水電站220 V 直流系統定值規范化研究與實踐

胡 黃，王廣惠,孟萬里，周 春，朱 斌，邱 雁，王清萍，任志洋，張維華，李 沖

（雅礱江流域水電開發有限公司，四川 成都 610051）

220 V 直流系統對水電站來說猶如大動脈，時刻為站內重要設備提供著電源，在事故造成全廠停電時還作為臨時應急電源，保障重要設備仍可正常運行，為電站提供寶貴的應急恢復時間，因此，220 V 直流系統的安全穩定運行對電站安全生產至關重要[1]。在220 V 直流系統中有著大量定值，若這些定值設置的不合理，則可能在某次事故時導致災難性后果[2]，因此對直流系統定值的規范化管理是一個重要的工作，諸多電站的維護人員以及來自直流廠商的調試人員都對直流系統的相關定值缺乏足夠認知，大多依據經驗整定或使用默認出廠設置，未能結合相關規程規范進行規范、科學且合理的整定[3]。

基于此，在充分研究相關的規程規范要求后，結合所在電站的實際設備情況，本文對涉及的直流系統的每個定值如何整定均進行了詳細說明與實踐。文章主要分為充電柜定值研究與實踐、直流母線定值研究與實踐、蓄電池組定值研究與實踐三部分，使用的設備主要為石家莊通合電子THJK070 型集中監控器、THJY005G 型絕緣檢測儀，浙江科暢DCX-104 型蓄電池在線監測儀，艾諾斯POWERSAFE OPZV 閥控式鉛酸蓄電池（每組104 節），其他廠商產品可借鑒參考。

1 充電柜定值研究與實踐

交流過壓告警值：根據DL/T 781-2021《電力用高頻開關整流模塊》第5.2.1 條“交流輸入電壓波動范圍不超過額定值的-15%～+20%”，由于直流系統測量的是380 V 三相交流輸入電壓，其允許波動范圍為：323～456 V，因此將該定值設置為456 V。

交流欠壓告警值：根據DL/T 781-2021《電力用高頻開關整流模塊》第5.2.1 條“交流輸入電壓波動范圍不超過額定值的-15%～+20%”，由于直流系統測量的是380 V 三相交流輸入電壓，其允許波動范圍為：323～456 V，因此將該定值設置為323 V。

控母過壓告警值：根據DL/T 724-2021《電力系統用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程》表2 報警整定值中“控制母線過電壓報警，直流標稱電壓為220 V 的直流系統為242 V”，因此將集中監控器控母過壓定值設為242 V。

控母欠壓告警值：根據DL/T 724-2021《電力系統用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程》表2 報警整定值中“控制母線欠電壓報警，直流標稱電壓為220 V 的直流系統為198 V”，因此將該定值設置為198 V。

電池脫離母線告警值：無相關規范要求，該定值僅用于判斷蓄電池是否與直流母線連接進行浮充，正常情況下直流母線至蓄電池組電纜壓降小于1 V，蓄電池組脫離母線后，蓄電池組電壓會瞬時降低，壓降大于5 V，故將定值設置為5 V，用于判斷蓄電池組是否脫離母線。

電池過壓告警值：根據DLT 637-2019《電力用固定型閥控式鉛酸蓄電池》表5 膠體蓄電池的充電參數 “均充電壓在2.30～2.37 V 之間”，不考慮電池個體差異，在單體電池均充電壓超過2.37 V 時（電池組電壓246.48 V），應報電池過壓告警，以避免過充，同時由于電池組掛在母線上，因此與控母過壓告警值保持一致，設置為242 V。

電池欠壓告警值：根據DL/T 5044-2014《電力工程直流系統設計技術規程》第3.2.4 條“在事故放電末期，蓄電池組出口端電壓不應低于直流電源系統標稱電壓的87.5%”，考慮到集中監控器電池欠壓和蓄電池在線監測裝置組電壓下限應在蓄電池組放電末期電壓下降到標稱電壓的87.5%（193 V）前報警，因此集中監控器電池欠壓報警定值與蓄電池組在線監測裝置電壓下限報警定值、模塊欠壓告警值、絕緣監測裝置母線欠壓報警定值均保持一致，設定為198 V[4]。

電池過流告警值：根據DL/T 459-2017《電力用直流電源設備》第5.17.3.1 條“當蓄電池組的充電電流超過設定值的110%時，設備應發出報警信息”，因此將該值設置為額定蓄電池組電流的1.1 倍。

模塊過壓告警值：根據DLT 5044-2014 《電力工程直流電源系統設計技術規程》表6.2.5 充電裝置的輸入輸出電壓和電流調節范圍表，要求閥控鉛酸蓄電池模塊輸出電壓可調范圍（90%～120%）UN，將該定值設置為264 V（220 V×1.2）。

模塊欠壓告警值：根據DLT 5044-2014《電力工程直流電源系統設計技術規程》表6.2.5 充電裝置的輸入輸出電壓和電流調節范圍表，要求閥控鉛酸蓄電池模塊輸出電壓可調范圍（90%～120%）UN，將該定值設置為198 V（220 V×0.9）。

浮充電壓設定值：根據DLT 637-2019《電力用固定型閥控式鉛酸蓄電池》等要求單節蓄電池浮充電壓在2.23～2.27 V 之間，根據艾諾斯蓄電池的特性，浮充電壓設置在2.27 V 有利于蓄電池使用壽命，故浮充電壓設置為236 V（2.27 V×104）。

均充電壓設定值：DLT 637-2019《電力用固定型閥控式鉛酸蓄電池》要求單節蓄電池均充電壓在2.3～2.37 V 之間，DL/T 724-2021《電力系統用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程》要求單節蓄電池均充電壓在2.3～2.35 V 之間，根據艾諾斯蓄電池特性要求，蓄電池均充電壓宜設置為2.35 V，故蓄電池組均充電壓為244 V（2.35 V×104）。

電池組充電電流上限設定值：根據DLT 724-2021《電力系統用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程》第5.3.1.2 條“閥控蓄電池組的恒流限壓充電電流和恒流放電電流均為I10（10 h 率放電電流）”，恒流限壓充電電流為I10，因此設置為I10（A）。

浮充轉均充電流設定值：無相關規范要求，根據艾諾斯蓄電池設備廠家建議，將該值整定為0.4I10（A）。

均充轉浮充電流設定值：根據GB 50172-2012《電氣裝置安裝工程蓄電池施工及驗收規范》第4.2.3條“充電后期充電電流小于0.05I10（A）時，可視為完全充電”，因此按0.05I10（A）設置。

尾電流充電時間設定值：根據GB 50172-2012《電氣裝置安裝工程蓄電池施工及驗收規范》第4.2.3 條“蓄電池在環境溫度5 ℃～35 ℃條件下，以（2.40 V±0.01 V）/單體的恒定電壓、充電電流不大于2.5I10（A）充電至電流值5 h 穩定不變時，視為完全充電”，因此將該時間設置為5 h。

定時均充時間設定值：根據DLT 724-2021《電力系統用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程》第7.2.3 條“每隔3 個月～6 個月應對蓄電池組進行補償性或維護性充電，無微機監控裝置自動均衡充電的，應手動進行一次均衡充電”，因此將該時間設置為90 d。

溫度補償中心設定值：根據DLT 637-2019 《電力用固定型閥控式鉛酸蓄電池》要求基準溫度25 ℃，將該設定值設置為25 ℃。

溫度補償系數設定值：根據DLT 724-2021《電力系統用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程》表6 溫度補償值調整“單體電壓為2 V 的蓄電池溫度每變化1 ℃時的充電裝置浮充電壓補償值為：±（3～5）mV×N”，根據艾諾斯蓄電池的實際情況，取-3.46 mV，設定值為-0.003 46 V/℃×104=-0.36 V/℃。

最長均充時間設定值：無相關規范要求，根據艾諾斯蓄電池特性要求，長時間均充可使蓄電池內部充分活化，將該定值設置為20 h。

2 直流母線定值研究與實踐

母線過壓告警值：根據DL/T 724-2021《電力系統用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程》表2 報警整定值“控制母線過電壓報警，直流標稱電壓為220 V 的直流系統為242 V”，因此將絕緣檢測儀上母線過壓告警定值設為242 V。

母線欠壓告警值：根據DL/T 724-2021《電力系統用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程》表2 報警整定值“控制母線欠電壓報警，直流標稱電壓為220 V 的直流系統為198 V”，因此將該定值設置為198 V。

母線絕緣告警值：根據DLT 459-2017《電力用直流電源設備》表8 絕緣水平整定值“標稱電壓220 V，絕緣報警整定值為25 kΩ”，將該告警值設置為25 kΩ[5]。

母線絕緣預警值：無相關規范要求，根據絕緣檢測裝置廠家建議整定為2 倍的告警值，即50 kΩ。

母線壓差告警值：無相關規范要求，根據絕緣檢測裝置廠家建議值及現場調試值整定為40 V。

交流竄入告警值：根據DLT 459-2017《電力用直流電源設備》第5.17.1.3 條“當直流系統發生有效值10 V 及以上的交流竄電故障時，設備應能發出交流竄電故障告警信息，并顯示竄入交流電壓的幅值”，將該告警值設置為10 V。

3 蓄電池組定值研究與實踐

單體電壓上限告警值：無相關規范要求，根據艾諾斯蓄電池廠家建議值，單體蓄電池電壓不宜長時間在2.5 V 及以上運行，設置為2.5 V。

單體電壓下限告警值：根據DL/T 637-2019《電力用固定型閥控式鉛酸蓄電池》要求放電終止電壓1.8 V，按照單體電池電壓不低于放電終止電壓整定，因此將單體電壓下限告警值設置為1.8 V。

單體電壓差告警值：根據DL/T 637-2019《電力用固定型閥控式鉛酸蓄電池》表8 蓄電池的端電壓均衡參數“蓄電池浮充24 h 至3 個月期間的端電壓最高值與最低值的差值應不超出200 mV”，而定時轉均充時間設定值為90 d，因此將該告警值設置為200 mV。

組電壓上限告警值：無相關規范要求，根據艾諾斯蓄電池廠家建議值，單體蓄電池電壓不宜長時間在2.5 V 運行，故電池過壓最高不超過260 V（2.5 V×104），又因為組電壓上限與集中監控器電池過壓均為蓄電池端電壓越限，只是不同裝置上的名稱不同，因此與集中監控器電池過壓定值保持一致，設置為242 V。

組電壓下限告警值：根據DL/T 5044-2014《電力工程直流系統設計技術規程》第3.2.4 條“在事故放電末期，蓄電池組出口端電壓不應低于直流電源系統標稱電壓的87.5%”，考慮到集中監控器電池欠壓和蓄電池在線監測裝置組電壓下限應在蓄電池組放電末期電壓下降到標稱電壓的87.5%（193 V）前報警，蓄電池在線監測裝置組電壓下限報警定值與集中監控器電池欠壓報警定值、模塊欠壓告警值、絕緣監測裝置母線欠壓報警定值均保持一致，設定為198 V。

內阻上限告警值：根據DL/T 637-2019《電力用固定型閥控式鉛酸蓄電池》表11 管式膠體蓄電池的內阻上限“表中未列規格管式膠體蓄電池的內阻上限宜由用戶與制造商協商確定”，根據現場蓄電池實際內阻值，并與廠家商定，設置為1 000 μΩ。

電流上限告警值：根據DL/T 459-2017《電力用直流電源設備》第5.17.3.1 條“當蓄電池組的充電電流超過設定值的110%時，設備應發出報警信息”，因此將該值設置為蓄電池組額定電流的1.1 倍。

環境溫度上限告警值：DLT 637-2019《電力用固定型閥控式鉛酸蓄電池》表2 蓄電池的應用環境溫度“適宜使用溫度：+15 ℃～+30 ℃”，因此設置為30 ℃。

單體溫度上限告警值：無相關規范要求，根據艾諾斯蓄電池廠家要求“蓄電池放電溫度范圍：-10 ℃～45 ℃，充電溫度范圍：-5 ℃～45 ℃；溫度對容量的影響：40 ℃條件下為額定容量的107%”，故定值設定為40 °C。

單體溫度下限告警值：無相關規范要求，根據艾諾斯蓄電池廠家要求“蓄電池放電溫度范圍：-10 ℃～45 ℃，充電溫度范圍：-5 ℃～45 ℃；溫度對容量的影響：40 ℃條件下為額定容量的107%，0 ℃條件下為額定容量的86%，-10 ℃條件下為額定容量的61%”，考慮到當地冬季環境溫度一般不會低于0 ℃，因此設為10 ℃。

4 結論

筆者通過對水電站220 V 直流系統設備和相關規程規范充分研究，對每一個220 V 直流系統定值均進行了科學合理的整定，通過正確、規范的定值管理，有助于提高設備運行的安全穩定性。同時，通過此篇文章系統性地梳理了整個220 V 直流系統的定值整定思路，可以為行業內維護人員提供經驗分享，在設備安裝調試或后期再次整定時，進行參考借鑒，促進行業類似直流系統運行維護更加規范。

以上定值整定均已通過現場220 V 直流系統設備實際運行驗證，定值整定后設備運行穩定可靠。