水电站220 V 直流系统定值规范化研究与实践

胡 黄，王广惠,孟万里，周 春，朱 斌，邱 雁，王清萍，任志洋，张维华，李 冲

（雅砻江流域水电开发有限公司，四川 成都 610051）

220 V 直流系统对水电站来说犹如大动脉，时刻为站内重要设备提供着电源，在事故造成全厂停电时还作为临时应急电源，保障重要设备仍可正常运行，为电站提供宝贵的应急恢复时间，因此，220 V 直流系统的安全稳定运行对电站安全生产至关重要[1]。在220 V 直流系统中有着大量定值，若这些定值设置的不合理，则可能在某次事故时导致灾难性后果[2]，因此对直流系统定值的规范化管理是一个重要的工作，诸多电站的维护人员以及来自直流厂商的调试人员都对直流系统的相关定值缺乏足够认知，大多依据经验整定或使用默认出厂设置，未能结合相关规程规范进行规范、科学且合理的整定[3]。

基于此，在充分研究相关的规程规范要求后，结合所在电站的实际设备情况，本文对涉及的直流系统的每个定值如何整定均进行了详细说明与实践。文章主要分为充电柜定值研究与实践、直流母线定值研究与实践、蓄电池组定值研究与实践三部分，使用的设备主要为石家庄通合电子THJK070 型集中监控器、THJY005G 型绝缘检测仪，浙江科畅DCX-104 型蓄电池在线监测仪，艾诺斯POWERSAFE OPZV 阀控式铅酸蓄电池（每组104 节），其他厂商产品可借鉴参考。

1 充电柜定值研究与实践

交流过压告警值：根据DL/T 781-2021《电力用高频开关整流模块》第5.2.1 条“交流输入电压波动范围不超过额定值的-15%～+20%”，由于直流系统测量的是380 V 三相交流输入电压，其允许波动范围为：323～456 V，因此将该定值设置为456 V。

交流欠压告警值：根据DL/T 781-2021《电力用高频开关整流模块》第5.2.1 条“交流输入电压波动范围不超过额定值的-15%～+20%”，由于直流系统测量的是380 V 三相交流输入电压，其允许波动范围为：323～456 V，因此将该定值设置为323 V。

控母过压告警值：根据DL/T 724-2021《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》表2 报警整定值中“控制母线过电压报警，直流标称电压为220 V 的直流系统为242 V”，因此将集中监控器控母过压定值设为242 V。

控母欠压告警值：根据DL/T 724-2021《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》表2 报警整定值中“控制母线欠电压报警，直流标称电压为220 V 的直流系统为198 V”，因此将该定值设置为198 V。

电池脱离母线告警值：无相关规范要求，该定值仅用于判断蓄电池是否与直流母线连接进行浮充，正常情况下直流母线至蓄电池组电缆压降小于1 V，蓄电池组脱离母线后，蓄电池组电压会瞬时降低，压降大于5 V，故将定值设置为5 V，用于判断蓄电池组是否脱离母线。

电池过压告警值：根据DLT 637-2019《电力用固定型阀控式铅酸蓄电池》表5 胶体蓄电池的充电参数 “均充电压在2.30～2.37 V 之间”，不考虑电池个体差异，在单体电池均充电压超过2.37 V 时（电池组电压246.48 V），应报电池过压告警，以避免过充，同时由于电池组挂在母线上，因此与控母过压告警值保持一致，设置为242 V。

电池欠压告警值：根据DL/T 5044-2014《电力工程直流系统设计技术规程》第3.2.4 条“在事故放电末期，蓄电池组出口端电压不应低于直流电源系统标称电压的87.5%”，考虑到集中监控器电池欠压和蓄电池在线监测装置组电压下限应在蓄电池组放电末期电压下降到标称电压的87.5%（193 V）前报警，因此集中监控器电池欠压报警定值与蓄电池组在线监测装置电压下限报警定值、模块欠压告警值、绝缘监测装置母线欠压报警定值均保持一致，设定为198 V[4]。

电池过流告警值：根据DL/T 459-2017《电力用直流电源设备》第5.17.3.1 条“当蓄电池组的充电电流超过设定值的110%时，设备应发出报警信息”，因此将该值设置为额定蓄电池组电流的1.1 倍。

模块过压告警值：根据DLT 5044-2014 《电力工程直流电源系统设计技术规程》表6.2.5 充电装置的输入输出电压和电流调节范围表，要求阀控铅酸蓄电池模块输出电压可调范围（90%～120%）UN，将该定值设置为264 V（220 V×1.2）。

模块欠压告警值：根据DLT 5044-2014《电力工程直流电源系统设计技术规程》表6.2.5 充电装置的输入输出电压和电流调节范围表，要求阀控铅酸蓄电池模块输出电压可调范围（90%～120%）UN，将该定值设置为198 V（220 V×0.9）。

浮充电压设定值：根据DLT 637-2019《电力用固定型阀控式铅酸蓄电池》等要求单节蓄电池浮充电压在2.23～2.27 V 之间，根据艾诺斯蓄电池的特性，浮充电压设置在2.27 V 有利于蓄电池使用寿命，故浮充电压设置为236 V（2.27 V×104）。

均充电压设定值：DLT 637-2019《电力用固定型阀控式铅酸蓄电池》要求单节蓄电池均充电压在2.3～2.37 V 之间，DL/T 724-2021《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》要求单节蓄电池均充电压在2.3～2.35 V 之间，根据艾诺斯蓄电池特性要求，蓄电池均充电压宜设置为2.35 V，故蓄电池组均充电压为244 V（2.35 V×104）。

电池组充电电流上限设定值：根据DLT 724-2021《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》第5.3.1.2 条“阀控蓄电池组的恒流限压充电电流和恒流放电电流均为I10（10 h 率放电电流）”，恒流限压充电电流为I10，因此设置为I10（A）。

浮充转均充电流设定值：无相关规范要求，根据艾诺斯蓄电池设备厂家建议，将该值整定为0.4I10（A）。

均充转浮充电流设定值：根据GB 50172-2012《电气装置安装工程蓄电池施工及验收规范》第4.2.3条“充电后期充电电流小于0.05I10（A）时，可视为完全充电”，因此按0.05I10（A）设置。

尾电流充电时间设定值：根据GB 50172-2012《电气装置安装工程蓄电池施工及验收规范》第4.2.3 条“蓄电池在环境温度5 ℃～35 ℃条件下，以（2.40 V±0.01 V）/单体的恒定电压、充电电流不大于2.5I10（A）充电至电流值5 h 稳定不变时，视为完全充电”，因此将该时间设置为5 h。

定时均充时间设定值：根据DLT 724-2021《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》第7.2.3 条“每隔3 个月～6 个月应对蓄电池组进行补偿性或维护性充电，无微机监控装置自动均衡充电的，应手动进行一次均衡充电”，因此将该时间设置为90 d。

温度补偿中心设定值：根据DLT 637-2019 《电力用固定型阀控式铅酸蓄电池》要求基准温度25 ℃，将该设定值设置为25 ℃。

温度补偿系数设定值：根据DLT 724-2021《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》表6 温度补偿值调整“单体电压为2 V 的蓄电池温度每变化1 ℃时的充电装置浮充电压补偿值为：±（3～5）mV×N”，根据艾诺斯蓄电池的实际情况，取-3.46 mV，设定值为-0.003 46 V/℃×104=-0.36 V/℃。

最长均充时间设定值：无相关规范要求，根据艾诺斯蓄电池特性要求，长时间均充可使蓄电池内部充分活化，将该定值设置为20 h。

2 直流母线定值研究与实践

母线过压告警值：根据DL/T 724-2021《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》表2 报警整定值“控制母线过电压报警，直流标称电压为220 V 的直流系统为242 V”，因此将绝缘检测仪上母线过压告警定值设为242 V。

母线欠压告警值：根据DL/T 724-2021《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》表2 报警整定值“控制母线欠电压报警，直流标称电压为220 V 的直流系统为198 V”，因此将该定值设置为198 V。

母线绝缘告警值：根据DLT 459-2017《电力用直流电源设备》表8 绝缘水平整定值“标称电压220 V，绝缘报警整定值为25 kΩ”，将该告警值设置为25 kΩ[5]。

母线绝缘预警值：无相关规范要求，根据绝缘检测装置厂家建议整定为2 倍的告警值，即50 kΩ。

母线压差告警值：无相关规范要求，根据绝缘检测装置厂家建议值及现场调试值整定为40 V。

交流窜入告警值：根据DLT 459-2017《电力用直流电源设备》第5.17.1.3 条“当直流系统发生有效值10 V 及以上的交流窜电故障时，设备应能发出交流窜电故障告警信息，并显示窜入交流电压的幅值”，将该告警值设置为10 V。

3 蓄电池组定值研究与实践

单体电压上限告警值：无相关规范要求，根据艾诺斯蓄电池厂家建议值，单体蓄电池电压不宜长时间在2.5 V 及以上运行，设置为2.5 V。

单体电压下限告警值：根据DL/T 637-2019《电力用固定型阀控式铅酸蓄电池》要求放电终止电压1.8 V，按照单体电池电压不低于放电终止电压整定，因此将单体电压下限告警值设置为1.8 V。

单体电压差告警值：根据DL/T 637-2019《电力用固定型阀控式铅酸蓄电池》表8 蓄电池的端电压均衡参数“蓄电池浮充24 h 至3 个月期间的端电压最高值与最低值的差值应不超出200 mV”，而定时转均充时间设定值为90 d，因此将该告警值设置为200 mV。

组电压上限告警值：无相关规范要求，根据艾诺斯蓄电池厂家建议值，单体蓄电池电压不宜长时间在2.5 V 运行，故电池过压最高不超过260 V（2.5 V×104），又因为组电压上限与集中监控器电池过压均为蓄电池端电压越限，只是不同装置上的名称不同，因此与集中监控器电池过压定值保持一致，设置为242 V。

组电压下限告警值：根据DL/T 5044-2014《电力工程直流系统设计技术规程》第3.2.4 条“在事故放电末期，蓄电池组出口端电压不应低于直流电源系统标称电压的87.5%”，考虑到集中监控器电池欠压和蓄电池在线监测装置组电压下限应在蓄电池组放电末期电压下降到标称电压的87.5%（193 V）前报警，蓄电池在线监测装置组电压下限报警定值与集中监控器电池欠压报警定值、模块欠压告警值、绝缘监测装置母线欠压报警定值均保持一致，设定为198 V。

内阻上限告警值：根据DL/T 637-2019《电力用固定型阀控式铅酸蓄电池》表11 管式胶体蓄电池的内阻上限“表中未列规格管式胶体蓄电池的内阻上限宜由用户与制造商协商确定”，根据现场蓄电池实际内阻值，并与厂家商定，设置为1 000 μΩ。

电流上限告警值：根据DL/T 459-2017《电力用直流电源设备》第5.17.3.1 条“当蓄电池组的充电电流超过设定值的110%时，设备应发出报警信息”，因此将该值设置为蓄电池组额定电流的1.1 倍。

环境温度上限告警值：DLT 637-2019《电力用固定型阀控式铅酸蓄电池》表2 蓄电池的应用环境温度“适宜使用温度：+15 ℃～+30 ℃”，因此设置为30 ℃。

单体温度上限告警值：无相关规范要求，根据艾诺斯蓄电池厂家要求“蓄电池放电温度范围：-10 ℃～45 ℃，充电温度范围：-5 ℃～45 ℃；温度对容量的影响：40 ℃条件下为额定容量的107%”，故定值设定为40 °C。

单体温度下限告警值：无相关规范要求，根据艾诺斯蓄电池厂家要求“蓄电池放电温度范围：-10 ℃～45 ℃，充电温度范围：-5 ℃～45 ℃；温度对容量的影响：40 ℃条件下为额定容量的107%，0 ℃条件下为额定容量的86%，-10 ℃条件下为额定容量的61%”，考虑到当地冬季环境温度一般不会低于0 ℃，因此设为10 ℃。

4 结论

笔者通过对水电站220 V 直流系统设备和相关规程规范充分研究，对每一个220 V 直流系统定值均进行了科学合理的整定，通过正确、规范的定值管理，有助于提高设备运行的安全稳定性。同时，通过此篇文章系统性地梳理了整个220 V 直流系统的定值整定思路，可以为行业内维护人员提供经验分享，在设备安装调试或后期再次整定时，进行参考借鉴，促进行业类似直流系统运行维护更加规范。

以上定值整定均已通过现场220 V 直流系统设备实际运行验证，定值整定后设备运行稳定可靠。