

8备品备件……·…………·……1

附录A(资料性附录)蓄电池充电装置额定值计算举例…··2

附录B(资料性附录)运行的直流辅助电源系统的接地效应4

附录C(资料性附录)蓄电池组的短路电流计算举例……··6

附录D(资料性附录)蓄电池充电器短路电流……………-·8

14546--2008

GB／T

刖菁

本标准代替GB／T14546—1993((核电厂安全级直流电力系统设计准则》。本标准在修订过程中参

考了IEEE946：2004((核电厂直流电力系统设计推荐实施方法》(英文版)。

145461

本标准与GB／T993相比主要变化如下：

——标准名称修订为《核电厂直流电力系统设计推荐实施方法》，增加了对核电厂非IE级直流系

统的要求；

——增加了第3章“术语和定义”；

在4．2“蓄电池组数”中增加了非1E级直流系统的要求；

在4．5“实体布置”中增加了非lE级直流系统的要求；

增加了5．1“总则”；

在5．2中增加了蓄电池容量计算时应考虑的附加设计裕量；

在5．3“安装设计”中增加了环境温度对蓄电池的影响的描述；

——增加了6．3“安装设计”；

——在6．4．1“输出纹波”中增加了充电器的滤波器对缓冲冲击电流的作用；

增加了6．4．3“并联充电装置的负载分配”；

增加了7．4．2“直流系统接地和接地监测”；

增加了7．4．3“直流母线低电压报警”；

在7．5．2“恒功率直流负载”中增加了逆变器负载的电流计算方法；

增加了7．5．4“电气噪声”；

在7，7“母线间联络线”中增加了非1E级母线间以及1E级母线问联络线的要求；

——在7．8．2“充电装置”中增加了充电器的短路电流瞬态描述；

在7．8．3“电动机”中增加了对电动机短路电流值的估算；

增加了附录c和附录D。

本标准是对GB／T12788({核电厂安全级电力系统准则》的补充。

本标准的附录A、附录B、附录c和附录D都是资料性附录。

本标准由中国核工业集团公司提出。

本标准由核工业标准化研究所归口。

本标准起草单位：上海核工程研究设计院。

本标准主要起草人：冯玉萍。

本标准所代替标准的历次版本发布情况为：

——GB／T14546——1993。

核电厂直流电力系统设计

推荐实施方法

1范围

本标准规定了核电厂直流电力系统设计的实施方法。

本标准适用于铅酸蓄电池、静止式充电装置及直流配电设备的设计，包括设备的数量和类型的选

择；设备额定值的确定；相互连接；仪表、控制和保护等的选择。

本标准不适用于充电装置的交流电源和直流系统供电的负载(除非它们影响直流系统的设计)，也

不适用于机车专用的启动型蓄电池系统。

2规范性引用文件

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(不包括勘误的内容)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。

GB／T3797电气控制设备

GB／T3859半导体变流器

GB／T12727核电厂安全系统电气设备质量鉴定

GB／T12788核电厂安全级电力系统准则

GB／T13286核电厂安全级电气设备和电路独立性准则

518

EJ／T核电厂安全级电动机控制中心质量鉴定

525．1

EJ／T核电厂用蓄电池第1部分；容量的确定

EJ／T525．2核电厂用蓄电池第2部分：安装设计和安装准则

EJ／T525．4核电厂用蓄电池第4部分；维护、试验和更换方法

EJ／T573核电厂安全级蓄电池质量鉴定

EJ／T705核电厂安全级电缆及现场电缆连接的型式检验

3术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

3．1

蓄电池容量batterycapacity

通过试验测量得到的已安装蓄电池的可用安时容量。这个测试通常是在均充后通过性能或更改性

能试验实施的。蓄电池的容量也许大于或小于额定容量，以给定放电时间的额定容量的百分数表示。

对于铅酸蓄电池，这取决于很多物质的衰退：极板、与极板有接口连接的部分、焊接和铅氧化物的晶状表

面以及铅氧化物与电解液的接触面、电解液浓度、正负极间氢氧迁移阻力。由于影响蓄电池性能的因素

是变化的，被测蓄电池在较长放电时间与较短放电时间的测试容量可能不同。

3．2

rated

蓄电池额定容量batterycapacity

蓄电池在100％充电时的额定可用安时容量。额定安时容量可能由于不同的放电持续时间而不

同，一般来讲，较长的放电持续时间能够充分利用蓄电池内的有效物质。

525．1。

注：制造厂的容量曲线举例见EJ／T

14546--2008

GB／T

4总则

4．1运行描述

所有核电厂都要求直流系统向失去交流电源时应工作的直流用电设备供电，这些设备如厂用电动

机、断路器、继电器、电磁阀和逆变装置等。直流电源可以为动力和控制两者设置一组共用的蓄电池，也

可以分开设置二组蓄电池～组用于动力，另一组用于控制和仪表。作为专用设施，例如作为柴油机

的启动电源，可另外设置专用的蓄电池组。

在正常运行时蓄电池组和充电装置一起接到直流配电母线上，作并联电源运行，向负载供电。充电

装置除了对蓄电池充电外带正常的连续运行负载，充电器一般设有典型的限流回路用于过负载保护，当

过负载时，输出电压随之下降，使超出充电装置额定容量的所有负载由蓄电池供电，因而保护了充电装

置免遭过负载的损坏。在下列事故时蓄电池应在设计时间内向所有需要直流电力的负载供电：

a)充电装置的交流电源故障时；

b)充电装置故障(或者充电装置退出运行)时。

4．2蓄电池组数

每台机组至少应有一组蓄电池。如果一台机组的负载分为二个或更多独立的系统，则每个系统需

要一组单独的蓄电池。如果所需的最大直流负载超过了单个蓄电池的容量，则需考虑两组独立的系统。

如果合适的话，这两个系统之间应装设母联。

对于核电厂1E级系统，一台机组的每个专设安全设施的通道至少应有一组独立的蓄电池为它供

电，以满足安全级冗余电力系统的独立性要求。在由直流供电的反应堆保护系统的设计中，为了提高运

行的灵活性，其安全级蓄电池的组数应等于独立的冗余反应堆保护系统的通道个数。如某一机组设有

4个反应堆保护系统通道，则应设有4组蓄电池，按5．2确定每组蓄电池容量的额定值。

4．3充电装置及其配电屏的套数

每一组蓄电池至少应设有一套充电装置和配电屏，为了提高运行的灵活性和电厂的可用性应考虑

设置备用的充电装置(详见第7章)。

4．4直流系统电压和蓄电池的容量

V、¨oV、48V和24V。应根据用电设备类型、额定容量、

核电厂蓄电池组额定电压一般采用220

价格、适用性和安装地点等确定具体选用的蓄电池组的合适的额定电压。电压可按下列要求确定：

a)V蓄电池组供电；

泵电动机、大型阀门操作机构和大容量逆变装置等动力负载一般由220

b)小容量的逆变器、直流电源、继电器逻辑回路和配电装置断路器的合闸和跳闸的控制电源一

般采用lloV蓄电池；

V或220V；

c)如果动力负载和控制负载共用一组蓄电池，电压可以采用110

d)48v和24v蓄电池组一般用在专用仪表控制系统和通讯系统等。

对于一组已设置的蓄电池，接人的设备决定了最高和最低电压的运行限值。各类设备和继电器的

电压运行范围见6．3。设备的运行电压超过限值，有可能会影响设备的寿命、运行的速度、有效的转距，

或装置的运行能力。在蓄电池系统的电压范围确定后，应确定蓄电池的数量和容量，以及运行方式等。

525。

参见EJ／T

4．5实体布置

为了减小电压降并且便于维修和试验工作，每个通道的设备(包括蓄电池、充电装置和主配电屏)应

尽量紧凑布置，并且靠近电气设备负荷中心。如果交流电源系统分成两个或多个独立的通道，每个交流

通道都有相应通道的独立的直流辅助电源，则每个直流辅助电源通道的设备和电缆都应与其他通道的

设备和电缆相隔离，其隔离要求应和适用于交流系统的要求相一致。

2

GB／T

当直流电源是用于控制和仪表的目的，则它们的电缆的敷设应和容易引起浪涌的配电系统电缆相

隔离。浪涌容易在交流系统、高压直流系统和接地电缆中在切换、雷击和故障时产生。

安全级直流冗余设备(包括电缆)的布置应满足GB／T13286的实体分隔要求。

4．6质量鉴定

IE级直流系统的设备应按照它们所安装的环境条件进行质量鉴定，应满足GB／T12727的要求。

IE级蓄电池应按照EJ／T573进行质量鉴定(环境条件和抗震要求)，对于1E级配电设备应按

EJ／T518进行鉴定，安全级电缆、现场接头应按照EJ／T705进行鉴定。

5蓄电池

5．1总则

在失去所有交流电源时，蓄电池应向直流负载供电。

5．2蓄电池工作周期和容量的确定

蓄电池工作周期的确定是电厂一项特殊的工作。因为每个工作周期的总负载电流和持续时间是考

虑厂内特定设备在要求的时间内各个运行负载电流的总和。

此外，整个工作周期(蓄电池总放电时间)不能小于从丧失厂外电源到恢复交流电源(来自厂内柴油

发电机或厂外电源)向蓄电池充电装置和其他辅助设施供电所需的估计时间间隔。这段时间间隔根据

工程判断决定，它受运行经验以及特定的厂外电源(发电机和输配电系统设备)和厂内电源(柴油发电机

及其配电系统)的数量、可靠性和灵活性等因素的影响。

例如，放电最小的情况是需要蓄电池向系统放电约1rain(失去交流电源和柴油机带载之间的时

h、2h、

间)，1min后，充电器输出和直流负载恢复正常。然而更多的情况是蓄电池的工作周期估计为1

4h或8h。时问负载电流的特性曲线应考虑电厂所有运行方式的要求，例如，在蓄电池充电装置因维

修退出运行时，或者在切换投入备用充电装置运行时。如果蓄电池的工作周期需手动切除部分负载(如

在失去所有交流电源时出现)，则蓄电池需提供足够的容量，以便有足够的时间进行该手动操作。因此，

要列出这类假想事件通常需要有几个蓄电池工作周期。

根据每个负载电流和工作持续时间以及整个工作时间确定每组蓄电池工作周期，以及根据

EJ／T525．1选择蓄电池的容量。从每个工作周期中计算得出的最大蓄电池容量被认为是蓄电池系统的

最严酷设计工况。

当蓄电池在下列工况下要完成在役功能时，应考虑附加的设计裕量：

a)如果解除一个或多个蓄电池是必需的，则在蓄电池容量计算时应提高蓄电池的放电终止电压；

b)在放电后需要快速将蓄电池恢复到可用状态。

5．3安装设计

每组蓄电池的安装设计应符合EJ／T525．2的要求，并且包括安装、检查和试验的规定。

许多化学蓄电池例如铅酸蓄电池对温度的变化(高于或低于制造厂推荐的额定温度，例如美国制造

商推荐的温度是25℃，欧洲制造商推荐的温度是20℃)是相当敏感的。虽然在设计蓄电池系统时通过

遵守EJ／T525．1可以抵消由于温度的变化而引起的蓄电池特性的改变，但蓄电池的安装地点仍需考

虑温度的因素，使之变化不超过5℃。

5．4维护、试验以及更换

蓄电池应按照EJ／T525．4规定进行维护、试验以及更换。

6蓄电池充电装置

6．1概述

核电厂蓄电池充电装置在正常运行时是将交流电变换为直流电，为厂内蓄电池充电以及正常运行

3

1

GB／T4546--2008

时向直流负载供电。

6．2额定容量的确定

稳流充电器以恒流输出，允许电压升高，由于恒流充电在充电末期的端电压有可能超过直流系统设

备的最高电压，因此在电厂中一般不使用恒流充电。恒压充电首先是充电器以限流值恒流充电一段时

间，蓄电池容量大约充到60％到85％，然后是恒压充电，电流以指数下降，直到蓄电池100％充满。延

长恒压充电器在限流均充的时问，增加充电电流可减少充电时间。恒流充电的时间约是恒压充电时间

的95％。

蓄电池充电装置应按式(1)和式(z)选择容量：

…………………(1)

11一I。c+1．1×Q／T

Iz—IIc+JLN……·………--…(2)

式中：

，，。充电装置所需的最小额定输出电流，单位为安培(A)；蓄电池制造商推荐限流充电，典型的

限流值是蓄电池10h容量的10％到20％。J，应考虑I-r的最大值和最小值。

I。充电装置所需的最小输出电流，单位为安培(A)；应能向最大运行负载供电。

]Lc持续直流负载电流，单位为安培(A)；包括预增的负载。

，，，N525．1中有定义)组合，单

在电厂正常运行时有可能同时接到母线的最大间断负载(在EJ／T

位为安培(A)；包括直流元件的周期试验，例如应急照明和应急油泵。

1．1——蓄电池内部损失补偿系数。

Qh的安时额定值。按照EJ／T525．4的要

蓄电池放电安时，单位为安培时(A·h)；Q采用10

求进行放电试验，从试验中可以很容易的确认放电安时数可以在8h到24h小时内得到补

充。按照G