GB/T 14546-2025 核电厂直流电力系统设计实施方法

　　ICS 27. 120.20 CCS F 83

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 14546—2025代替 GB/T 14546—2008

　　核电厂直流电力系统设计实施方法

　　Practice forthedesign ofDC auxiliarypowersystem fornuclearpowerplants

　　2025-08-01发布 2026-02-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 14546—2025

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 系统设计 2

　　5 蓄电池 3

　　6 蓄电池充电器 6

　　7 配电系统 9

　　8 直流电力系统仪表 、控制和报警 15

　　9 电气噪声 、雷电和操作过电压保护 19

　　10 备品备件 19

　　附录 A (资料性) 充电器负载电流分配 20

　　附录 B (资料性) 蓄电池充电器容量计算举例 21

　　附录 C (资料性) 蓄电池的短路电流计算举例 22

　　附录 D (资料性) 蓄电池充电器和直流电力系统短路电流 25

　　附录 E (资料性) 运行的直流电力系统的异常接地效应 27

　　参考文献 29

　　Ⅰ

　　GB/T 14546—2025

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　本文件代替 GB/T 14546—2008《核电厂直流电力系统设计推荐实施方法》,与 GB/T 14546—2008相比 ,除结构调整和编辑性改动外 ,主要技术变化如下 :

　　— 更改了蓄电池工作周期 、蓄电池维护和试验要求(见第 5 章 ,2008年版的第 5 章) ;

　　— 增加了蓄电池扩容改造的相关要求以及部分安装设计要求(见 6. 2) ;

　　— 更改了蓄电池充电器容量计算方法(见 6. 4,2008年版的 6. 2) ;

　　— 更改了蓄电池充电器输出特性等要求(见 6. 7,2008年版的 6. 4) ;

　　— 更改了直流电力系统典型接线方式(见 7. 1,2008年版的 7. 2) ;

　　— 更改了关于蓄电池和充电器短路电流的影响因素说明(见 7. 3,2008年版的 7. 8) ;

　　— 增加了母线低电压报警的延时设置要求(见 8. 3) ;

　　— 增加了电磁干扰和雷电过电压保护的相关要求(见第 9章) 。

　　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专利的责任 。

　　本文件由全国核仪器仪表标准化技术委员会(SAC/TC30)提出并归 口 。

　　本文件起草单位 :上海核工程研究设计院股份有限公司 、中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司 。

　　本文件主 要 起 草 人 : 顾 申 杰 、倪 丹 、蒋 松 芳 、叶 勇 健 、黄 冬 艳 、孙 浩 、卢 燕 芸 、张 熠 、王 思 聪 、刘 鑫 、魏钰柠 、李鑫 。

　　本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为 :

　　— 1993年首次发布为 GB/T 14546—1993,2008年第一次修订 ;

　　— 本次为第二次修订 。

　　Ⅲ

　　GB/T 14546—2025

　　核电厂直流电力系统设计实施方法

　　1 范围

　　本文件规定了核电厂直流电力系统设计的实施方法 。

　　本文件适用于直流电力系统铅酸蓄电池 、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 。

　　本文件不适用于充电装置的交流电源和直流电力系统供电的负载(除非它们影响直流电力系统的设计) ,也不适用于机车专用的启动型蓄电池系统 。

　　若以下特殊的应用场景单独设置了独立的蓄电池或不间断电源系统 ,则不在本文件范围内 :

　　a) 发动机(起动) ;

　　b) 应急照明 ;

　　c) 火灾探测和报警 ;

　　d) 消防驱动 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;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 3859(所有部分) 半导体变流器 通用要求和电网换相变流器

　　GB/T 12727 核电厂安全重要电气设备鉴定

　　GB/T 13286 核电厂安全级电气设备和电路独立性准则

　　GB/T 15473 核电厂安全级静止式充电装置及逆变装置的质量鉴定

　　GB 50217 电力工程电缆设计标准

　　NB/T 20028. 1 核电厂用蓄电池 第 1部分 :容量确定

　　NB/T 20028. 2 核电厂用蓄电池 第 2部分 :安装设计和安装准则

　　NB/T 20028. 4 核电厂用蓄电池 第 4部分 :维护 、试验和更换方法

　　NB/T 20080 核电厂安全级排气式铅酸蓄电池鉴定

　　NB/T 20420 核电厂安全级电缆及接头鉴定

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　蓄电池容量 battery capacity

　　通过试验测量得到的已安装蓄电池的可用安时容量 。

　　3.2

　　蓄电池充电器 battery charger

　　将交流电转换为直流电 , 向蓄电池充电并维持在满充状态 , 同时在正常运行时为直流负载提供电力

　　1

　　GB/T 14546—2025

　　的设备 。

　　3.3

　　蓄电池容量状态 battery stateofcharge

　　以蓄电池充满电容量百分比表示的蓄电池中存储的或剩余的容量状态 。

　　3.4

　　蓄电池工作周期 batteryduty cycle

　　预期由蓄电池给负载供电的时间段时间 。

　　3.5

　　蓄电池额定电压 nominalbattery voltage

　　用以标志或识别蓄电池的适当的电压近似值 。

　　[来源 :GB/T 2900. 41—2008,480-03-31,有修改]

　　4 系统设计

　　4. 1 概述

　　直流电力系统为重要负载提供可靠的电力 。重要负载如 : 厂用电动机 、断路器 、继电器 、电磁阀 、逆变装置 、应急照明设备 、消防设备等 。

　　4.2 运行描述

　　在正常运行时蓄电池组和充电器系统均通过母线或直流配电屏与负载相连 ,作并联电源运行 , 向负载供电 。充电器系统对蓄电池提供电压和电流 , 以保持其充满电的状态 ,除此之外充电器系统还对连续运行负载和其他指定负载供电 。

　　如果负载超过充电器系统的最大额定电流 ,输出电压将下降 ,使超出充电器系统额定电流的所有负载由蓄电池供电 。

　　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) 充电器的交流电源故障时 。

　　b) 充电器故障(或者充电器退出运行)时 。

　　4.3 设计要求

　　除了负载的要求外 ,设计还应符合相关监管机构的要求 、安全或其他要求 。设计也应关注其可靠性 、设计理念 、维护 、测试 、通风 、楼板和墙壁荷载以及空间限制等因素 。

　　直流电力系统的最小和最大工作电压范围应根据连接到蓄电池和充电器的设备来确定 。

　　设计人员应根据部件的电压 、电流和冗余要求设置单个或多个系统 。例如 ,如果一个通信系统需要48V直流输入 ,而直流母线电压等级为 110V,可考虑为通信设备单独配置蓄电池和充电器 ,或由 110 V直流母线经 DC/DC转换器供电 。

　　在确定系统架构时 ,应关注负载增长 ,也可根据需求考虑冗余配置 。冗余配置将给运维 、试验或由于设备故障或负载增长引起的设备更换带来便利 。 与其他直流电力系统互连也有助于提升运维的便利性 。

　　当逆变器和 DC/DC转换器等特殊负载连接到直流电力系统时 ,需考虑它们在充电器调压 、电流和电压纹波 、瞬态或其他破坏性相互作用方面对直流母线的潜在影响 。

　　4.4 系统电压

　　核电厂直流电力系统额定电压一般采用 220 V、110 V、48 V 和 24 V。应根据用电设备类型 、额定

　　2

　　GB/T 14546—2025

　　容量 、价格 、适用性和安装地点等确定所选用蓄电池组的额定电压水平 。 电压可按下列条件确定 :

　　a) 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 220V 蓄电池组供电 ;

　　b) 小容量的逆变器 、电机和阀门的执行机构 、继电器逻辑回路及配电装置断路器的合闸和跳闸的控制电源一般采用 110V 蓄电池 ;

　　c) 如果动力负载和控制负载共用一组蓄电池 , 电压能采用 110V或 220V;

　　d) 48V 和 24V蓄电池组一般用在专用仪表控制系统和通信系统等 。

　　对于一组已设置的蓄电池 ,接入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 7.4. 6。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(满足 NB/T 20028. 1 的要求) , 以及运行方式等 。在设计时 ,按照可适当减少蓄电池数量(N-1或 N-2)也可满足设计工作周期需求的情况来确定蓄电池容量 ,这将对系统的灵活性更加有益 。

　　对于铅酸蓄电池在提供高放电电流时可能会出现瞬间电压跌落的现象 , 随着蓄电池的老化 , 电压跌落效应会加剧 。在进行蓄电池容量计算时需考虑电压跌落的影响 , 以减少系统负载电压扰动或引起停机 。具体的电压跌落参数应由供货商提供 。

　　在长距离敷设的情况下 ,需考虑线路压降 。为评估电缆造成的压降影响 ,应采用回路最大电流乘以工作温度下的导体直流电阻来计算电缆引起的电压降 。

　　特定的设备或可用设备可能会限制直流电力系统额定电压的选择 。

　　如有特殊运行工况能力的核电机组需额外考虑这部分直流容量 。例如 , 当外电网不可用 , 由后备发电机提供电力时 ,直流电力系统需要有足够的容量保障黑启动或多次交流系统恢复的需求 。

　　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 、充电器和主配电屏)应紧凑布置 ,并且靠近电气设备负载中心 。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和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 。

　　应设置一个转换开关 ,可将其中一个蓄电池(和充电器)切除进行维护 。

　　安全级直流冗余设备(包括电缆)的布置应满足 GB/T 13286的实体分隔要求 。

　　5 蓄电池

　　5. 1 通则

　　在失去所有交流电源或交流电源不足以维持负载供电时 ,蓄电池应向负载供电 。选择正确的蓄电池对可靠性 、使用寿命 、成本和维护计划至关重要 。选择蓄电池时还应关注工作温度 、工作周期 、电池寿命和深度放电等因素 。

　　5.2 蓄电池组数量

　　独立直流电力系统中的蓄电池组数量需在设计阶段考虑 。 为实现符合系统或可靠性的要求 ,应关注多组蓄电池组的配置 。

　　关于重要负载可靠性提升和保护的例子如下 。

　　a) 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 。

　　b) 如果所需的最大直流负载超过了单个蓄电池组的容量 ,则需考虑以下几种情况 :

　　1) 蓄电池并联 ;

　　3

　　GB/T 14546—2025

　　2) 采用两组独立的系统 。每个系统都有自己的蓄电池 。在这种情况下需实现直流母线和保护装置的选择性和协调性 。

　　c) 当设施改造导致直流电源需求超过现有直流电力系统的容量时 ,需考虑安装新的独立系统 。其他备选方案包括 :

　　1) 采用更大容量的系统替换现有的直流电力系统 ,需要匹配更换蓄电池 、蓄电池充电器 ,及主母线或配电屏(更大容量的蓄电池可能需要更换主配电屏) ;

　　2) 增设一组并联蓄电池(需要考虑匹配现有蓄电池容量 、充电时间 、主配电屏容量等) 。

　　d) 当要求直流电力系统独立且安装了多组系统时 ,如果有可用的交流电源时 ,每个直流电力系统宜由不同或独立的交流电源系统母线供电 。

　　e) 当维护和(或)紧急原因需要将一组蓄电池与另一组蓄电池隔离时 ,需在设计方案中设置独立的开关或断路器 。

　　f) 当维护和(或)紧急原因需要将一组蓄电池与另一组隔离时 ,需检查负载 , 以确保剩余的一组电池有足够的容量在最严酷的负载条件下维持运行 。

　　对于核电厂安全级直流电力系统 ,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 。在由直流电力系统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不少于独立的冗余反应堆保护系统的通道个数 。按 5. 3 确定每组蓄电池容量的额定值 。

　　5.3 蓄电池工作周期和蓄电池容量

　　要正确计算蓄电池容量 ,应了解以下几点 :

　　a) 负载数量(如果有多个负载) ;

　　b) 负载容量和持续时间 ;

　　c) 多负载时序 ;

　　d) 当蓄电池达到其放电终止电压时 ,任何直流负载所需的最小设计电压 ;

　　e) 蓄电池电解液会达到的最低预期温度 。

　　蓄电池工作周期的确定是一项复杂的设计活动 , 因为每个工作周期的总负载电流和持续时间取决于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充电器输出向蓄电池和直流负载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和厂内电源的数量 、可靠性和灵活性等因素的影响 。

　　工作周期也可能受厂址可达性的影响 。例如 ,放电最小的情况是需要蓄电池向负载放电约 1 min (失去交流电源和柴油机带载之间的时间) ,1 min之后 ,充电器输出恢复正常 。一般来说蓄电池的工作周期时长可在 1 h~ 72 h之间 。所选时间取决于整体设计要求 ,宜考虑后备电源失效后的应对措施 。

　　充电器根据每个负载 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 , 并 根 据NB/T 20028. 1选择蓄电池的容量 。从不同工况下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功能时 ,应关注附加的设计裕量 。

　　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 。

　　核电厂中遇到的直流负载类型可包括但不限于以下任何一种或全部 :

　　— 报警系统 ;

　　— 逆变器 ;

　　— 应急照明 ;

　　4

　　GB/T 14546—2025

　　— 应急润滑油和密封油泵 ;

　　— 发电机励磁起励 ;

　　— 火灾探测系统 ;

　　— 主发电机输出断路器控制 ;

　　— 厂外电源恢复 ;

　　— 继电器和电磁阀 ;

　　— 备用或黑启动电源启动和控制 ;

　　— 开关设备断路器操作机构 ,包括弹簧储能电机 ;

　　— 通信系统 ;

　　— 爆破阀或电磁阀 ;

　　— 电动阀 。

　　5.4 安装设计

　　每组蓄电池的安装设计应符合 NB/T 20028. 2 的要求 ,并且包括安装 、检查和试验的规定 。所有蓄电池均宜安装在受控环境中 。在蓄电池制造厂商推荐的温度范围之外工作会对蓄电池性能和寿命产生影响 。

　　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 ,部分制造厂商推荐的温度是 25℃ ,部分制造厂商推荐的温度是 20℃)是相当敏感的 。虽然在设计蓄电池系统时通过遵守 NB/T 20028. 1 可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 ℃ 。

　　在进行蓄电池最佳环境设计时要考虑的因素包括但不限于 :

　　— 空气污染物 ,如腐蚀性海岸环境(如盐 、湿度) ;

　　— 灰尘 ;

　　— 地震和振动 ;

　　— 外部灾害(如洪水 、海啸 、火灾) ;

　　— 充足的排氢通风 ;

　　— 酸液收集装置 ;

　　— 维护可达 ;

　　— 运输通道 ;

　　— 人员安全 ;

　　— 占用空间 ;

　　— 安全要求 ;

　　— 火灾探测和控制 ;

　　— 散热 ;

　　— 空间配置 ;

　　— 内部水淹 ;

　　— 维护要求和大型单元提升装置的额外空间需求等 。

　　不同类型的蓄电池不仅在尺寸上 ,而且在带液质量上也有很大的不同 。设计应关注支架尺寸和类型(分层 、阶梯或阶梯层)以及限制层数以限制高度 。对于非常大的蓄电池 ,可能需要使用提升装置将蓄电池放置在分层的支架上 。设计时需考虑足够的空间来满足蓄电池的安装和维护要求 。如果选择两层以上的支架 ,顶层和底层蓄电池之间可能存在温度梯度 ,这会影响蓄电池的负载并影响蓄电池寿命 。

　　5.5 维护、试验及更换

　　蓄电池应按照 NB/T 20028. 4规定进行维护 、试验以及更换 。

　　5

　　GB/T 14546—2025

　　蓄电池组从运行中退出进行离线维护和测试时 ,直流电力系统若配有隔离装置 ,可使蓄电池离线 。可能需要事先连接临时蓄电池 , 以便为核电厂提供连续的后备电源 。有关此操作所需的附加安全隔离装置的更多要求见第 7章 。

　　5.6 设备鉴定

　　根据具体应用 ,需要对蓄电池进行鉴定 。安全级蓄电池的设备鉴定应满足 NB/T 20080的要求 。

　　6 蓄电池充电器

　　6. 1 概述

　　核电厂蓄电池充电器用于为厂内蓄电池充电以及在正常运行时向直流负载供电 。

　　6.2 充电器数量

　　每组蓄电池应至少配备一个蓄电池充电器 。 当有增加系统操作灵活性 、冗余度或设备容量等需求时 ,则应设置额外的蓄电池充电器 。 当充电器需求容量过大时 ,可采用并联 。一个充电器容量即可满足下游所有负载用电需求时 ,使用两个充电器为日常维护和在其中一个充电器出现故障的情况下提供了灵活性 。使用两个充电器 ,在不影响蓄电池的情况下可保持负载的持续供电 ,但充电时间会有所增加 。采用 N+ x模块化的充电器配置方案(即在负载供电需求容量外多配置的一个或多个充电器模块)相较单个充电器配置方案有着更高的可靠性 ,但可靠性低于两个完全冗余容量的充电器配置方案 。

　　6.3 并联设计要求

　　当多个充电器并联时 ,需考虑充电器之间的负载分配 。不同类型的充电器不宜并联运行 。有关充电器负载分配的更多详细信息见附录 A。

　　6.4 充电器额定容量的确定

　　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电力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 ,蓄电池容量充到 60% ~ 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 间 , 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% 。

　　充电器的容量选择需能保证在给负载供电的同时 ,能在规定时间内将蓄电池从完全放电状态充电至额定容量的 90%以上 。

　　规定充电时间根据工程经验和/或监管要求而确定 ,并且会受到运行经验以及其他电源的数量 、可靠性和灵活性的影响[例如 ,厂内或厂外发电机 、优先电源或冗余直流电力系统(蓄电池和充电器)] 。

　　蓄电池充电器应按公式(1)和公式(2)选择容量 。

　　I1 = K[(C ×e)/T +ILC] …………………………( 1 )

　　I2 = ILC + ILN …………………………( 2 )

　　式中 :

　　I1 — 充电器所需的最小额定输出电流 ,单位为安(A) ,I1 应关注 ILC 的最大值和最小值 ;

　　K — 任何指定充电器所需的因素 ,例如 ,但不限于未来负荷增长 、温度 、海拔等相关的因素 ,未来

　　负荷增长宜按 110% ~ 115%考虑 ,温度和海拔的降容系数具体咨询制造厂商 ;

　　C — 蓄电池放电安时 ,单位为安时(Ah) ,根据实际工作周期 ,通过蓄电池容量计算得出 ,如果该

　　值未知 ,则使用制造厂商样本公布的预期的放电持续时间对应的蓄电池额定容量 ;

　　e — 充电效率系数 。表 1 给出了建议值 ,可由咨询蓄电池制造厂商确定 ;

　　6

　　GB/T 14546—2025

　　表 1 典型电池充电系数

　　电池类型

　　建议 e值

　　排气式铅酸蓄电池(VLA)

　　1. 1

　　阀控密封式铅酸蓄电池(VRLA)

　　1. 15

　　T — 再充电时间 ,单位为时(h) ,通常在 6 h~ 24 h 之间 ,充电时间可能会受到最小或最大充电电流影响 ,宜与蓄电池制造厂商议 ;

　　ILC — 充电器给蓄电池再充电或者浮充时提供的所有连续负载电流和工作周期内的非连续(非瞬态)负载电流 ,单位为安(A) ,如果负载是恒电流和恒功率的混合类型 ,并且平均电压未知 ,

　　则建议使用最小电压来确定恒功率负载的等效恒定电流值 ;

　　I2 — 充电器所需的最小输出电流 ,单位为安(A) ,应能向最大运行负载供电 ;

　　ILN — 在核电厂正常运行时有可能同时接到母线的最大间断负载组合 ,单位为安(A)(NB/T 20028.1—

　　2010的 4. 2. 2 中定义) ,包括直流元件的周期试验 ,例如 ,应急照明和应急油泵 。

　　充电器的输出电流应取 I1 和 I2 中的大者 。

　　蓄电池充电器的技术规格书应包括(或考虑)所有异常工作条件(例如 ,环境温度 、海拔高度等) ,详见 GB/T 3797。

　　对于 VRLA 电池 ,过大的充电电流可能会影响其预期寿命 。 因此 ,如果基于负载电流总和确定充电器的大小 ,而这些负载不同时工作 ,则充电器将有过多的电流用于为蓄电池充电 。如果该电流高于制造厂商的建议值 ,则可能需要额外的控制 ,如充电器限流 , 以保护蓄电池 。

　　在附录 B 中给出了蓄电池充电器额定值计算示例 。

　　6.5 安装设计

　　建议所有充电器安装在受控环境中 。此外 ,安装设计需考虑的因素包括但不限于 :

　　— 腐蚀性大气条件 ;

　　— 沿海环境 ;

　　— 来自附近工业加工场的微粒 、灰尘和污垢 ;

　　— 湿度 ;

　　— 自然灾害 ,如洪水 、海啸 、火灾 ;

　　— 部件维护的可达性 ;

　　— 运输通道 ;

　　— 人员安全 ;

　　— 安全要求 ,例如 ,物理访问 、网络安全 ;

　　— 带电运维的要求 ;

　　— 内部水淹 ;

　　— 地震或振动等 。

　　当进行环境控制设计时 ,应控制房间温度 。蓄电池的容量有可能按照温度高 、正常或低来选择 ,然而标准的浮充系统在对蓄电池进行浮充时不会根据温度进行补偿 。如果房间温度不是维持在很窄的范围内(正常温度为 25 ℃) ,标准浮充系统在高温时会过充 ,在正常温度时维持正常充电 ,在低温时欠充 。在高温时 , 自放电将导致蓄电池内的化学反应增加 ,氢气产生增加和标准的浮充电压将对正极板过充 ,增加极板腐蚀 。 当电解液的温度被监测并维持在 19 ℃ ~ 31 ℃之间 ,可以得到合适的运行特性和预期寿命 。对于安全级蓄电池 ,为了得到一致的特性 ,安全相关的暖通系统可作为支持系统 。

　　7

　　GB/T 14546—2025

　　6.6 输出特性

　　6.6. 1 一般要求

　　核电厂蓄电池充电器除了应满足 GB/T 3859(所有部分)的要求外 ,还宜考虑下列要求 :

　　— 蓄电池最大充电电流和电压 ;

　　— 远程电压检测和电池温度补偿 。

　　其他特性 , 以便在操作条件下最大限度地延长蓄电池充电器的使用寿命 ,对连接的直流负载也有附加要求 ,例如 :

　　— 最大和最小电压 ;

　　— 最大电气噪声和纹波水平 ;

　　— 最大冲击电流等 。

　　某些现场条件可能要求充电器在蓄电池连接连续和非连续负载(而非瞬时负载)的情况下或不连接蓄电池的情况下工作 。

　　6.6.2 输出纹波

　　需限制输出纹波 、瞬变 、电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)性能以实现以下目的 :

　　— 帮助延长蓄电池寿命 ;

　　— 避免对敏感负载造成冲击 ;

　　— 遵守适用的电磁兼容性(EMC)标准 。

　　纹波频率和电流限值主要考虑对蓄电池的影响 。 电流纹波的频率越低 , 幅度越大 ,对蓄电池造成的损坏就越大 。符合标准要求的充电器均具有滤波电路 ,产生的纹波幅度很小 ,对蓄电池寿命影响较小 。几乎所有对蓄电池有害的纹波电流都是由连接的交流逆变器和其他转换器造成的 。

　　纹波值通常是在连接蓄电池和阻性负载的情况下 ,在充电器额定电压和额定电流情况下进行测量的 。最大电压和电流纹波限值需根据所连接负载情况确定 。

　　尽管本文件未涵盖逆变器在直流母线上反射的纹波效应 ,但可能需要特别考虑将总纹波含量降低到有助于确保正确负载运行和延长蓄电池寿命的水平 。

　　6.6.3 与蓄电池解列运行

　　有些设计准许蓄电池与直流电力系统解列 , 以便维护蓄电池 。这时 ,没连接蓄电池的充电器需能够为小冲击负荷和连续负载供电 。 当与蓄电池解列 ,则由蓄电池并列极板形成的大电容将不能再提供滤波作用 ,可以预计系统电压波动范围和输出纹波会增大 。如果电压波动范围和输出纹波增大是不容许的 ,则需指明最大允许值 。

　　具有改进的滤波电路的充电器 ,在蓄电池断开时可以进一步降低电压和电流纹波幅度 。

　　直流电力系统不宜在未连接蓄电池的情况下运行 。如果直流电力系统是保护继电器和断路器跳闸的电源 ,需特别关注断开蓄电池可能会影响保护装置正常运行 。

　　6.6.4 远程电压检测和电池温度补偿

　　当充电器和蓄电池有一定距离时 ,过长的线路会引发明显的电压降 。这时为确保蓄电池的端子电压 ,需考虑使用远程测量装置 。且该远程测量装置失效不应导致充电器电压的增加 。

　　当蓄电池处的传感器指示蓄电池工作温度偏离可接受的温度范围时 ,可使用温度补偿和温度偏移成比例地调节电压 。温度补偿可以延长蓄电池的寿命 ,并且当蓄电池过热时 ,可减轻并可能会防止热失控和火灾的发生 。部分充电器可使用温度补偿 ,推荐使用在铅酸蓄电池的充电器上 。

　　宜将温度补偿传感器安装在指示电池的负极端子上 。 为确保负载正常工作 ,需考虑最小和最大电压补偿水平 。

　　8

　　GB/T 14546—2025

　　在带有并联充电器的装置中 ,任何远程电压和温度检测点都应位于同一点 。

　　6.6.5 输出电流限制

　　固定式蓄电池充电器通常是恒压的 ,用于限制其输出电流 。 当充电器处于限流工作模式下 ,它作为受控恒流源工作 ,为蓄电池充电的同时为直流负载供电 。 当蓄电池充满电时 , 电流会逐渐变小 。 当发生过载或直流母线故障时 ,充电器也会进入限流模式 。 电流限制应能防止充电器因过载而失效 。对于某些蓄电池技术 ,如阀控密封式铅酸蓄电池 , 当充电容量超过蓄电池允许的电流限值时 ,则应使用专用的蓄电池充电电流限制方法 。

　　6.7 设备鉴定

　　根据具体应用 ,需要对蓄电池充电器进行鉴定 。安全级蓄电池充电器的设备鉴定应满足 GB/T 15473的要求 。

　　7 配电系统

　　7. 1 典型接线

　　直流电力系统的配置取决于电厂设计准则 。充电器 、蓄电池和负载可在不同的点连接 。在核电厂中 ,所有直流部分通常都连接到一个直流配电屏上 。

　　图 1~ 图 3是适用于 220V直流电力系统的示意图 , 图 1 为配有一用一备充电器的直流电力系统配置示意图 , 图 2 为多组直流电力系统共用一组备用充电器的系统配置示意图 , 图 3 为多组直流电力系统共用一组蓄电池及充电器的系统配置示意图 , 图 4 是适用于安全级 220 V 直流电力系统的示意图 。其他电压等级系统结构类似 。 图 1~ 图 4 联络线仅在蓄电池组维修时和试验时使用 , 虚线部分表示任选或替代的设施 。

　　如果在不需要关停重大运行负载的情况下进行设备更换 ,则需要两个配电屏或用于将备用连接点连接到直流母线的设施 。这也适用于需要连接备用 、冗余或临时系统的系统 。

　　对于重要设施 ,可考虑采用冗余的电源系统设计 , 以帮助确保符合性或可靠性要求 。在正常运行情况下 ,冗余直流电力系统应彼此隔离运行 。在一个直流电力系统发生故障的情况下 ,另一个直流电力系统应保持可用 , 以便在应急情况下保持向重要负载供电的连续性 。

　　注 : 图中没有展示冗余 。

　　图 1 220V 直流电力系统的示意图

　　9

　　GB/T 14546—2025

　　注 : 图中没有展示冗余 。

　　图 2 多组共用备用充电器的 220V 直流电力系统的示意图

　　注 : 图中没有展示冗余 。

　　图 3 多组共用备用蓄电池及充电器的 220V 直流电力系统的示意图

　　10

　　GB/T 14546—2025

　　注 1: 安全级直流电力系统使用该单线图 。

　　注 2: 通道 1 和通道 2 系统互为冗余 。

　　图 4 安全级 220V 直流电力系统示意图

　　7.2 电缆设计

　　当直流电力系统是用于控制和仪表的目的 ,则它们的电缆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 、高压直流电力系统和接地电缆中在切换 、雷击和故障时产生 。

　　在确定电缆截面时需 考 虑 电 机 类 负 载 的 短 时 冲 击 效 应 , 以 及 它 们 对 整 个 直 流 电 力 系 统 电 压 降 的影响 。

　　从蓄电池出口至配电屏的电缆 ,建议将正极和负极主电缆敷设在单独的导管中 ,这样电缆上的任何故障首先是单相接地故障 , 降低极间短路的可能性 。为了降低电路的电感 ,应使用非磁性导管 。 当出现大电流(如电机 、逆变器和回路故障)切断回路时 ,具有较低电感的电路将产生的较低的感应电压 ,减小直流电力系统的影响 。此外 , 回路电感值过大 ,可能会对限流熔断器的性能产生不利影响 。

　　根据实际需要 , 电缆相关要求(安装 、连接 、阻燃)应按照 NB/T 20420和 GB 50217执行 。

　　7.3 配电屏

　　配电屏的数量由直流电力系统的预期负载数量和系统设计要求决定 ,还应关注现场预期使用寿命内可能的负载增长需求 。每个直流电力系统至少应设置一个配电屏 ,其位置应靠近蓄电池 。

　　为了人身安全和降低母线故障的概率 ,需保护主配电屏中的母线 。母线的动热稳定性能应能包络瞬时故障或正常运行期间产生的机械和电气应力 。 主配电屏中的正负极导体之间应根据系统最大电压考虑合适的电气间隙或屏障 。设计应满足或超过预期的短路电流 。

　　7.4 短路电流

　　7.4. 1 通则

　　确定最大实际短路电流的目的是为了选择馈线断路器或熔断器的遮断容量 。 总的短路电流是蓄电池 、充电器以及正在运行的电动机所提供的短路电流之和 。如果要得到更为精确的最大有效短路电流值 ,就需要考虑连接电缆的阻抗 。

　　当直流电力系统发生故障时 ,根据故障电路的阻抗 ,可能会发生严重的电压降 ,从而影响或中断连

　　11

　　GB/T 14546—2025

　　接负载的运行 。 因此 ,宜选择合适的过电流保护装置 , 以最大限度地减少直流电力系统的低电压和故障造成的持续时间 。直流母线和配电屏的短路耐受能力应不小于最大短路电流 。 出现故障后应只有故障回路或离故障点最近的过电流保护装置跳闸 ,不影响系统其余部分运行 。有关蓄电池和充电器的短路电流计算示例 ,见附录 C 和附录 D。

　　7.4.2 蓄电池

　　由蓄电池组提供的短路电流取决于回路的总电阻 ,保守的近似值可以采用可能达到的最大短路电流为蓄电池 1 min的电流额定值(在 25 ℃ , 密度为 1. 215 g/cm3 时每个蓄电池降至 1. 75 V) 的 10倍 。所有蓄电池类型的化学和内部设计都会显著影响内部阻抗 。此外 ,短路发生时的电流上升时间相对较快 。如果并联连接多个蓄电池组 ,则需要考虑每个蓄电池组的故障电流 。如果要求比较准确的值 ,具体采用的短路电流值应进行计算(见附录 C)或从制造厂获得实测试验数据 。计算最大短路电流时用到正常运行时的蓄电池电压 。试验证明 , 电解液温度升高或者升高蓄电池端电压(高于蓄电池额定电压) 不会对蓄电池短路电流幅值产生明显影响 。

　　例如 , 由蓄电池极柱端接螺栓短路引起的大容量排气式铅酸蓄电池的故障电流通常会呈现一个上升率 ,在 17 ms 内提供峰值电流 。直流配电开关设备或配电屏短路的故障电流稍后会达到峰值(通常在34 ms~ 50 ms 内) ,具体取决于电缆尺寸和配置而引起的回路中的电感大小 。 由于蓄电池端子和母线之间电缆的电阻 ,配电母线短路故障电流的大小也将低于蓄电池出口处短路电流值 。

　　7.4.3 充电器

　　充电器输出端的短路电流取决于充电器的拓扑设计 。采用两种主要设计 :

　　— 低频整流充电器 ,如晶闸管 、铁磁谐振和磁放大器 ;

　　— 高频整流充电器 ,通常称为高频开关充电器 。

　　对限流低频蓄电池充电器的试验表明 ,蓄电池充电器产生的初始短路电流可以超过限流值 。在充电器电流限制模式激活或保护装置打开之前的某个时间内 ,可能会出现较大的瞬态电流尖峰 。无论蓄电池充电器是与蓄电池隔离还是与蓄电池并联运行 ,都会改变对故障电流的响应和贡献 。

　　宜考虑以下因素 。

　　a) 滤波电路(电容器)中的储能 : 瞬时峰值短路电流可能接近充电器额定电流的 200倍 。然而 ,初始瞬态电流的持续时间很短(由于连接间阻抗的原因 , 约 2 ms) ,通常不影响设备和保护装置的额定值 。

　　b) 整流器和上游电路阻抗 :滤波电路中储存的能量消散后 ,瞬态短路电流的大小取决于交流电源的 L/R 以及变压器-整流器故障电路(整流器 、滤波电感 、分流器以及其他系列部件) 。

　　注 : L/R 即电气时间常数 ,L 指电感 ,R 指电阻 。

　　c) 对电流限制的响应时间 :对于可控硅型充电器 ,此时间通常 300 ms,瞬态电流幅度通常为充电器额定值的 10倍 ~ 12倍 。受控铁磁谐振充电器由于其固有的设计 , 其电流限制时间 较 短 。在任何情况下 ,请咨询蓄电池充电器制造厂商 , 以了解短路能力 、对短路的响应以及短路条件下的电流限制时间 。在选择和协调过电流保护装置时 ,需考虑短路条件下蓄电池充电器的限流时间以及故障电路的阻抗和 L/R。

　　高频蓄电池充电器的工作方式不同 。 由于采用高频控制器 , 电流限制和电压调节相对较快 , 因此它们在故障中的贡献通常被限制在不超过充电器额定输出电流的 150% 。

　　通常 ,在配电屏充电器连接处 ,外部电缆规格和长度可能会将故障影响降低到充电器内部保护可能无法工作的水平 。应向充电器制造厂商咨询充电器时间常数及其输出端子的短路能力 。

　　如果需要确保距离故障最近的保护装置(过电流保护装置)跳闸 ,则可以选择具有更高短路电流能力的蓄电池充电器技术方案 。

　　12

　　GB/T 14546—2025

　　7.4.4 电动机

　　正在运行的直流电动机会提供短路电流 。直流电动机在其端部向短路回路提供的最大短路电流由电动机瞬态电枢阻抗限制 。通常用在核电厂的不同类型 、转速 、电压和容量的直流电动机 , 瞬态电枢阻抗在 0. 1~0. 15范围内 。那么 , 电动机端部短路电流通常是电动机额定电流的 7 倍 ~ 10倍 。 因此可以保守地估计 , 电动机提供的最大短路电流是其满载时额定电流的 10倍 。如果要求比较精确的短路电流值 ,就需要用到该电动机的瞬态电枢阻抗进行计算或者需要从电动机制造厂商那里得到实测的试验数据 。对于更为精确的计算 ,需要考虑电动机和故障点之间的电缆阻抗 。

　　7.4.5 保护装置简述和额定参数

　　在直流电源(蓄电池 、充电器)与主配电母线之间应设置断路器 ,或熔断器和手动隔离装置 ,可能需要配置相关的过电流保护装置状态监控(例如 ,断路器或熔断器断开状态指示) 来提供报警考虑到人身保护和减少母线故障的概率 ,主配电屏内的母线宜绝缘 ,并且应在设计中设有手动隔离装置以隔离母线 。保护或隔离装置的额定持续电流应按蓄电池工作周期里提供的最大工作电流选择 。

　　保护装置的跳闸整定值如下 :

　　a) 应具有足够可靠系数 , 以防止在蓄电池 1 min额定放电电流下熔断器熔断或开关跳闸 ;

　　b) 应具有足够灵敏度 , 以保护电缆 。

　　对于交流和直流电力系统 ,过电流保护装置的额定值可能有所不同 。在直流电力系统中 ,应使用直流专用过电流保护装置 。虽然可以找到经验方法将过电流保护装置交流特性转换为直流特性 ,但建议过电流保护装置和相关硬件(如熔断器底座)需经验证可承受系统最大工作电压(非额定电压)和电流 。

　　此外 ,如果连接高电感负载或电路 ,可能会对过电流保护装置的性能产生不利影响 。过电流保护装置直流额定值通常基于固定的最大时间常数 。

　　所有保护和开断装置需根据直流部件对应的短路电流和最大工作电压(例如 ,浮充 、均充)确定合适的额定值 。

　　如果使用一个以上的蓄电池组 ,建议在每个蓄电池组与主配电母线之间安装手动隔离装置 。 每个蓄电池组对应的过电流保护装置应按照最恶劣的工况进行选型 , 例如 , 如果一个蓄电池组断开或不平衡 ,另一个蓄电池组将处于重载状态 ,该组蓄电池的过电流保护装置需按照此工况的运行电流进行选型 ;或者在两组蓄电池均运行的情况下 ,直流母线出现故障 ,过电流保护装置的分断能力应匹配两组蓄电池产生的短路电流 。

　　配电母线和蓄电池过电流保护装置的开断能力或短路电流承受能力应超过系统电压和环境温度下的最大短路电流 。

　　应选择蓄电池过电流保护装置的额定电流 , 以适应蓄电池工作周期中的最大持续电流 ,也应关注短路瞬时电流和短路短延时电流 (I2t) , 以 :

　　— 防止在工作周期内 ,最高电流值的持续时间内蓄电池的过电流保护装置误动 ;

　　— 保证与下一级过电流保护装置的选择性配合 ;

　　— 保护主配电母线和电缆 。

　　母联过电流保护装置或蓄电池测试过电流保护装置在选择时应关注到来自所有电源的短路电流 。应对保护和选择性做出区分 。

　　用于满足瞬时或随机负载需求的蓄电池 ,保护装置的开断额定值应足够大 。如果蓄电池组设计成能够向秒级冲击负载供电 ,那么保护设备应能够具有足够大的额定电流以防止熔断器熔断或断路器跳闸 。 向蓄电池制造厂商咨询放电持续时间小于 1 min的放电电流 。如果 1 min周期的负载电流为最大电流 ,则熔断器 1 min(最小)熔断电流应高于蓄电池 1 min额定电流 。

　　主保护设备需与所有下一级的保护设备配合 。所有配电母线保护设备的额定电压应与系统最大工

　　13

　　GB/T 14546—2025

　　作电压相一致 ,并且其遮断容量应超过实际最大短路电流 。配电母线以及手动隔离装置的耐受短路容量的能力(比如 :母线支撑)应超过实际最大短路电流 。所有时间-电流配合曲线和额定值应以直流为基础(不是交流) 。

　　注 : 对于接地系统 ,需考虑保护装置的选择性配合 。对于不接地系统 ,这些设备的保护装置可能无法做到全选择性配合 ;但是 ,所选择的保护装置能保护相关的链路 ,包括电缆 。

　　7.4.6 负载的额定电压

　　需确认由直流电力系统供电的每个负载可以在其输入端电压的变化范围内(例如 ,从均充到放电终止电压)正常运行不受到损坏 。

　　应关注由于大负载(如电机启动和充电电容)导致的蓄电池端和直流负载端之间的瞬时电压骤降 。在选择电缆时应到在这种瞬态情况下满足压降的要求 。

　　由直流电力系统供电的设备 ,其技术规格书应要求该设备的输入端电压在蓄电池端电压变化相对应的范围内 ,按设计要求无故障地运行 ,如在设计中考虑蓄电池均衡充电同时接入负载 ,这个范围应包括从均衡充电到放电末期电压的波动(例如 ,一组由 54个蓄电池组成的 110 V直流电力系统在 124V~ 97V 内变化 ,一组由 106个蓄电池组成的 220V 流电力系统在 248V~ 194V 内变化) 。这是一个典型的系统工作电压范围 。表 2 给出了蓄电池组均衡充电同时接入负载设计的一些(典型)直流受电设备的电压推荐范围 。注意直流设备的电压允许波动范围也许会超过 ±10% ,这个值是交流设备的典型值 。

　　对于不接地直流电力系统 ,影响接地网的外部瞬态 ,例如 ,雷电和线路故障 ,可导致相对支架电压的明显升高 。可能需要使用控制电缆屏蔽 、浪涌保护装置和滤波器等措施降低影响 。

　　用于向直流设备供电的电缆 ,除了考虑载流量外 ,还应按照单台设备在最严酷运行条件下正常工作提供足够的电压来选择电缆截面 。对于经常性负载 ,例如 ,逆变器 ,最严酷的工况也许发生在蓄电池末端电压降低时 ,此时负载电流将增加 。 阀门直流电动装置堵转(起动)时的电流可达额定满负载电流的400% ~ 1 000% , 因此阀门电动装置起动时的电压降是最严酷的运行条件 。此外 ,从启动器到电动机的4根馈电线上的电压降需包括在总的电压降内 , 因为阀门电动机反转时应反接串激绕组 。 电缆应按上述要求选择截面 。对于小容量的电动机,热继电器的电压降也许较大 ,在电缆选择时应关注 。

　　表 2 额定电压 220V 和 110V 直流设备的电压推荐范围

　　序号

　　设备名称

　　电压范围(最小)/V

　　110 V直流(额定电压)

　　220 V直流(额定电压)

　　1

　　断路器合闸线圈

　　88~ 124

　　176~ 248

　　2

　　断路器跳闸线圈

　　71. 5~ 124

　　143~ 248

　　3

　　电动机启动器线圈

　　88~ 124

　　176~ 248

　　4

　　电磁阀

　　88~ 124

　　l76~ 248

　　5

　　阀门电动装置

　　88~ 124

　　176~ 248

　　6

　　辅助电动机

　　93. 5~ 124

　　187~ 248

　　7

　　机电式继电器线圈

　　93. 5~ 124

　　187~ 248

　　8

　　固态电路继电器

　　93. 5~ 124

　　187~ 248

　　9

　　仪表包括保护继电器

　　93. 5~ 124

　　187~ 248

　　10

　　指示灯

　　93. 5~ 124

　　187~ 248

　　注 1: 上述所列的电压范围也 许 和 设 备 的 其 他 工 业 标 准 不 一 致 , 但 这 是 主 配 电 屏 母 线 电 压 为 97 V~ 124 V 和187V~ 248V 时推荐的设备正常运行电压范围 。

　　注 2: 表中电压范围适用于蓄电池均衡充电同时接入负载的设计 ,不包括瞬时电压 。

　　14

　　GB/T 14546—2025

　　7.5 设备鉴定

　　安全级直流电力系统配电设备应按照它们所安装的环境条件进行设备鉴定 。

　　安全级配电设备鉴定要求应按照 GB/T 12727进行鉴定 。

　　8 直流电力系统仪表、控制和报警

　　8. 1 设计要求

　　宜提供控制 、仪表和报警 , 以便能够监测和控制直流电力系统(例如 , 电压 、电流 、过电流保护装置的运行状态 、温度) ,并在异常情况下报警 。

　　图 5 表示图 4所示的 220V安全级直流电力系统的仪表和报警示意图 ,推荐的仪表 、控制 、报警及其安装位置列在表 3。

　　蓄电池及其充电器的控制一般设在就地 ,与蓄电池系统有关的全部开关应在就地设备上操作 ,不宜采用远程控制 。

　　图 5 安全级 220V 直流电力系统仪表和报警示意图

　　表 3 直流电力系统仪表、报警、控制的地点

　　序号

　　仪表 、报警 、控制

　　安装位置

　　主控室

　　就地

　　1

　　蓄电池电流(电流表 、充电/放电)

　　—

　　X1

　　2

　　蓄电池充电器输出电流(电流表)

　　—

　　X

　　3

　　直流母线电压(电压表)

　　X

　　X

　　4

　　蓄电池充电器输出电压(电压表)

　　—

　　X

　　15

　　GB/T 14546—2025

　　表 3 直流电力系统仪表、报警、控制的地点 (续)

　　序号

　　仪表 、报警 、控制

　　安装位置

　　主控室

　　就地

　　5

　　接地监测器

　　—

　　X

　　6

　　直流母线低电压报警

　　X2

　　—

　　7

　　直流电力系统接地报警

　　X3

　　—

　　8

　　蓄电池断路器 、熔断器断开报警

　　X2

　　—

　　9

　　蓄电池充电器输出断路器断开报警

　　X2

　　—

　　10

　　蓄电池充电器直流输出故障报警

　　X2

　　—

　　11

　　联络开关合闸报警

　　X3

　　—

　　12

　　蓄电池充电器交流电源故障报警

　　X2

　　—

　　13

　　充电器直流低电压报警

　　X2

　　—

　　14

　　充电器直流高电压停机继电器(断 开 充 电 器 交 流 主 电 源的断路器)

　　—

　　X

　　15

　　蓄电池试验断路器合闸报警

　　X3

　　—

　　注 1: 能提供一个霍尔仪表 ,或一个插孔(接蓄电池电流表分流器)用于携带式试验仪表(毫伏表)以读出蓄电池充

　　电电流 ,从而确定蓄电池容量状态 ,详见 NB/T 20028. 4;也能使用其他用于测量浮充电流的方法 。

　　注 2: 不能与其他信号组合 。

　　注 3: 这些报警能与其他报警信号组成一个共同报警 。共同警报反映重要的故障 , 因此需要解决 。

　　为了得到正确的蓄电池电压 ,需要监控蓄电池的端电压 ,而不是充电器的输出端电压或整个直流配电系统的电压 。

　　应提供蓄电池电流 、电压表用以确定蓄电池的能力和用以提供有用的趋势信息 。考虑使用额外的仪器来确定电池容量和用以提供趋势信息 。浮充电流能有效确定蓄电池充电状态 ,对于阀控铅酸蓄电池(VRLA) ,可以有效评估电池干涸状况 。浮充电流一般在 100 mA~ 300 mA 范围内 。 浮充电流表应能够经受充放电时的尖峰电流 。单个蓄电池电压能确定蓄电池短路及状况的变化 , 蓄电池组端电压能确定充电系统状态 。确定要监控的参数(例如 ,浮充电流 、温度) 。

　　在决定是否采用直流电力系统装置的远程操作时 ,应关注网络安全问题和访问控制 。

　　建议在新的直流电力系统中 ,所有警报都宜单独报警 。

　　为提高直流电力系统的可靠性 ,可根据需要在直流电力系统设计中加入附加仪表(如蓄电池监测系统 、浮充电流监测) 。

　　8.2 直流电力系统接地和接地监测

　　根据应用设计和要求 ,直流电力系统可以设计为接地或不接地系统 。低压通信和备用发电机中通常有单极接地 ,所以不需要接地检测 。 附录 E讨论异常接地效应对直流电力系统运行的影响 。

　　典型的直流电力系统一般设计成不接地系统 ,那么两极中的一极的低阻抗接地故障不会影响系统运行 ,从而增加了系统可靠性和运行的连续性 。

　　不接地系统虽然对单点接地故障不敏感 ,但其对雷暴活动或输电线路故障导致的接地电位相对变化非常敏感 。

　　16

　　GB/T 14546—2025

　　此外 , 当接地发生时 ,系统中的接地电压会变化 , 电容性电荷会重新分布 ,敏感继电器会瞬间通电 ,而电缆和电容性电荷会向地面移动 。 电子器件 ,如逆变器和保护继电器瞬时欠压跳闸 ,产生故障 。任何依赖于直流电力系统电压的逻辑都应使用足够的冗余和确认信号 。许多带有直流线圈的继电器具有低压差电压 ,并且不受瞬时线路电压骤降的影响 。不接地系统应采用接地故障监测 , 同时应监测接地故障的电阻值 ,这样可以减少由于多点接地引起的低阻抗(极对极)故障而影响直流电力系统的运行 。

　　接地监测应具备交流窜直流故障的监测和报警功能 。

　　当系统中所有导体绝缘电阻以相同的比例下降 ,则会发生对称下降 。 当绝缘电阻例如一个导体的绝缘电阻明显比另一个导体下降快 ,则会发生不对称下降 。绝缘劣化可能导致对地漏电 。绝缘的对称和不对称下降都应可以被检测到 ,不应使用交流注入法实现此功能 。

　　因为在配电屏内多点高阻接地是经常发生的 ,接地故障监测装置应能有效和连续的同时监测直流电力系统的正极和负极 。

　　图 6显示了针对不接地系统设计的平衡接地监测设计 , 可以通过手动按钮用于不平衡接地监测 。检流计和毫安表将提供指示和记录 。接地监测装置将提供一个高的极对地电阻值 ,这样当系统发生单一接地故障时不会影响系统的正常运行 ,为了确定能引起正常不带电的负载带电和正常带电的负载失电的接地电阻幅值 ,需考虑每个负载(装置)的特性 。确定直流电力系统接地监测装置报警整定值的保守方法是测量系统正常运行时的漏电流 ,然后根据工程经验加适当的裕量 。这方法会导致接地监测装置非常灵敏 , 当高电阻接地时就会报警 。在附录 E 中提供了一个合适的 ,低灵敏度的接地报警值 。

　　注 : 电阻值有可能随不同应用而变化 。

　　注 : 某些接地检测装置的设计中会使用高阻接地 ,这意味着会产生平衡的最小对地漏电流 , 因此浮动直流电力系统不是 100%浮动的 。 当使用多个检测装置时(例如 ,在冗余配置中 ,每个并联充电器 中 有 一 个 ,公 共 直 流 母 线 上有一个) ,为了减少错误警报或保护装置误动 ,需要考虑到所有的电阻并联连接 ,导致的对地漏电流增加 。

　　图 6 不接地系统的接地监测

　　8.3 母线欠电压

　　直流母线欠压报警的功能是提醒操作员蓄电池正在放电 。直流母线欠压继电器应可调 ,调整并整定到稍低于蓄电池开路电压(例如 ,104节-220V 系统 ,可设置为 209V。或者 24节-48V 系统 ,可设置为 45. 6 V) ,而不是系统最小允许电压(220V 系统通常为 192. 5 V) 。一旦蓄电池向直流母线负载供电(例如 ,负载超过充电器的容量) ,稍高的整定值将会较早的向操作员发出报警 ,从而能及时地采取适当的纠正措施 。

　　还建议该警报配备延时(例如 ,1 s) , 以减少直流母线上浪涌后突然电压下降引起的干扰警报 。

　　17

　　GB/T 14546—2025

　　8.4 特殊直流负载

　　8.4. 1 通则

　　在设备选型和确定容量时应关注下述负载性能和系统设计特性 。

　　8.4.2 负载切换

　　假如直流电力系统是按照在均衡充电或试验时能把一组负载手动或者自动切换到另一直流电源进行设计 ,那么 ,该电源(蓄电池 、充电器及其配电设备)的容量应能向二组负载供电(原负载加上切换后负载) ,这是一种带有联络线的典型系统 。

　　当负载从一个系统转移到另一个系统时 ,两个系统的电压范围应兼容 。

　　8.4.3 恒功率直流负载

　　对于恒功率的直流负载尤其是逆变器和 DC/DC转换器等电子设备供电的负载 , 如果电源电压下降(例如 ,蓄电池处于放电时)就要增大电流 。这部分电流会加速蓄电池放电 。对于大部分负载为恒功率的系统 ,在确定蓄电池容量时应使用恒功率额定值表 。如果直流负载是恒定功率和电流负载的混合 ,使用恒定功率额定值表可能会导致蓄电池容量严重偏大 。在这些情况下 ,实际的做法是使用近似于工作周期内的平均电压值来将恒定功率负载转换成恒定电流 。如果平均电压未知 ,建议使用完全充电电池的开路电压 。

　　8.5 蓄电池试验设施的设计

　　每个直流电力系统都需设计一个有效和安全的手段 ,对每组蓄电池进行定期的容量放电试验 。还需考虑通过另一个直流电源为负载供电 ,例如 ,永久连接到直流母线的并联蓄电池或备用蓄电池 。在后一种情况下 ,可能需要一个蓄电池开关装置 ,如常开断路器或熔断器 。

　　图 4 给出的示意图允许蓄电池组与直流电力系统断开 , 以便经有关配电屏上特设的试验断路器进行试验 。该试验断路器除了蓄电池组试验外在系统所有运行方式期间都应保持断开位置 , 当断路器闭合时在主控制室有报警信号 。该试验断路器出线电缆应敷至合适位置 , 以便接入放电负载组 ,需为临时放电试验电缆的安全连接提供这种方法(或类似手段) 。

　　该设计还可提供蓄电池的部分放电试验方法 ,其中整流器输出电压降低到开路电压以下 ,但整流器不关断 , 以降低蓄电池故障导致灾难性负载故障的可能性 。

　　8.6 母线间的联络

　　在一组蓄电池或一台充电器进行检修或试验退出运行时 ,可利用直流配电母线间的联络线向重要负载供电 ,联络线还能够在异常工况下提高灵活性和有助于安全停堆 。如果任一独立蓄电池系统满足8. 4. 2 的容量要求 ,则该独立蓄电池系统设联络线是可以接受的 。一种可行的设计是在联络线二端各设置一台手动操作的断路器 ,正常时二台联络断路器都需断开 。如果其中任意一台闭合都应在主控制室有报警 ,运行规程对联络断路器的操作应有明确的规定 。如果联络线能导致两组蓄电池的并列运行 ,那么并列运行的持续时间需限制在一定的切换时间范围内 ,从而减小环路电流可能对蓄电池组容量的影响 。也应关注并列电源导致增加的有效短路电流 。

　　对于安全级核应用 ,仅在冷停堆或换料模式期间 ,且仅当能够证明互连不会损害安全级直流电力系统执行其安全功能的能力时 ,才可接受与任何独立直流电力系统的交叉连接 ,冗余安全分区中的直流电力系统除外 。在多机组核电厂中 ,安全级直流电力系统不应在机组之间共用 ,除非可证明这种共用不会损害其执行安全功能的能力 。

　　当两个直流电力系统并联时 ,过电流保护装置包括断路器和熔断器以及直流配电屏等相关设备的容量应能承受瞬态冲击电流 。

　　18

　　GB/T 14546—2025

　　9 电气噪声、雷电和操作过电压保护

　　9. 1 通则

　　对于可靠的直流电力系统及其连接的负载 ,需充分考虑电气噪声 、操作过电压和雷电效应 。这些干扰通常是由雷电 、逆变器 、DC/DC转换器 、感性负载开关 、电弧 、无线电设备 、电网瞬态 、大负载引起的电压骤降 、设备故障 、继电器动作 、电缆串扰等引起的 。如果不加以抑制或滤波 ,尖峰电压的幅值对连接的设备是危险的 ,除了损坏之外 ,它们还可能导致复位和干扰敏感负载 。

　　应采用浪涌保护装置或低通和带通滤波器消除 、降低或抑制电气噪声或浪涌的幅值 。 可采用动力电缆或信号电缆的隔离来提供更好的防护措施 。

　　不接地直流电力系统中 ,在工频范围内滤波器不应额外增加对地的通路 。

　　9.2 电磁干扰和射频干扰

　　电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI) 通过传导效应和辐射效应进行传播 ,需采用滤波装置保护设备免除干扰源的影响 。干扰源有 :

　　— 辐射噪声 ,射频 , 电磁场 ;

　　— 射频感应的传导干扰 ;

　　— 传导和共模干扰 。

　　9.3 雷电过电压和操作过电压

　　会有过电压作用于直流电力系统设备和其连接的动力和控制电缆 ,需采取措施保护设备免受过电压的破坏 。过电压的典型干扰有 :

　　— 雷电 ;

　　— 操作过电压 、高频干扰 ;

　　— 感性负载和功率设备切换造成的振铃波和脉冲群 ;

　　— 静电放电 ;

　　— 阻尼振荡磁场 ;

　　— 电压跌落 、短时中断 、电压波动 。

　　配电屏和与之连接的设备均应安装合适的浪涌保护器(SPD)(如金属氧化物压敏电阻 、雪 崩 二 极管 、电火花间隙保护器件等) 。 除了采用浪涌保护器 ,信号和控制回路还宜采用屏蔽双绞电缆 。

　　对于室内安装的设备 ,应能承受对地 2 kV 的瞬态电压而不损坏 。

　　10 备品备件

　　备品备件由系统设计的特点以及系统的重要程度来确定 。

　　在确定应保存备品备件的特定部件时 ,需考虑运行经验 、备品利用率 、厂内维修能力和部件故障率等因素 。如果系统设计选择的备用蓄电池充电器是容易得到的 ,则可减少或不考虑备品备件的需要 。

　　另外要考虑存放寿期 ,一般不希望在电厂寿期的早期阶段采购备品备件 。例如 ,备用蓄电池(排气式)一般在干的状态下能保存时间仅为一年