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號T/CEC

中國電力企業(yè)聯合會標準

T/CECXXXXX—XXXX

電力用磷酸鐵鋰電池直流電源技術規(guī)定

TechnicalcodeforDCpowersupplysystemofLiFePO4batteryforpower

engineering

(征求意見稿)

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中國電力企業(yè)聯合會發(fā)布

T/CECXXXXX—201X

電力用磷酸鐵鋰電池直流電源技術規(guī)定

1范圍

本標準規(guī)定了以浮充方式運行的磷酸鐵鋰電池直流電源系統(tǒng)通用要求、系統(tǒng)要求、電池/電池組性

能要求、設備選擇、檢驗規(guī)則、檢驗方法和系統(tǒng)運行及維護等要求。

本標準適用于發(fā)電廠、變電站新建、擴建和改建工程的110V、220V磷酸鐵鋰電池直流電源系統(tǒng)。

磷酸鐵鋰電池直流電源系統(tǒng)設計、生產、應用除應符合本標準規(guī)定外,尚應符合國家及電力行業(yè)

現行有關標準的規(guī)定。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅所注日期的版本適用于本

文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

GB/T191包裝儲運圖示標志

GB/T2900.41電工術語原電池和蓄電池

GB/T2423.4電工電子產品環(huán)境試驗第2部分:試驗方法試驗Db:交變濕熱

GB16895.5低壓電氣裝置第4-43部分:安全防護過電流保護

GB/T17626.2電磁兼容試驗和測量技術靜電放電抗擾度試驗

GB/T17626.4電磁兼容試驗和測量技術電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗

GB/T17626.5電磁兼容試驗和測量技術浪涌(沖擊)抗擾度驗

GB/T17626.8電磁兼容試驗和測量技術工頻磁場抗擾度

GB/T17626.12電磁兼容試驗和測量技術振蕩波抗擾度

GB/T36276電力儲能用鋰離子電池

GB/T34131電化學儲能電站用鋰離子電池管理系統(tǒng)技術規(guī)范

GB/T19826-2014電力工程直流電源設備通用技術條件及安全要求

DL/T5044-2014電力工程直流電源系統(tǒng)設計技術規(guī)程

DL/T5136火力發(fā)電廠、變電站二次接線設計技術規(guī)程

DL/T724電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規(guī)程

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3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1磷酸鐵鋰電池LiFePO4battery

磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池,由電極、電解質、容器、極柱、

通常還有隔離層組成的基本功能單元。

3.2磷酸鐵鋰電池模塊LiFePO4batterymodular

由磷酸鐵鋰電池并聯或串聯組合而成,組裝在封閉外殼內,帶或不帶保護裝置。。

3.3單體電池cell

是指磷酸鐵鋰電池的最小可維護單元,標稱電壓為3.2V。

3.4放電終止電壓End-of-dischargevoltage

直流電源系統(tǒng)用電負荷在指定放電時間內要求電池組必須保持的最低放電電壓,即在不同放

電時間及不同放電率放電條件下允許的最低放電電壓。

3.5循環(huán)壽命CycleLife

在規(guī)定條件下,電池/電池組在特定性能失效之前所能進行的充放電循環(huán)次數。

3.6電池荷電狀態(tài)StateofCharge,SOC

電池實際電量和額定容量的比值,即當前狀態(tài)下以10h率放電至終止電壓時所能提供的電量

與額定容量的比值,用SOC表示,反映電池的剩余容量狀況。

3.7電池保護裝置Batteryprotectiondevice,BPD

裝置基于平衡電路設計,充電時單體電池電壓過低能單獨補充電,單體電池電壓過高能將電

池多余能量消耗掉或轉移到整組電池上,實現單體電池電壓實時均衡。

3.8電池管理系統(tǒng)Batterymanagementsystem,BMS

電池管理系統(tǒng)(BMS)由電池保護裝置(BPD)和電池管理單元(BMU)組成。主要為磷

酸鐵鋰電池/電池組在充放電過程中提供有效保護和管理,提高電池運行可靠性和使用壽命。同時

采集電池/電池組相關信息、與直流電源監(jiān)控裝置通信。

3.9直流電源監(jiān)控裝置DCpowersupplymonitoringdevice

用于磷酸鐵鋰電池直流電源系統(tǒng)的監(jiān)測、控制、管理及對外通信的裝置。裝置具有智能化的

監(jiān)測/監(jiān)控功能,還與BMS共同實現對磷酸鐵鋰電池多重化過電壓保護功能和管理調節(jié)功能。

3.10直流內阻DCinternalresistance

電流流過電池/電池組時,電池/電池組輸出端的電壓變化所反應出來的直流電阻。

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4通用要求

4.1使用條件

4.1.1環(huán)境要求

電池組和直流電源設備工作環(huán)境應無腐蝕性、爆炸性和破壞絕緣的氣體及導電塵埃,并遠離熱

源。

4.1.2溫度范圍

電池組和直流電源設備環(huán)境溫度:0℃~+45℃,推薦15℃~35℃;儲運溫度范圍:?10℃~55℃。

4.1.3相對濕度要求

工作相對濕度范圍:≤90%(40℃±2℃);儲運相對濕度范圍:≤95%(40℃±2℃)

4.1.4大氣壓力

大氣壓力(80-110)kPa(海拔2000m及以下)

4.2電池規(guī)格及參數

4.2.1磷酸鐵鋰直流電源系統(tǒng)標稱電壓:110V、220V

4.2.2電池組單體電池串聯數量:

110V電池組34個單體電池串聯;220V電池組68個單體電池串聯。

4.2.3磷酸鐵鋰單體電池額定容量(Ah):20、50、100

4.2.4磷酸鐵鋰電池模塊

4.2.4.1電池模塊容量(Ah)

a)20、40、60(單體電池20Ah)

b)50、100、150、250(單體電池50Ah)

c)100、200(單體電池100Ah)

4.2.6.2電池模塊應用

a)標準電池模塊應采用19英寸標準機箱。

b)每個標準電池模塊內置單體電池數量宜滿足以下要求:

20Ah單體電池數量≤48個;50Ah單體電池數量≤24個;100Ah單體電池數量≤12個。

c)電池模塊內單體電池接線應根據模塊容量和系統(tǒng)電壓要

求,采用并串聯接線方式。

d)磷酸鐵鋰電池組電池模塊組合典型方案見本標準附錄A1

4.2.5磷酸鐵鋰電池組容量(Ah)

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4.2.5.1電池組容量(Ah)

20、40、50、60、80、100、150、200、300

4.2.5.2電池組應用

a)小容量磷酸鐵鋰電池組帶BMS一體化集成在一個標準機

箱內。

b)大容量磷酸鐵鋰電池組由若干個串/并聯電池模塊和

BMS共同組成,電池管理系統(tǒng)與直流監(jiān)控系統(tǒng)通信,實現集中統(tǒng)一監(jiān)控管理。

c)磷酸鐵鋰電池組電池組容量組合典型方案見本標準附錄

A2

4.3電池組外觀

電池組外觀應滿足以下要求:

a)電池組表面應清潔,無變形及裂紋,無機械損傷。

b)電池組表面應有必需的產品標識,且標識清晰。

c)電池組正、負極端子及極性應有明顯標記,便于連接。

d)電池組端子應能承受短路時所產生的機械應力。

5電池組性能要求

5.1性能指標

5.1.1單體電池充放電要求

a)單體電池工作電壓:3.0~3.65V

b)單體電池標稱電壓:3.20V

c)單體電池浮充電壓:3.40V±0.02V

d)單體電池均充電壓:3.45V±0.02V

e)單體電池均衡電流:30mA

f)單體電池事故放電終止電壓:3.0V。

g)單體電池全容量放電終止電壓:2.5V

5.1.2電池組充放電要求

a)電池組充電電壓:≤110%Un(控制用),112.5%Un(動力用)

b)電池組事故放電末期出口電壓:≥92.7%Un

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c)電池組核對性放電末期出口電壓:≥87.5%Un

d)電池組在線均充電流:≤2.0I10

e)電池組離線均充電流:≤3.0I10

f)電池組核對性放電電流:≤2I10

5.1.3充電方式

磷酸鐵鋰電池組充電方式采用連續(xù)在線浮充運行方式,即限流-恒壓充電。

5.2電氣性能要求

5.2.1電池性能一致性

電池模塊內各單體電池應為同一廠家生產的產品,且符合下列要求:

a)完全充滿電后,電池組各單體電池之間靜態(tài)開路電壓偏差不大于50mV;

b)在電池組進入浮充狀態(tài)24h后,各單體電池之間端電壓差值不大于0.20V;

c)電池組完全充電后,按規(guī)定方法進行放電,各單體電池之間端電壓差值不大于0.30V;

d)電池組各電池之間交流內阻最大值、最小值的差值與平均值的比不應超過±15%。

5.2.2電池組直流內阻

a)電池組直流內阻應包括電池模塊串聯后的內阻和連接導體計算電阻之和。

b)50Ah單體電池內阻取0.900mΩ~1.0mΩ,單體電池內阻不包括連接片的電阻。

5.2.3電池模塊間連接電壓降

電池模塊串并聯連接片應采用銅導體。連接片截面積應滿足電池組1h放電率放電電流要求。電

池模塊之間連接電壓降應小于等于8mV。

5.2.4電池放電性能

電池組在不同環(huán)境溫度條件下的放電容量應滿足表5-1的要求。

表5-1各環(huán)境溫度下電池放電容量表

放電試驗電池溫度(℃)放電電流(A)電池容量要求

-101.0I10≥70%額定容量

01.0I10≥80%額定容量

101.0I10≥92%額定容量

1.0I10100%額定容量

2.5I10≥95%額定容量電池外觀無變形、無爆裂

25

5.5I10≥92%額定容量

10I10≥90%額定容量

451.0I10≥99%額定容量

551.0I10≥99%額定容量

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5.2.5電池容量保存率

在環(huán)境溫度25℃士2℃條件下,電池容量保持率應不低于96%,且電池組內各單體電池之間容量

的最大值、最小值的差值與平均值之比不大于3%。

5.2.6充電效率

在環(huán)境溫度25℃士2℃條件下,電池組充電效率應不低于95%。

5.2.7電池壽命

5.2.7.1循環(huán)壽命

a)在環(huán)境溫度25℃士2℃條件下,單體電池循環(huán)壽命

(100%DOD)應不少于1500次;

b)在環(huán)境溫度45℃士2℃條件下,單體電池循環(huán)壽命

(100%DOD)應不少于900次。

注:100%DOD為全放電深度。

5.2.7.2設計預期壽命

在環(huán)境溫度25℃士2℃條件下,浮充電運行下磷酸鐵鋰電池組設計預期壽命應不少于15年。

5.2.8互換性

在發(fā)電廠、變電站內同一類型電池模塊應可以進行互換,且方便現場實施。

5.3電池本體保護要求

5.3.1單體電池/電池模塊要求

a)電池本體結構在正常使用情況下應是安全的。

b)電池外殼應采用鋼殼或鋁殼材料,以抵抗可能遭受的損壞。

c)電池外殼和保護蓋應采用阻燃材料,在外部遇明火時電池應不爆炸。

d)電池應設置壓力釋放機構,以減輕電池內部壓力,防止外殼破裂、爆炸和自燃。

e)電池模塊內部布線和絕緣應能承受預期的最大電流、電壓和溫度要求。布線應保證導體之間

有足夠的間隙和漏電距離。

f)電池引出端子大小和形狀應能承受最大預期短路電流。

5.3.2電池組要求

a)當電池組中任一單體電池電壓超過允許充電電壓上限值,應停止對電池組充電。

b)當電池組中任一單體電池/電池組電壓在超出規(guī)定的放電終止電壓后不宜繼續(xù)放電。

c)電池組應利用電池自主均衡能力和/或具有被動均衡手

段,減少因工藝或自放電等因素造成的電池電壓差異和容量差異,實現電池電壓均衡和容量

均衡。

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5.3.3電池安全防護

應提供單體電池、電池模塊和控制電路的防護保護,防止因預期應用和可預見的誤用而造成的損壞。

防護保護應由單體電池/電池模塊外殼提供。

5.4安全性能要求

5.4.1單體電池和電池模塊各項安全性能應符合GB/T36276的要求。試驗后,電池不應冒煙、起火

或爆炸。

5.4.2對電池模塊、電池組正極與外部裸露可導電部分之間,電池模塊、電池組負極與外部裸露可導

電部分之間的絕緣電阻進行定期檢測,絕緣電阻值應符合GB/T36276的要求。

5.4.3在電池模塊、電池組正極與外部裸露可導電部分之間,電池模塊、電池組負極與外部裸露可導

電部分之間進行耐壓性能測試,應符合GB/T36276的要求。

5.4.4在環(huán)境溫度25℃士2℃條件下,電池模塊以30I10(A)的電流放電3min,電池的極柱和外觀不

應出現異常和明顯變形,導電部件不應熔斷。

5.4.5直流電源設備和電池模塊中帶電導體之間、帶電導體與裸露的不帶電導體之間的電氣間隔和爬

電距離應符合GB/T19826的規(guī)定。

5.4.6直流電源設備和電池組BMS的電磁兼容性能應符合GB/T19826的規(guī)定。

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6系統(tǒng)要求

6.1系統(tǒng)設計

磷酸鐵鋰電池直流電源系統(tǒng)設計除應遵循DL/T5044-2014的規(guī)定外,還應滿足以下要求:

6.1.1電力用磷酸鐵鋰電池組正常應以浮充電方式運行。

6.1.2為保證系統(tǒng)安全性,磷酸鐵鋰電池組主回路不應設置逆止二極管、接觸器等元件。

6.1.3發(fā)電廠、變電站磷酸鐵鋰電池直流電源系統(tǒng)應按直流負荷分布情況分散或集中設置。

6.1.4每組磷酸鐵鋰電池額定容量不宜大于300Ah,若工程需要,可由2~4個電池組并聯組成更大容量

的磷酸鐵鋰電池組。

6.1.5當直流電源系統(tǒng)配置1組磷酸鐵鋰電池時,宜采用兩個半容量分支電池組并聯組成,每個分支

電池組宜設置單獨的隔離電器或保護電器。

6.1.6充電裝置型式應采用高頻開關電源模塊型充電裝置,每組磷酸鐵鋰電池宜配置1套充電裝置。

當電池組由兩個分支電池組并聯構成時,可增設1套備用充電裝置。

6.1.7磷酸鐵鋰電池組直流電源系統(tǒng)母線電壓應滿足系列要求:

a)在正常運行情況下,直流母線電壓應為直流電源系統(tǒng)標

稱電壓的105%。

b)對控制負荷專用或動力控制負荷合用直流電源系統(tǒng),直

流母線電壓不應高于直流電源系統(tǒng)標稱電壓的110%。

c)對動力負荷專用直流電源系統(tǒng),直流母線電壓不應高于

直流電源系統(tǒng)標稱電壓的112.5%。

d)在事故放電末期,電池組出口段電壓不應低于直流電源

系統(tǒng)標稱電壓的92.7%。

6.1.8磷酸鐵鋰電池直流電源系統(tǒng)網絡設計應采用輻射形供電方式。

6.1.9在正常運行方式、交流電源中斷或充電裝置發(fā)生故障情況下,直流電源系統(tǒng)母線應保證在規(guī)定

的時間內連續(xù)供電。

6.2系統(tǒng)構成

6.2.1磷酸鐵鋰電池組

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a)磷酸鐵鋰電池組系統(tǒng)應由電池模塊和電池管理系統(tǒng)

(BMS)構成。

b)電池模塊應由若干個單體電池經過內部串并聯組合而成。

c)每個電池模塊均應配置電池保護裝置(BPD)。

d)當電池模塊容量滿足要求時,電池組應由多個電池模塊串聯構成。

e)電池組BMS是由多個電池保護裝置(BPD)和一個電池管理單元(BMU)構成。

6.2.2BMS要求

6.2.2.1拓撲配置應與電池組組合方式相匹配、實現對電池組串聯單體電池運行狀態(tài)優(yōu)化及管理。

6.2.2.2應與直流電源系統(tǒng)監(jiān)控裝置功能相協調,根據系統(tǒng)具體要求分層實現各種功能。

6.2.2.3應具有平衡電路,可實現充電時電池電壓實時均衡、以及容量均衡。

6.2.2.4應能采集和顯示電池組串聯單體電池電壓、電池模塊溫度、電池模塊電壓等。

6.2.2.5應具有電池安全管理功能,并能估算電池荷電狀態(tài)。

6.2.2.6應具有統(tǒng)計和存儲功能,記錄保護與告警時間、告警類別等。存儲容量不小于200條記錄。

6.2.2.7應具有對時功能,能接受IRIG-B碼對時或網絡對時。

6.2.2.8應具有故障診斷功能,能夠診斷電池或BMS本體的異常運行狀態(tài),并上送直流監(jiān)控系統(tǒng)。

6.2.2.9與直流監(jiān)控裝置之間應有通信接口(冗余配置)、同時還應有硬接點輸出。

6.2.2.10BPD技術參數

a)電源電壓:直流12V或24V,電源取自兩套并聯供電的DC/DC變換裝置。

b)單體電池電壓采集路數:1~18路;

c)溫度采集路數:1~6路。

d)單體電壓采樣精度:±5mV;

e)溫度采樣精度:±1℃

f)采樣時間間隔(周期):≤100ms

g)BPD通信方式:標準現場總線/RS485通信口。

6.2.3充電裝置要求

磷酸鐵鋰電池組充電裝置除應滿足DL/T5044-2014的相關規(guī)定外,還應滿足以下要求:

a)充電裝置應選用高頻開關電源模塊型充電裝置。

b)充電裝置應提供限流-恒壓充電方式。

c)充電裝置應按磷酸鐵鋰電池充電特性,設置浮充電、均衡充電及自動轉換功能。

d)在出現單體電池電壓過高的異常情況時,充電裝置應按監(jiān)控裝置指令,根據系統(tǒng)設定值,調

節(jié)充電裝置輸出電流或降低充電裝置輸出電壓,并發(fā)出不同級別告警信號。

6.2.4直流監(jiān)控裝置要求

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6.2.4.1直流監(jiān)控裝置應具備對磷酸鐵鋰電池組、充電裝置、絕緣監(jiān)測裝置和直流配電系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)控

功能。

6.2.4.2直流監(jiān)控裝置應具備與電池組BMS通信功能,接收BMS上傳信息,并按預先設定條件自動完

成對電池均衡控制和充電裝置輸出控制。

6.2.4.3直流監(jiān)控裝置應能根據電池組額定容量、充電電壓、終止電壓、充放電電流、電池溫度等參數

估算電池組剩余容量(SOC)。

6.2.4.4直流監(jiān)控裝置應具有統(tǒng)一數據信息平臺,實時監(jiān)測各種運行狀態(tài),具有智能告警信息,綜合分

析自診斷功能。

6.2.4.5直流監(jiān)控裝置應滿足與上級監(jiān)控系統(tǒng)的通信要求,實現對直流電源系統(tǒng)遠程監(jiān)控和遠程核容功

能。

6.2.5磷酸鐵鋰電池直流電源系統(tǒng)基本結構示意圖如圖6-1所示:

圖6-1磷酸鐵鋰電池直流電源系統(tǒng)系統(tǒng)基本結構示意圖

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6.3系統(tǒng)運行特性

6.3.1磷酸鐵鋰電池組充放電過程可分為浮充運行階段-均衡充電階段-事故放電階段-均衡(補充)充

電階段,各階段之間的轉換應由直流監(jiān)控系統(tǒng)自動/手動實現。

6.3.2電池組均充電轉浮充電判定條件

a)按規(guī)定的均充電流充電,當電池組達到本標準5.1.2規(guī)定的均充電壓時,轉為恒壓充電,恒壓

充電時間大于6h后,應將電池組從均充轉為浮充運行。

b)以規(guī)定的均充電流充電,當電池組達到本標準5.1.2規(guī)定的均充電壓時,轉為恒壓充電,電池

組充滿電所需的總充電時間大于表6-2的規(guī)定值,應將電池組從均充轉為浮充運行。

表6-2不同放電深度充滿容量總時間

放電深度(%C10)205080100

充滿容量時間(h)8111316

c)在電池組均充電過程中,當任一單體電池電壓超過制造商規(guī)定的限值時,應將電池組從均充

轉為浮充運行。

6.3.3電池組允許并列條件

6.3.3.1并聯電池組環(huán)流大小和持續(xù)時間與并聯前各電池組出口端電壓差值和SOC差值有關。二個電

池組并列時,電池組端電壓和SOC值應盡可能一致。

6.3.3.2允許并列判據

a)二段直流母線并列:兩組電池組均處于正常浮充狀態(tài),母線電壓偏差不大于2.5%Un;

b)二組分支電池組并列:待并列電池組端電壓與運行電池組端電壓偏差不大于3%Un;若待并列

電池組的電壓偏差大于3%Un,應補充電后再進行并列。

6.4電池組測量和保護

6.4.1測量要求

6.4.1.1電池柜應能測量和顯示電池組/單體電池電壓、每個電池模塊溫度等參數。

6.4.1.2測量精度誤差應滿足GB/T34131的要求。

6.4.2電池組充電保護

6.4.2.1過電壓均衡保護:

a)在浮充或均充狀態(tài)下,單體電池電壓達到限定值時,應

啟動BPD電壓均衡保護措施。

b)電池組電壓均衡控制模式見表6-4

表6-4電壓均衡控制模式表

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充電或放電狀態(tài)均衡控制策略

未充電,未放電電池組所有BPD電壓均衡功能關閉

BPD判斷各自管理模塊中的單體電池電壓最大值

單體電池電壓大于3.45V時,BPD控制開啟被動均衡功能

浮充/均充電狀態(tài)單體電池電壓低于3.4V(短延時3s后)BPD被動均衡功能關閉。

單體電池電壓低于3.35V,BPD控制開啟主動均衡功能

單體電池電壓高于3.4V,BPD控制關閉主動均衡功能

事故或試驗放電狀態(tài)電池組BPD電壓均衡功能關閉

6.4.2.2均充電狀態(tài)過電壓電流控制:

a)當任一單體電池電壓Umax≥3.55V時,根據單體電池高電

壓階梯,直流監(jiān)控裝置應自動調節(jié)均衡充電電流。

b)當任一單體電池電壓Umax≥3.65V時,直流監(jiān)控裝置應將

電池組從均充轉為浮充狀態(tài)。

6.4.2.3電池超高電壓保護

a)當任一單體電池電壓Umax≥3.85V時,直流監(jiān)控裝置應

將充電裝置輸出電流調整為負荷電流,并發(fā)出二級告警信號。

b)當任一單體電池電壓Umax≥4.0V時,直流監(jiān)控裝置應將

充電裝置輸出電壓低于系統(tǒng)額定電壓,電池組由充電狀態(tài)改為放電狀態(tài),發(fā)出一級告

警信號。

6.4.3電池組放電管理

6.4.3.1電池組放電電壓低告警

a)在事故放電過程中,當電池組總出口電壓低于92.7%Un時,

直流監(jiān)控裝置應發(fā)出告警信號。

b)在核對性放電過程中,電池組出口電壓降到87.5%Un時,

若電池組放電容量未達到80%C10,直流監(jiān)控裝置應判斷電池組壽命終止,發(fā)出告警信號。

6.4.3.2單體電池放電電壓低告警

a)在事故放電過程中,BMS應能實時檢測電池模塊中所有

單體電池電壓,任一單體電池電壓Umin低于3.0V時,直流監(jiān)控裝置應發(fā)出告警信號。

b)在核對性放電過程中,電池模塊中個別單體電池電壓小

于2.50V時,該電池模塊應予以更換,直流監(jiān)控裝置應發(fā)出告警信號。

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6.4.4電池組溫度管理

6.4.4.1高溫告警

當電池最高溫度或電池之間的溫度差達到設定值時,直流監(jiān)控裝置應發(fā)出告警信號,并使充電

裝置退出運行,溫度恢復正常后可自動或手動恢復。

6.4.4.2低溫告警

當環(huán)境溫度或電池溫度達到低溫設定值時,直流監(jiān)控裝置應發(fā)出告警信號。

6.4.5電池組告警要求

表6-5電池組告警設置范圍

序號檢測項目設置范圍默認值備注

1單體電池過壓告警值3.66V~3.86V3.85V

2單體電池過壓保護值3.86V~4.00V4.00V

3單體電池欠壓告警值2.80V~3.20V3.00V事故放電

4單體電池欠壓保護值2.50V~2.83V2.50V核對性放電

5電池高溫告警值35℃~60℃50℃

6電池低溫告警值-10℃~0℃0℃

7電池之間溫差告警值0℃~10℃5℃

8電池組均衡充電過電壓告警110V~138V121V110V直流電源系統(tǒng)

220V~250V242V220V直流電源系統(tǒng)

9電池組放電低電壓告警88V~110V102V110V直流電源系統(tǒng)

160V~220V204V220V直流電源系統(tǒng)

6.5直流監(jiān)控功能

6.5.1控制功能

監(jiān)控裝置應提供以下控制功能:

BMS各功能參數設置、充電方式選擇、充電裝置開啟/關閉、充/放電電流調節(jié)、放電開始/停止、

定時均充等。

6.5.2監(jiān)測功能

6.5.2.1測量信息

監(jiān)控裝置應提供以下測量信息:

a)交流輸入電壓;

b)直流母線電壓、電流;

c)直流母線對地絕緣電阻;

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d)充電裝置輸出電壓、電流

e)電池組電壓、電流;

f)電池組每個串聯單體電池電壓;

g)每個電池模塊溫度、電池環(huán)境溫度;

h)電池SOC估算(可選)

6.5.2.2運行及告警信息

監(jiān)控裝置應提供以下運行及告警信息:

a)系統(tǒng)運行狀態(tài):BMS運行狀態(tài);充電裝置運行狀態(tài);各直流斷路器位置狀態(tài)等。

b)系統(tǒng)告警信息:交流電源消失;直流母線過壓/欠壓;充電裝置故障;直流系統(tǒng)各類接地故障;

電池組出口斷路器/熔斷器斷開;直流饋線開關跳閘;電池組/單體電池過壓;

電池組/單體電池欠壓;電池組/電池溫度高/低;電池之間溫差過大;

電池組容量過低;電池組傳感器失效;電池組/單體電池失效;BMS故障;

監(jiān)控系統(tǒng)故障、通信故障等;

6.5.3絕緣監(jiān)測功能

6.5.3.1應能實時在線監(jiān)測直流母線絕緣狀況,及巡檢各直流分支路絕緣狀況。

6.5.3.2應能監(jiān)測直流電源系統(tǒng)發(fā)生單極、兩級接地故障或絕緣電阻下降,選出接地支路,并發(fā)出告警

信號。絕緣電阻告警值見表6-6

表6-6絕緣電阻告警值

接地故障類型絕緣電阻持續(xù)時間

單極電阻性接地故障接地電阻≤100kΩ接地時間≥5ms

異極直流互竄接地故障互竄電阻≤10kΩ互竄時間≥5ms

交流竄入直流系統(tǒng)接地故障交流竄入電壓≥50V竄入時間≥20ms

6.5.3.3應具有電池組接地故障檢測與定位功能,定位誤差≤±2節(jié)電池。

6.5.3.4用于支路接地故障檢測電流互感器(CT),宜具有支路接地指示功能。

6.5.3.5可配備移動式查找終端,用于查找接地電阻≤150kΩ的各種接地故障具體位置。

6.5.3.6應滿足與監(jiān)控裝置或上級監(jiān)控系統(tǒng)的通信要求。

6.6安裝布置要求

6.6.1磷酸鐵鋰電池組安裝方式宜采用電力系統(tǒng)標準機柜。

6.6.2磷酸鐵鋰電池組由標準電池模塊組成,每組電池配置一個BMS機箱,BMS機箱外形尺寸同電

池模塊機箱。每組電池機箱數量為n+1。

6.6.3電池模塊布置間隔應滿足電池通風散熱要求,及現場運行維護要求,電池組正負出線端子應

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標識清晰,正負出線端子之間間隔距離滿足電氣絕緣要求,并用絕緣板隔離,避免發(fā)生短路事故。

6.6.3電池柜內隔架底層距地面高度為150mm~300mm,電池模塊布置整體高度不宜超過1800mm。

6.6.4磷酸鐵鋰電池柜應布置在室內,遠離火源、熱源及陽光直射區(qū)域。

6.6.5磷酸鐵鋰電池應避免在低溫或高溫環(huán)境下長期運行。

6.6.6根據工程情況,磷酸鐵鋰電池柜可布置在單獨房間,也可與其他直流柜布置在一起。

6.6.7當二個分支電池柜與直流柜并列布置時,應分別經過一段等.距.離.長.度.的.導線或電纜接到直流柜,

使兩個分支電流回路充放電電流基本一致。

6.5.8磷酸鐵鋰電池柜和直流柜前后應留有運行和檢修通道,通道寬度應符合DL/T5136的規(guī)定。

7設備選擇

7.1電池組容量選擇

7.1.1磷酸鐵鋰電池直流電源系統(tǒng)直流負荷統(tǒng)計應按DL/T5044-20144.2條的規(guī)定。

7.1.2磷酸鐵鋰電池組參數選擇應按DL/T5044-2014附錄C.1的規(guī)定。

7.1.3磷酸鐵鋰電池組容量選擇計算應采用DL/T5044-2014附錄C.2.3中的階梯計算法。

7.1.4磷酸鐵鋰電池制造商應提供電池放電倍率特性曲線,以及不同放電終止電壓的電池容量換算系

數。當廠家未提供數據時,設計可參考本標準附錄B-1。

7.1.5根據磷酸鐵鋰電池的放電特性,確定單體電池事故放電終止電壓取3.0V。

7.1.6電池制造商應提供磷酸鐵鋰電池短時耐受電流值,若未提供,可參考本標準附錄B-2中數值。

7.2充電裝置容量選擇

7.2.1充電裝置充電電壓范圍允許現場調節(jié),輸出電壓上限為n×3.65V。

7.2.2充電裝置額定電流選擇:

a)應滿足浮充電要求,浮充輸出電流應按電池組自放電電流與經常負荷電流之和計算。

Ir1≥Ifc+Ijc取Ifc≤1.0mA*Ah

b)應滿足均衡充電要求,均衡充電輸出電流應按下式計算:

電池組在線充電:Ir2=(1.5~2.0)I10+Ijc

電池組離線充電:Ir3≤3.0I10

c)選取Ir1Ir2Ir3最大值為充電裝置計算電流。

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7.3直流保護電器選擇

7.3.1磷酸鐵鋰電池直流電源系統(tǒng)直流斷路器選擇及上下級斷路器選擇性配合應滿足DL/T

5044-20146.5節(jié)的規(guī)定。

7.3.2磷酸鐵鋰電池直流電源系統(tǒng)短路電流計算應按DL/T5044-2014附錄G.1的規(guī)定,電池制造商應提

供磷酸鐵鋰電池組直流內阻,若未提供,設計可參考本標準附錄B-3中數值。

7.3.3磷酸鐵鋰電池組出口回路保護電器宜采用具有選擇性保護的直流斷路器,也可采用熔斷器。

7.3.4磷酸鐵鋰電池組出口回路采用具有短路短延時的塑殼直流斷路器時,應滿足以下條件:

a)當采用短路短延時保護時,直流斷路器額定短時耐受電流應大于裝設地點最大短路電流。

b)斷路器斷流能力應滿足安裝地點磷酸鐵鋰電池組最大預期短路電流要求。

7.3.5若磷酸鐵鋰電池組按全容量選擇出口斷路器,斷路器短時耐受能力不滿足要求時,宜采用以下

措施:

a)可采用兩個半容量電池組分別經各自滿足短時耐受電

流保護的直流斷路器并聯后經隔離電器接到直流母線。

b)可采用帶限流能力,并滿足限流后短時耐受電流的全

容量塑殼直流斷路器。

c)可采用電池柜與直流柜分開布置,選擇合適長度的電

纜連接的方法。

7.4直流電纜選擇

7.4.1直流電纜截面選擇計算應滿足DL/T5044-2014附錄E的規(guī)定。

7.4.2直流電纜長期允許載流量應大于相應回路最大工作電流。

7.4.3磷酸鐵鋰電池組放電事故放電末期端電壓為92.7%Un,直流電源系統(tǒng)電纜截面選擇遵照下列規(guī)定:

a)磷酸鐵鋰電池組與直流柜之間連接電纜允許電壓降可取

(2~3)%Un。

b)為滿足保護選擇性配合要求,直流網絡饋線回路電纜允

許電壓降可?。?~8)%Un。

c)電纜截面選擇還應滿足與饋線斷路器保護動作特性相匹

配的原則。

7.4.5直流電纜截面選擇還應考慮電纜絕緣型式、敷設方式以及與直流保護電器相互配合,直流電纜

與直流保護電器之間配合滿足GB16895.5的規(guī)定。

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7.5試驗放電設備選擇

7.5.1磷酸鐵鋰電池組試驗放電裝置額定電流應不大于2.0I10放電電流要求。

7.5.2試驗放電裝置可采用電熱器件或有源逆變放電裝置。

7.6小型直流電源成套裝置

7.6.1小型直流電源成套裝置采用磷酸鐵鋰電池時,電池組容量應不大于100Ah。

7.6.2磷酸鐵鋰電池組性能應符合本標準的相關規(guī)定。

7.6.3供電網絡設計應采用集中輻射形供電方式。

7.6.4磷酸鐵鋰電池可根據電池模塊數量及外形尺寸,確定電池單獨組柜或與直流設備合并組柜。

8試驗方法

8.1試驗條件

除另有規(guī)定外,各項試驗應在溫度25℃±5℃;相對濕度15%~90%;大氣壓力:86kPa~106kPa

的環(huán)境中進行。

8.2測量儀表要求

測量儀表準確度要求如表8-1所示:

表8-1測量儀表準確度要求

裝置名稱準確度要求

電壓測量裝置精度不低于0.5級

電流測量裝置精度不低于0.5級

溫度測量裝置精度不低于±0.5℃

時間測量裝置精度不低于±0.1%

電池內阻測試儀精度不低于0.1mΩ

電池充放電測試儀電壓電流連續(xù)可調,電壓檢測精度不小于±0.5%,電流檢測精度不小于±0.1%

尺寸測量裝置精度不低于±0.1%

質量測量裝置精度不低于±0.1%

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8.3.電池外觀要求

8.3.1在良好的光線下,用目測法檢查電池組外觀,應滿足本標準4.3條的要求。

8.3.2在電池本體上應標明電池名稱、型號、額定容量、充電限制電壓、正負極性及制造商,以及中

文警示說明。

8.3.3用量具測量電池模塊的外形尺寸,用衡器稱量電池模塊的質量。

8.4電池充電

在環(huán)境溫度25℃±2℃條件下,以1.0I10(A)電流放電至制造商規(guī)定的放電終止電壓,靜置1h,

按制造商提供的充電方法充電,若未提供,可按以下方法充電:以1.0I10(A)電流恒流充電至均充電

壓時轉為恒壓充電,充電時間達到本標準6.3.2規(guī)定的時間停止充電。

8.5電池性能一致性

8.5.1測量電池組內各單體電池的靜態(tài)開路電壓,記錄電壓偏差。

8.5.2以1.0I10(A)放電至放電終止電壓,每隔0.5h測量電池組內各單體電池的電壓,記錄電壓偏

差。

8.5.3以浮充電壓繼續(xù)充電24h后,測量電池組內各單體電池的靜態(tài)開路電壓,記錄電壓偏差。

8.5.4測量電池組內各電池模塊內阻,計算內阻偏差。

8.6電池內阻測試

8.6.1電池內阻測試方法宜采用二次放電法:

電池按電流I1=25I10~30I10放電20s后,記錄電池電壓U1,靜置2min~5min,再以電流I2=45I10~

50I10放電5s后,記錄電池電壓U2。

U1U2

電池內阻rbc

I2I1

8.6.2磷酸鐵鋰電池組內阻應包括電池模塊串聯后的內阻和連接導體計算電阻,二者之和。

電池組電阻計算公式rb=n(rbc+RcL)RcL——串聯連接片電阻計算值。

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8.7電池間連接電壓降

在環(huán)境溫度25℃±2℃條件下,按電池1h放電率進行放電,測試電池間連接電壓降。

8.8放電性能

8.8.1在環(huán)境溫度25℃±2℃條件下,電池組充電至滿容量后,分別以1I10(A)、2.5I10(A)、5.5I10(A)、

10I10(A)電流放電至事故放電終止電壓,計算放電容量(Ah),應滿足本標準5.2.4表5-1的要求。

8.8.2在規(guī)定的高溫或低溫環(huán)境條件下,電池組充電至滿容量后,以1I10(A)電流放電至事故放電終

止電壓,計算放電容量(Ah),應滿足本標準5.2.4表5-1的要求。

8.9容量保存率

在環(huán)境溫度25℃±5℃條件下開路擱置28天;以1I10(A)電流放電至事故放電終止電壓的放

電容量,電池容量保持率應不低于96%,并計算容量一致性。

8.10充電效率

在環(huán)境溫度25℃±5℃條件下,以3.0I10電流放電至事故放電終止電壓,記錄放電時間和放電容

量Cf;靜置1h后再按規(guī)定的充電方式給電池充滿電,記錄充電容量Cc。

充電效率Rc計算公式:Rc=Cf/Cc

8.11循環(huán)壽命

8.11.125℃循環(huán)壽命

在環(huán)境溫度25℃±2℃條件下,單體電池以5.0I10(A)電流放電至放電終止電壓,靜置30min后,

以5I10(A)電流充電至均充電壓時轉為恒壓充電,充電時間達到本標準6.3.2規(guī)定的時間停止充電,

此為一個循環(huán)壽命。重復以上步驟,直至單體電池放電容量低于額定容量的80%,即認為壽命終止,

循環(huán)次數滿足5.2.7的要求。

8.11.245℃循環(huán)壽命

在環(huán)境溫度45℃±2℃條件下,單體電池以5.0I10(A)電流放電至放電終止電壓,靜置30min后,

以5I10(A)電流充電至均充電壓時轉為恒壓充電,充電時間達到本標準6.3.2規(guī)定的時間停止充電,

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此為一個循環(huán)壽命。重復以上步驟,直至單體電池放電容量低于額定容量的80%,即認為壽命終止,

循環(huán)次數滿足5.2.7的要求。

8.11.355℃高溫老化加速試驗(驗證電池浮充運行設計壽命)

單體電池在環(huán)境溫度55℃±2℃恒溫箱中靜置8h后,以5I10(A)電流充電至均充電壓時轉為恒壓

充電,充電時間達到本標準6.3.2規(guī)定的時間后轉浮充充電,浮充運行滿一個月,將單體電池從恒溫箱

中取出,在25℃±2℃的條件下靜置12h,再以5I10(A)電流放電至放電終止電壓,記錄放電容量,

此為一個運行周期。重復以上運行周期,直至單體電池放電容量低于額定容量的80%,則認為壽命終

止。

8.12電池安全性試驗

8.12.1電池安全性能試驗均應在有充分安全保護的環(huán)境條件下進行,所有電池測試樣品應按本標準

8.4規(guī)定的方法充滿電后,靜置規(guī)定時間后再進行試驗。

8.12.2單體電池和電池模塊的安全性能試驗應按GB/T36276的規(guī)定進行。

8.12.3電池模塊和電池組絕緣性能試驗應按GB/T36276的規(guī)定進行。

8.12.4電池及BMS的耐濕熱性能試驗應按GB/T2423.4的規(guī)定進行,試驗后能正常工作,且滿足參

數測量精度要求。

8.12.5BMS和直流電源設備絕緣耐壓性能按GB/T19826-20145.3.3表9的規(guī)定進行,試驗過程中

不應出現擊穿或閃絡現象

8.13電磁兼容性

BMS和直流電源設備應符合GB/T17626.2規(guī)定嚴酷等級為三級靜電放電抗擾度、GB/T17626.4

規(guī)定嚴酷等級為三級電快速瞬變脈沖群抗擾度、GB/T17626.5規(guī)定嚴酷等級為三級浪涌(沖擊)抗擾

度、GB/T17626.8規(guī)定嚴酷等級為四級工頻磁場抗擾度、GB/T17626.12規(guī)定嚴酷等級為三級振蕩波抗

擾度試驗的要求。

8.14直流電源設備試驗

8.14.1直流電源設備結構及工藝檢查應遵循GB/T19826-20146.2的規(guī)定。

8.14.2穩(wěn)流精度、穩(wěn)壓精度及波紋因數試驗應遵循GB/T19826-20146.3的規(guī)定。

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8.14.3直流電流電壓輸出誤差試驗應遵循GB/T19826-20146.4的規(guī)定。

8.14.4充電限流、限壓特性試驗

a)充電裝置在浮充電(穩(wěn)壓)狀態(tài)下運行,改變負載,使輸出電流逐漸上升而超過限流整定值,

充電裝置自動降低直流輸出電壓值,使充電電流下降至整定值以下,達到限流和保護設備的

目的,限流調整范圍為輸出額定電流50%-110%中任一數值。

b)在充電裝置(恒流)充電狀態(tài)下,通過電腦模擬設置單體電池電壓,當單體電池電壓達到本

標準6.4.2.2要求值,自動轉換為浮充電狀態(tài)。

c)在正常浮充電狀態(tài)時,浮充計時時間達到整定值時,充電裝置自動進入b)規(guī)定的充電程序;

d)在浮充電狀態(tài)下,中斷交流電源500ms~1000ms,交流電源恢復后,充電裝置自動進入b)

規(guī)定的充電程序。

8.14.5效率試驗和功率因數試驗應遵循GB/T19826-20146.6的規(guī)定。

8.14.6高頻開關電源模塊均流不平衡試驗應遵循GB/T19826-20146.7的規(guī)定。

8.14.7噪音試驗應遵循GB/T19826-20146.13的規(guī)定。

8.14.8溫度變化對性能的影響

按GB/T19826-2014中6.3.3的要求分別測量、計算充電裝置的穩(wěn)壓精度;試驗后,設備應能

正常工作。

8.14.9系統(tǒng)監(jiān)控功能試驗

a)檢查一般功能、控制功能、對故障信息的處理應符合本標準6.4.5的要求。

b)調整母線電壓,觀察電壓測量值的變化和動作情況;調整輸入和輸出電壓為過壓和欠壓值,

觀察動作情況;模擬各種故障,觀察故障報警情況及觸點輸出情況,應符合本標準6.4.5要

求,并在觸摸顯示屏上顯示故障對應的位置及解決方式。

c)模擬絕緣降低故障,觀察絕緣監(jiān)測裝置的動作和觸點輸出等情況,應符合本標準6.4.6要求。

8.14.10通信功能試驗

通過計算機模擬上位機與直流電源系統(tǒng)通信,通過移動終端與設備通信,模擬四遙功能,試驗

結果應滿足本標準6.2.4.5要求。

8.14.11顯示及檢測功能試驗

a)檢查監(jiān)控裝置檢測內容和檢測精度,應符合本標準6.5.2要求。

b)檢查絕緣監(jiān)測裝置的檢測內容和檢測精度,應符合本標準6.5.3要求。

8.14.12負荷能力試驗

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電池組充滿電在浮充電狀態(tài)下運行,直流母線帶經常性負荷電流,按10I10沖擊電流,沖擊時間

500ms進行一次沖擊放電,記錄各直流母線電壓沖擊電流,直流母線電壓值應符合本標準6.1.6的規(guī)定。

8.14.13連續(xù)供電試驗

應按GB/T19826-20146.12.2規(guī)定的方法進行試驗,直流母線電壓波動值應符合本標準

5.1.2的規(guī)定。

8.14.14直流饋線保護電器選擇性配合試驗

應按設計選擇的直流電源系統(tǒng)保護電器,模擬系統(tǒng)短路電流進行直流斷路器級差配合測試,驗

證保護選擇性滿足DL/T5044-2014的要求。

9檢驗規(guī)則

9.1型式檢驗

9.1.1在下列情況下,設備應進行型式檢驗:

a)新設計的產品(包括轉廠生產),在定型鑒定前應進行型式檢驗;

b)正式投產后,當設計、制造工藝或主要元器件有較大改變,可能影響設備性能時,應進行型

式檢驗;

c)停產一年以上又重新生產時,應進行型式檢驗。

9.1.2型式檢驗應在出檢驗合格的產品中任意抽取代表性樣品進行檢驗。

9.1.3電池樣品的實際容量應大于或等于其額定容量。

9.2出廠檢驗

產品生產完成后都應進行出廠試驗。

9.3

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