本标准规定了核电厂安全级直流电力系统设计准则。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。 GB/T 14546-1993 核电厂安全级直流电力系统 设计准则 GB/T14546-1993 标准下载解压密码：www.bzxz.net

621.039.577：621.311
中华八民共和国国家标准
GB/T14546—93
核电厂安全级直流电力系统
设计准则
Criteria for the design of safety-related DC auxiliarypowersystemsfornuclear powerplants1993-07-31发布
国家技术监督局
1994-02-01实施
中华人民共和国国家标准
核电厂安全级直流电力系统
Criteria for the design of safety-related DC auxiliarypower systems for nuclear power plants主题内容与适用范围
本标准规定了核电厂安全级直流电力系统设计准则。GB/T14546—93
本标准适用于铅酸著电池、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）。2引用标准
GB3797电控设备第二部分：装有电子器件的电控设备GB3859半导体电力变流器
核电厂安全系统电气物项质量鉴定GB12727
GB13286
安全级电气设备和电路独立性准则核电厂安全级电动机控制中心质量鉴定EJ518
核电厂大型铅酸蓄电池维修、试验以及更换推荐方法EJ/T573核电厂大型铅酸电池质量鉴定安全级仪表和电气设备安装、检查和试验要求EI626
核电厂大型铅酸蓄电池容量的确定EJ/T641
EJ/T650核电厂铅酸蓄电池安装设计和安装准则3总则
3.1运行描述
所有核电厂都要求安全级直流系统向失去交流电源时必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。每个安全通道内，直流电源可以为动力和控制两者设置一组共用的蓄电池，也可以分开设暨二组蓄电池-一组用于动力，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，可另外设置安全有关的蓄电池组。通常，非安全级直流负载不应接入安全级直流电力系统。例外情况（例如为了提高运行的灵活性，利用非安全级负载缓和事故。比如使用备用热）必须满足GB13286中规定的独立性要求。因为，非安全有关直流系统通常向开关站的控制设备、汽轮发电机组的辅助设备、照明、厂内保安、火灾检测和灭火系统等用电设备供电。
在正常运行时蓄电池组和充电装假一起接到直流配电母线上，作并联电源运行，向负载供电。典型的直流系统是不接地系统。充电装除了对蓄电池充电或浮充电外带正常的连续运行负载，它具有输出国家技术监督局1993-07-31批准1994-02-01实施
GB/T14546-93
电压随负载而下降的特性，使超出充电装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道过载的损坏。在下列事故时著电池必须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。3.2替电池组数
一个机组的每个专设安全设施的通道至少有组独立的蓄电池为它供电，以满足安全级元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该等于独立的余的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，应该设有4组蓄电池。按4.1条说明确定每组蓄电池容量额定值。3.3充电装置及其配电屏的套数
每一组蓄电池至少应该设有一套充电装墅和配电屏，为了提高运行的灵活性和电厂的可用性应考虑备用的充电装置（详见第7章）。3.4直流系统电压
核电厂蓄电池组额定电压一般采用220V、110V、48V和24V。应该根据用电设备类型、额定容量、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：泵电动机，大型阁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：a.
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，控制电路一般采用48V或b.
如果动力负载和控制负载共用一组蓄电池，电压可以采用110V或220V；c.
d.48V和24V蓄电池组一般用在专用仪表控制系统和柴油机启动系统等。对于一组已设置的著电池，接入的设备决定了电压的最高和最低的运行限值。各类设备和继电器的电压运行范围见6.3条。在蓄电池系统的电压范围确定后，应该确定蓄电池的数量和容量，以及运行方式等。参见EJ525。
3.5实体布置
安全级直流穴余设备（包括电缆）的布置必须满足GB13286的实体分隔要求。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）应该尽量紧凌布置。
4蓄电池
4.1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。但不得小于30min，建议为1h。时间-负载电流的特性曲线应考虑电厂所有运行方式的要求，也应该考虑非核运行导则的要求（例如，在蓄电池充电装置因维修退出运行时，或者在切换开关投入备用充电装置运行时）。需手动切除部分负载（如在失去所有交流电源时出现）的蓄电池工作周期也要求提供足够的容量，以便有足够的时间进行该手动操作。因此，在有些电池组工作周期里要求列出这类假想事故。负载电流和工作持续时间以及整个工作时间已经确定后确定每个蓄电池组工作周期，以及根据EJ/T641选择蓄电池的容量。
4.2安装设计
CB/T14546—93
每组蓄电池的安装设计应符合EJ/T650并且必须符合EJ626中关于安装、检查和试验的规定。4.3维修、试验以及更换
蓄电池应该按照EJ525规定进行维修、试验以及更换。4.4质量鉴定
蓄电池必须按照EJ/T573进行质量鉴定（环境条件和抗震要求）。5蓄电池充电装置
5.1概述
核电厂赞电池充电装置在正常运行时是将交流电变换为直流电，为厂内蓄电池充电和向直流负载供电。
5.2＇额定容量的确定
核电厂蓄电池充电装置应按下列公式选择容量：I=I+1.1XAh
式中：I-充电装置额定输出电流，A；IL持续直流负载电流，A：
1.1-—蓄电池内部损失补偿系数；Ah蓄电池放电安时，Ah，(本式采用8h的安时额定值）；T蓄电池重新充电到约95%容基时所需的充电时间，h。为了缩短直流系统不工作时间，应选择合理的充电时间，推荐采用8～12h。对于T值小于8h，建议与蓄电池制造厂商议。
此外，建议蓄电池充电装置的电流额定值至少等于电厂正常运行期间可能同时接入母线的持续负载加上间断负载的最大组合。并且，按照EJ/T611确定。蓄电池充电装置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GB3797
在附录A（参考件）中给出了蓄电池充电装置额定值计算实例。5.3质量鉴定
所有充电装置必须按照GB12727进行质量鉴定。5.4输出特性
所有核电厂著电池充电装置应满足GB3859和下述工作特性的要求。5.4.1输出纹波
一般充电装置（不另加滤波），如果接入一组充满电的蓄电池，其8h额定的安时值至少是充电装置额定输出电流的4倍，允许产生小于2%的纹波（如基准电压130V时则为2.6V）。某些直流负载（如固体电路仪表）可能要求改善纹波，通过对充电装置附加滤波器，最大纹波通常能限制到30mV（均方根值）。
5.4.2.与蓄电池解列运行
有些设计可以使蓄电池与直流系统解列，以便维护蓄电池。这时，没连接著电池的充电装置应该有能力向负载供电，并应说明用于这些运行工况。不过，可以预计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，应该指明最大允许值。6配电系统及其设备
6.1简述和额定参数
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在蓄电池与主配电母线之间应设暨断路器（或熔断器）和手动隔离装置。考虑到人身保护和减少母线故障的概率，在主配电屏内母线应该绝缘，并且必须在设计中设有手动隔离装置以隔离母线。无论那一种布置，主电源正负极引出电缆都应该分别敷设在各自的非磁性材料的保护管中，保证任一电缆故障可能导致极对极故障之前先极对地短路，主配电屏正负极出线之间也应该提供一个屏障。保护或隔离装昼的额定持续电流应该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：
应具有足够高的值，以防止在电池1min额定放电电流下熔断器熔断或开关跳闻。应具有足够低的值，以保证在蓄电池放电末期短路电流下断开。b.
注：熔断器1min（最小）熔断电流应该高于蓄电池1min额定电流。主保护设备应该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该与系统最大工作电压一致，并且其遮断容量应该超过实际最大短路电流.配电母线以及手动隔离装的短路承受容量应该超过实际最大短路电流。6.2典型接线
一座核电厂最佳直流电力及其配电系统取决于核电厂的各种条件和设计准则。图1是适用于安全级220V直流系统的示意图。
通道1
380V(安全缓）380V(安全级）
三220V
幸薪电池
薪电池
放电试验国路
*常闭
警电池
充电装置
任选-
A流220V母线
至负较
蓄电池
充电装置
主配电屏
通进2
380V(安全级）380V（安全级）
君电池
放电试验国路
翡电池
充电装置
任选一回路
直流220V母线
图1安全级220V直流系统示意图
注：①联络线仅在著电池组维修和试验时使用。②戚线部分表示任选或替代的设施。直流受电设备的额定电压
至负载
蓄电池
充电装置
主配电屏
联络线
联络线
由直流系统供电的设备，其技术规格书应该要求该设备在输入端电压与著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，这个范围应该包4
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括从均衡充电到放电末期电压的波动（例如，一组由54个著电池组成的110V直流系统在124～97V内变化，一组由108个蓄电池组成的220V直流系统在248～194V内变化）。因此，设备的额定（铭牌）最高和最低电压决定了蓄电池组端电压的最高和最低允许值。表1给出了电池组均衡充电同时接入负载这类设计的一些(典型）直流受电设备的电压推荐范围，表1额定电压220V和110V直流设备的电压推荐范围序号
设备名称
断路器合闸线园
断路器跳闸线圈
电动机启动器线圈
电磁阀
阀门电动装置
辅助电动机
机电式继电器线圈
固体电路继电器
指示灯
静止式电源(逆变或变额器装置)电压范围(最小)
110V直流（额定电压）
88~124
88~124
88~124
88~124
220V直流（额定电压）
176~248
143~248
176~248
176~248
176~248
187~248
187248
187~248
187~248
187~248
187~248
注：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。用于直流受电设备的供电电缆，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。例如，阀门直流电动装置堵转（起动）时的电流可达额定满负荷电流的400%～1100%，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必须包括在总的电压降内，因为阀门电动机反转时必须反接申激绕组。电缆应该按此选择截面。
6.4仪表、控制和报警
图2表示图1所示的220V安全级直流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2。
蓄电池及其充电装置的控制一般设在蓄电池区域，与蓄电池系统有关的全部开关应该在就地设备上操作，不应采用遥控。
鑫电池
微电池组号
放电试验回路
试验用
表计了
断路器
陕闸报资
断路器
跳闹报务
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380V安全级）
分励跳闸线照
丧失交流电源报警
内整流器
直流输出
故障报督
直流输出
高电压
直流输出
中两离二极管
低电压报督
首电池充电装置
浙路器跳南报管
任选一回路
断路器
既研报督
直流220V母线
至负载
直流母线
低电压避电器
直流系统接地
报管维电器
低电压报等
（设在主控盘上
380V（安全级）
分励跳阐线圈
丧失交流电源报
国整流器
直流输出
故际报警
直流输出
商电压
直流瑙出
平隔离二极管
低电压报警
接地监测
中鑫地
图2安全级220V直流系统仪表和报警示意图表2直流系统仪表、报警、控制的地点备用薪电池充电装置
（选用）
联络线（选用）
断路器
合闸报督
安装位暨
仪表、报警、控制
主控室
蓄电池电流（充放电电流表）
蓄电池充电装置输出电流（电流表）直流母线电压（电压表）
蓄电池充电装置输出电压(电压表）接地监测器(电压表)
直流母线低电压报警
直流系统接地报警
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续表2
仪表、报警、控制
蓄电池断路器、熔断器断开报警蓄电池充电装置输出断路器断开报警蓄电池充电装置直流输出故障报警联络开关合闸报警
馨电池充电装贸交流电源故障报警充电装置直流低电压报警
充电装置直流高电压停机继电器（断开充电装置交流主电源的断路器）
蓄电池试验断路器合闸报警
主控室
安装位筑
注：1）可以提供一个插孔（接至器电池电流表分流器)，用于携带式试验仪表（毫伏表）以读出蓄电池充电电流，从而确定充电电流，从而确定充电状态。详见EJ525。2)如果能迅速识别动作参数，则可与其他报警信号组成一个(或多个)共同报警。6.5特殊直流负载
在设备选型和确定容量时应该考虑下述负载性能和系统设计特性。6.5.1负载切换
假如直流系统是按在均衡充电或试验时能把一组负载切换到另一直流电源进行设计，那么，该电源（蓄电池、充电装羟及其配电设备）的容量应该能向二组负载供电（原负载加上切换后负载）。这是一种带有联络线的典型系统。
对于蓄电池组均衡充电同时接入负载，并向逆变器供电的交流电源的设计，直流电源应该设计即使充电装置处于均衡充电电压（即，整流器输出电压维持在直流母线电压之上)的同时也向逆变器供电。因此，在充电装置选型时必须包括全部逆变装置负载。6.5.2电压下降而要求增大电流wwW.bzxz.Net
对于电动机或逆变装置这类要求恒功率的直流负载，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。虽然这种影响可以由另一些负载（电阻性负载）部分或全部弥补，但这一点在蓄电池容量选择时仍应加以考虑。6.5.3操作过电压
电感最大的负载在失电时，如果不抑制会产生过电压，而且可能将尖峰电压加到直流系统上。对于这样的负载，要设置过电压的吸收电路。6.6蕃电池试验设施的设计
每个安全级直流系统应设计一个有效的和安全的手段，对每组蓄电池进行定期的容量放电试验。图1给出的示意图允许蓄电池组与直流系统断开，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保持断开位置，当断路器闭合时在主控制室7
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有报警信号。该试验断路器出线电缆应敷至方便位置，以便接入放电负载组。应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）。6.7母线间联络线
在一组蓄电池或台充电装置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应急负载供电，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。除了穴余安全通道的蓄电池组外，如果任一独立蒂电池系统满足安全有关蓄电池系统的所有要求，包括6.5.1的容量要求，则至该独立蓄电池系统设联络线，对电厂所有运行方式下都是可以接受的。至非安全有关的蓄电池系统设联络线也是可以接受的。可是在反应堆正常运行期间要限制联络线的使用。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应断开。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。6.8质量鉴定
配电设备必须按EJ518进行鉴定。6.9实际的短路电流
确定最大实际短路电流的目的是为了选择馈电断路器或熔断器的遮断容量。总的短路电流是蓄电池、充电装置以及正在运行的电动机所提供的短路电流之和。6.9.1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1min的电流额定值（在25℃，比重为1.210~1.215时每个蓄电池降至1.75V）的10倍。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B（参考件）或从制造厂获得实测试验数据。
6.9.2充电装置
由充电装置提供的最大短路电流由限流回路决定。大部分充电装置限流整定值是可调的，而且各个制造厂都不相同，由充电装置提供的短路电流最大值一般不超出充电装置额定电流的150%。6.9.3电动机
正在运行的直流电动机会提供短路电流。可是，用于安全级的电动机的容量较小，所提供的这部分短路电流一般可以忽略。
7备品备件
备品备件的需要由系统设计的特点以及电厂技术规格书对系统和电厂运行的限制而定。在确定应保存备品备件的特定部件时，应该考虑运行经验、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装置是容易得到的，则可以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得到备品备件。例如备用蓄电池一般在干的状态下能保存时间仅为一年，而后必须象运行中的蓄电池组一样进行浮充电和维护。蓄电池组有足够的设计裕度，一个或几个蓄电池退出时仍能满足要求。已设置的蓄电池数量和通过联络线利用后备蓄电池容量的能力，都可能是确定获得蓄电池备件的必要性和迫切性的因素。总之，应经过分析，根据系统设计的特点和运行限制二者综合考虑确定备品备件的需要。A1引言
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附录A
蓄电池充电装置额定值计算举例(参考件)
本附录概述5.2条推荐的方法，包括确定蓄电池充电装置所要求的额定值计算举例。A2公式
核电站电池充电装置按式（A1)选择容量：1=I+11XAh
式中：1充电装置额定输出电流，AIr--持续直流负载电流，A；
1.1—蓄电池内部损失补偿系数
Ah一蓄电池放电安时，Ah，（本式采用8h的安时额定值）；一蓄电池重新充电到约95%容量时所需的充电时间，h。T
（A1)
为了缩短直流系统不工作时间，应选择合理的充电时间，推荐采用8～12h。对于值小于8h建议与著电池制造厂商议。
此外，建议充电装置的额定电流至少等于电厂正常运行期间可能同时接入母线的持续负载加上间断负载的最大组合。
蓄电池充电装置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GB3797。
3计算举例
例1：持续直流负载为100A最大的单一间断负载为80A。蓄电池组已放电400Ah(8h放电率的额定值)在非异常工况下重新充电12h，确定该蓄电组所需的充电装置额定电流值。I = 100 + (1. 1) × 400
100+36.7136.7A
计入单一间断负载，如式：I=100+80=180A计算结果：按180A（或更大）额定输出电流选择蓄电池充电装置。例2：持续直流负载为300A、最大的单一间断负载为100A。蓄电池组已放电1200Ah（8h放电率的额定值）在非异常工况下重新充电12h，确定该蓄电池组所需的充电装置额定电流值。1=300+(1.1)1200= 300+ 132= 432 A10
计入单一间断负载，如式：1=300十100=400A计算结果：按432A（或更大)电流选择蓄电池充电装置。B1引言
GB/T14546—93
附录B
蓄电池组的短路电流计算举例
（参考件）
由蓄电池组提供的短路电流取决于短路回路的总电阻。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1min电流额定值（在25℃比重为1.210~1.215时每个蓄电池降至1.75V）的10倍。按6.9.1条推荐的，根据具体情况一个比较准确的短路电流值可以计算，或从制造厂获得实测数据。B2讨论
短路回路的总电阻由蓄电池组视在内阻和外部电路的电阻组成。蓄电池组视在内阻是所有蓄电池内阻加上蓄电池相互间各连接电阻的总和。蓄电池内阻值是受许多因素（例如温度、老化和充电状态等）严重影响的一个变量。外部回路的总电阻是各个部件电阻（例如各连接电缆的电阻和故障总电阻)的总和。下面举例说明一种计算蓄电池内阻的方法（引用制造厂提供的该蓄电池放电特性曲线），然后计算在下述情况下该蓄电池提供的电流：在蓄电池端柱螺栓处短路（外电阻为零，即端电压趋于0.0V)；a.
b.经一定的外接电阻（即相当于每个蓄电池端电压为0.5V的等效电阻)短路。B3计算举例
B3.1-个替电池的内阻可以从内部电压降的斜率上计算C如式(B1))。图B1表示有7到15块极板的典型蓄电池的放电特性曲线。
式中：R蓄电池总的内阻，a
R,-每块正极板的电阻，
N。正极板块数。
兴三兴为曲线上任意两点电压和电流所决定的每块正极的欧姆值。Re=
如果取V,为1.90V和V，为1.50V，可以找出正极板I，为60A和I为370A，计算：R = 1.90-1. 50
370-60
=0.001290/极
假定所算的蓄电池有15块极板（总数），由于蓄电池有7块正极板（并联），总的内阻为：R. 0. 00 29 0.000 18 0
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R--1.90-1.50-0.40
370-60
ururo9
A/正极板
318=0.00129Q/级板
15min15min
7到15块极板
25C时比重为1.210
包括连接件电压降
A/正极板对A-h/正极板典型待性曲线B3.2蓄电池端柱上可能达到的短路电流按照下述欧姆定律求得：I
式中：I-—可达到的短路电流，A，E
蓄电池电压降（自2.00V额定值以下）,V；一电池的总内阻，2。
换句话说，需要计算蓄电池端电压跌到0.50V时的短路电流10.5
同样地，需要计算蓄电池端电压跌到0.0V时的短路电流：e
11111A
可采用上述计算短路电流，按6.9.1条所述，确定所需的断路器或熔断器的遮断容量。2.
（B2）
注：作一比较，10倍蓄电池1min电流额定值（对应每个器电池电压为1.75V）为10×（1139）=11390（A）。附加说明：
本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会提出。本标准由上海核工程研究设计院负责起草。本标准主要起草人张明德、黄钧鹏。本标准参照采用美国标准IEEE946一1985《核电厂安全级直流厂用电力系统设计的实施规定》。11
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