DB34T4539-2023中低压直流配电网规划设计技术规范.docx
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1、ICS 29.240.0134CCS F 21安徽省地方标准DB34/T 45392023中低压直流配电网规划设计技术规范Technical specification for planning and designing of Medium & Low DC Distribution Network2023 - 07 - 31 发布2023 - 08 - 31 实施安徽省市场监督管理局发 布DB34/T 45392023目次前言II1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义24 基本要求35 技术要求3 负荷预测分析3 电压等级3 直流容载比4 无功补偿5电能质量及其监测5 电气计算56
2、一次系统设计5 网架结构6 设备选型6 互联要求87 二次系统设计8 继电保护8 通信系统9 自动化9 电能计量98 用户及电源接入9 用户接入10 分布式电源接入10 储能系统接入11 充换电设施接入11附录 A(资料性) 直流配电网直流侧电网结构示意图12A.1 网架结构示意图12A.2 直流接线方式示意图13A.3 交直流互联典型拓扑结构示意图14参考文献16I前言本文件按照 GB/T 1.12020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。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。本文件由国网安徽省电力有限公司提出。本文件由安徽省能
3、源局归口。本文件起草单位:国网安徽省电力有限公司、国网安徽省电力有限公司经济技术研究院、中国电力科学研究院有限公司、国网上海能源互联网研究院有限公司、国网安徽众兴电力设计院有限公司、南京南瑞继保电气有限公司。本文件主要起草人:朱刘柱、张辉、王绪利、吴晓鸣、盛万兴、李蕊、徐旖旎、贾健雄、沈玉明、吴润东、孙博、谢晔源、穆弘、胡斌、程啸、沙广林、郝雨、薛欢、杨兵、马静、段青、连建阳、徐冉、凌孺、曾光、周荣桓、周远科、胡旭东、郭汶璋。II中低压直流配电网规划设计技术规范1 范围本文件确定了中低压直流配电网规划设计的基本要求和技术要求,规定了一次系统和二次系统规划设计的基本内容。本文件适用于 50 kV
4、 及以下电压等级新建、扩建和改造的直流配电系统的规划设计。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 3804-2017 3.6 kV40.5 kV高压交流负荷开关GB/T 14285继电保护和安全自动装置技术规程GB/T 15166.1-2019 高压交流熔断器 第1部分:术语GB/T 15576低压成套无功功率补偿装置D级和E级)GB/T 38328-2019 柔性直流系统用高压直流断路器的共用技术要求GB/T 40097
5、-2021 能源路由器功能规范和技术要求GB 50052供配电系统设计规范GB 50054低压配电设计规范GB/T 50062电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB 50217电力工程电缆设计标准GB 50613-2010 城市配电网规划设计规范GB 50797光伏发电站设计规范DL/T 448电能计量装置技术管理规程DL/T 614多功能电能表DL/T 645多功能电能表通信协议DL/T 814配电自动化系统技术规范DL/T 5003 电力系统调度自动化设计规程DL/T 5044 电力工程直流电源系统设计技术规程1GB/T 17215.321 电测量设备(交流) 特殊要求 第21部分:静止
6、式有功电能表 (A级、B级、C级、GB/T20298静止无功补偿装置(SVC)功能特性GB/T29328重要电力用户供电电源及自备应急电源配置技术规范GB/T31464电网运行准则GB/T33592分布式电源并网运行控制规范GB/T35727中低压直流配电电压导则GB/T36547电化学储能系统接入电网技术规定GB/T36558电力系统电化学储能系统通用技术条件DL/T 5202 电能量计量系统设计规程DL/T 5729 配电网规划设计技术导则JJG 842 电子式直流电能表检定规程3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。直流配电网 DC distribution network从电源侧(输
7、电网、发电设施、分布式电源等)馈入电能,并通过配电设施采用直流就地或逐级向各类用户分配电能的网络。来源:GB 506132010,2.0.1,有修改直流容载比 capacity-load ratio直流配电网内承担配电功能的公用变电设备(换流站/变流器)总容量与相应电压等级网供最大负荷的比值。来源:GB 506132010,2.0.8,有修改换流器 converter注: 包含电压源型换流器及电流源型换流器。直流变压器 DC transformer采用基于高频隔离变压器或电力电子器件组成的 DC/DC 变换器及相关监控设备、辅助设备等,实现直流电压变换的一种成套装置。直流断路器 DC circ
8、uit-breaker能够关合、承载和开断直流系统中的运行电流,并能在规定的时间内关合、承载和分断直流系统故障电流的设备。来源:GB/T 383282019,3.1,有修改直流熔断器 DC fuse当电流超过规定值一定时间后,以它本身产生的热量使熔体熔化而开断电路的开关器件。来源:GB/T 15166.12019,2.1,有修改直流负荷开关 DC switch能够在正常回路条件(可能包括规定的过载操作条件)下关合、承载和开断电流,以及在规定的异常回路条件(如短路条件)下,在规定的时间内承载电流的开关装置。来源:GB/T 38042017,3.4电能路由器 power router2由可关断的器
9、件、相关辅助设备等组成的进行交、直流转换的成套设备。具备三个及以上电能端口,具备不同电气参数的电能之间电能变换、传递和路由功能,可实现电气物理系统与信息系统的融合,能与上层系统协调,并控制和管理其接入的电源、储能和负荷,是支撑能源互联网的核心装备之一。来源:GB/T 400972021,3.14 基本要求 直流配电网适用于含直流型分布式电源、直流型负荷、直流型储能等接入需求较大,对电能质量要求较高,交流扩容改造受限的应用场景。 直流配电网应能安全、可靠、灵活、经济地向区域用户供电,具有必备的容量裕度、合理的分布式电源接纳能力、一定的负荷转移能力、自愈能力、必备的潮流可控性及与交流配电网协调交互
10、能力。直流配电网应综合考虑不同分区的应用场景、电网发展规划、设备发展水平等因素,因地制宜开展规划设计。 直流配电网规划设计应包含电压等级、网架结构、设备选型、互联要求等一次系统内容和系统继电保护、通信系统、自动化、电能计量等二次系统内容。5 技术要求 负荷预测分析5.1.2 负荷预测应按照直流负荷、交流负荷分别预测,并给出总负荷及分压分区网供负荷等预测结果。近期预测结果应逐年预测,中期和远期可列出规划期末预测结果。电压等级5.2.1 直流配电网直流电压的选择应充分考虑与交流电网的衔接、用户接入的实际需求、供电能力约束、设备发展水平、投资经济性、网架发展需求、电网运行经验、分布式电源及各类负荷接
11、入需求等因素,尽量简化电压层级序列,避免重复降压与反复的交直流功率变换。5.2.2 直流配电网直流电压等级的选择应符合 GB/T 35727 的规定。直流标称电压在 50 kV 及以下时,标称电压应按表 1 的规定确定。中压层级宜选取 12 个直流电压等级,低压层级根据用户、分布式电源等实际接入需求可选取 12 个直流电压等级。表1 中低压直流配电网电压等级序列35.1.1 负荷预测应根据不同发展阶段和不同用户类型,确定负荷发展特性,并以此作为规划的依据。电压范围推荐值/kV备选值/kV中压配电电压等级50352010633(1.5)表 1(续)电压范围推荐值/kV备选值/kV低压配电电压等级
12、1.5(0.75)10.75(0.375)0.40.22(0.11)0.11注1:未标正负号的电压值对应单极性直流线路,标正负号的电压值对应双极性直流线路。注2:建议在未来新建系统中优先采用优选值。5.2.3 不同电压等级直流配电网传输容量选择可按表 2 的规定确定。直流容载比5.3.1 直流容载比的确定应考虑负荷分散系数、平均功率因数、换流站负载率、储备系数等主要因素的影响。在工程中可按式(1)计算:R = S(1)Pmax式 中 : R直流容载比;Pmax该电压等级直流供电区域的年网供最大负荷,单位:MW;S 该电压等级供电区域内承担配电功能的公用变电设备(换流站/变流器)总容量,单位:M
13、VA。5.3.2 对于区域较大、负荷发展水平极度不平衡、负荷特性差异较大、分区年最大负荷出现在不同季节的地区,可分区计算容载比。5.3.3 应根据规划区域经济增长和社会发展的不同阶段,确定合理的容载比取值范围,不同负荷增长4表2 50kV 至0.11kV 直流配电网传输容量电压等级/kV传输容量/MW502362351644208221041262730.83.51.50.520.750.20.80.3750.080.30.110.020.07情况下容载比建议值按表 3 的规定确定。表3 直流配电网容载比选择范围负荷增长情况饱和期较慢增长中等增长较快增长年直流负荷平均增长率 KK22K44K7
14、K7容载比1.31.41.51.71.82.02.12.35.3.4 对处于负荷发展初期及快速发展期的地区、发展潜力大的重点开发区或负荷较为分散的地区, 可取容载比建议值上限;对于配电网络发展完善(负荷发展已进入饱和期)或规划期内负荷明确的地区, 在满足用电需求和可靠性要求的前提下,可取容载比建议值下限。 无功补偿5.4.1 直流配电网与交流系统的并网点应考虑直流配电网启动及交流系统运行等工况对无功功率的需求。5.4.2 交直流配电网采用电压源型换流器互联,可不配置无功补偿装置。交直流配电网采用电流源型换流器互联时,应配置无功补偿装置,AC/DC 互联拓扑结构所需的无功补偿容量一般为直流传输功
15、率的3050,DC/AC 互联拓扑结构所需的无功补偿容量一般为直流传输功率的 4060。 电能质量及其监测5.5.1 直流配电网运行时,其电压质量需满足负荷用电需求和设备运行要求,应对电压偏差、电压波动、电压纹波等内容进行评估。5.5.2 电压偏差为实际运行电压对系统标称电压的偏差相对值,分布式电源启动不应引起母线电压偏差超过规定范围,直流母线电压允许偏差应符合 GB/T 35727 的规定。5.5.3 电压波动为电压有效值变化曲线上两个相邻极值的差相对于额定值的变化,电压纹波为直流电压中的交流分量,电压波动和纹波应满足直流配电网安全可靠运行的要求。5.5.4 10(20)kV 及以上电压等级
16、接入的直流配电网可在主要母线安装电能质量监测装置。 电气计算5.6.1 直流配电网在设计时应针对设计方案进行潮流和短路计算。直流配电网潮流计算的运行方式应包括有代表性的正常运行方式、故障运行方式和各种有代表性的负荷、发电水平。当项目投运后 3 年 5 年内有规划投运的分布式电源或负荷时,应进行相应水平年的潮流计算。5.6.2 直流配电网接入交流系统潮流计算,应对设计水平年有代表性的运行方式进行分析,且至少应包含向交流系统输出最大功率、零交换功率/独立运行、从系统吸收最大功率,必要时校核该地区潮流分布情况及上级主变压器和线路的输送能力。5.6.3 直流配电网的短路计算应考虑网络拓扑、运行方式、设
17、备选型,直流系统的接地方式,并分别对单极、双极短路进行计算。5.6.4 交直流互联装置采用电流源型换流器时,应进行换流母线短路电流水平校核,满足换相所需最小短路容量要求;采用电压源型换流器时,必要时可考虑校验换流母线短路电流水平。5.6.5 直流配电网规划方案形成后,宜针对不同运行模式,开展系统稳定性分析,校验系统的安全性和稳定性。6 一次系统设计5 网架结构6.1.1 直流配电网的网架结构应满足安全性、可靠性、灵活性和经济性的要求,并符合下列规定:a) 应具有适当的负荷转移能力、合理的分布式电源接纳能力,高可靠性供电区域的直流配电网网架结构还应具有一定的网络重构能力和自愈能力。b) 低压直流
18、负载的接入应遵循差异化原则,根据不同供电区域内电源及负荷分布特点确定接入电压等级及接入点位置。c) 直流配电网网架的选择应与现有直流设备的制造能力和直流配电技术发展水平相适应。6.1.2 直流配电网网架结构选取应符合下列规定:a) 中压直流配电网宜根据其负荷特点、重要程度、不同应用场景选择相应网架结构,主干网架结构宜采用单端辐射状结构、单端环状结构等,但不限于以上结构。直流配电网直流侧电网结构参考附录图 A.1图A.5。b) 中压直流配电网的发展初期及过渡期,可根据区域供电安全水平要求,综合考虑区域负荷与分布式电源的发展情况,合理选择单端辐射状等过渡网架结构和接线方式,并考虑向终期接线方式过渡
19、的扩展形式。c) 中压直流配电网的直流侧母线结构应根据电网规模、应用场景、所属供电分区,综合考虑供电可靠性、分布式电源接入方式、储能的分布方式、主干线长度、负荷分布情况等因素选择单母线、双母线等不同的母线结构,并合理配置各分段负荷容量。d) 低压直流配电网结构应简单安全,宜采用单端辐射状结构,应以换流器供电范围实行分区供电。6.1.3 直流配电网推荐的接线方式有单极结构、双极结构及伪双极结构,典型接线方式参考附录图A.6图 A.8,不同应用场景的选取方式应符合下列规定:a) 单极结构形式简单、组网较容易、投资少,适用于对供电可靠性要求不高的地方;b) 双极结构可降低输电线路的绝缘要求,增加供电
20、可靠性,可以对不同电压等级的设备灵活供电, 多用于直流馈出线的母线。c) 伪双极结构可以对不同电压等级的设备灵活供电,适用于对供电可靠性要求一般的地方。6.1.4 直流配电网接地方式应符合下列规定:a) 直流配电网接地系统的设计应综合考虑所接入交流配电系统的接地方式、直流与交流互联装置的拓扑结构、直流系统单极接地故障的短路电流值等因素,合理选择接地方案。b) 单极和双极直流配电网,接地系统可采用金属回线方式,伪双极系统采用大地回线方式。c) 接地系统的设计应考虑单极运行时接地电流对交流配电系统,邻近的各类管道,以及通信、有线电视和市政等弱电系统的影响。d) 基于模块化多电平换流器的中压直流配网
21、,当上级交流侧为中性点直接接地或大电流接地系统时,直流侧可采用不接地或经电阻接地方式;当交流侧为中性点不接地系统时,直流侧宜采用经箝位电阻接地的接地方式。e) 基于两电平电压源型换流器的中压直流配网,交流侧推荐采用中性点经电阻接地的接地方式; 直流侧推荐采用直流电容中点经电阻接地的接地方式。f) 直流配网低压用电侧接地方式的选取应考虑保障人身安全,可采用中性点经电阻接地方式。 设备选型6.2.1 直流配电网电气设备选型应符合下列规定:a) 设备选择应坚持安全可靠、经济适用及差异化原则,采用技术成熟、少(免)维护、低损耗、节能环保、具备可扩展功能的设备,所选设备应通过具备相应资质机构的检测。电能
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