２０１ ４年第８期 （总第２８７期） 中阂高新技末企业 Ｉ（¨ｔ Ａ¨Ｉ ５ 川”￡ Ｅ Ｒ Ｐ Ｒｌ ｓ￡Ｅ ＮＯ．８．２０１ ４ （ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙＮＯ．２８７） 变电站直流系统蓄电池容量计算探析 张 陈 （云南省玉溪电力设计院，云南玉溪６５３１００） 摘要：在变电站中，直流系统主要为信号、控制、自动装置、继电保护和照明提供直流用电。变电站安全运 行离不开直流系统。变电站的直流电源是蓄电池，蓄电池的电压质量与电源容量关系到了严重事故下用电设 备的运行，故此，需对直流系统蓄电池容量进行严格的计算。 关键词：２２ ＯｋＶ变电站；蓄电池容量计算；直流系统 中图分类号：ＴＭ９１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－２ ３７４（２０１４）０８－０１ ３１－０２ 现阶段，许多新建变电站采取无端电池的直流系 统。在蓄电池容量选择上，需统计变电站直流负荷情 况，以直流系统的规程对直流负荷计算加以明确。通过 蓄电池容量计算得到精确的蓄电池容量，并以此选择适 合的蓄电池。２２０ｋＶ变电站的二次设备较多，负荷统计 要求有，正常时不大于５０Ｗ，动作时不大于８０Ｗ。测控装 置和微机保护的直流损耗在正常阶段是２５～４Ｏｗ，而在 动作阶段是４０￣６０Ｗ。 负荷统计时，２２０ｋＶ每回馈线考虑２台保护装置， １ｌＯｋＶ每回馈线考虑１台保护装置，２２０ｋＶ主变每台考虑３ 台保护装置，各电压等级均不考虑测控装置。公用设备 难以把握好。在蓄电池容量计算过程中 有两种算法， 即阶梯电流法和电压控制法。但两种算法有时一致，有 时却有很大差别。故此，本文特采用阶梯电流法和电压 考虑：２台ＧＰＳ装置、１台保护信息子站和３台故障录波装 置。２２０ｋＶ、１ｌＯｋＶ、３５ｋＶ断路器采用弹簧操作机构，其 跳、合闸电流在１～２．５Ａ之间，计算时取１．５Ａ。负荷统计 时，事故负荷放电分为三类，即Ｉ１（０—１ｍｉｎ）、Ｉ。（１－ ６０ｍｉｎ）、Ｉ （６０－－１２０ｍｉｎ）。在事故放电计算中分为有 人值班、无人值班。有人值班以４０００Ｗ为自动化负荷，而 无人值班以３０００Ｗ为自动化负荷。把电流数据、直流负荷 统计时间和Ｉ 、Ｉ 、Ｉ。综合起来，得出表２。 表２放电时间电流表 控制法对蓄电池容量进行计算。通过对两种算法的分 析，得出两者间的联系和本质上的区别。 ｌ直流负荷统计 表１直流负荷统计表 ２确定蓄电池的个数 确定直流供电质量主要是直流系统电压。直流系统 电压决定了蓄电池电压、直流接线方式和蓄电池个数。 故此，要考虑到事故放电末期的直流母线电压，不能比 ８５％的标准电压低。同时要分析事故放电末期的蓄电池 终止电压值。变电站直流系统的负荷，需确保电压波动 小和稳定，以１．８Ｖ作为终止电压值。而以 本文以某个２２０ｋＶ变电站作为典型设计例子，开展 负荷统计。该变电站共设３×２４０ＭＶＡ主变三台，三绕组 ２２ｏ／１１Ｏ／３５ｋＶ，２２０ｋＶ采用双母线单分段接线，有１２回 出线；１ｌＯｋＶ采用单母线三分段接线，有３０回的出线； ，：譬 ： ：５２。 以直流母线的允许最低电压，对直流母线到蓄电池 的电压进行计算，对蓄电池放电终止电压进行校验。动 ３５ｋＶ设有电容补偿６组，站用变２台。整个变电站的二次 设备有测控装置、微机保护等，功率消耗对直流回路的 力蓄电池组放电终止电压应当大于等于 蓄电池组应当大于等于 ｕ， ，而控制 。 １３１ ３容量计算的可靠系数 计算蓄电池容量时，不管使用任何一种算法，都要 对容量储备情况做好分析，选择可靠系数Ｋ。可靠系数Ｋ 根据电压控制法，可把２ｈ放电电流和ｌｈ放电电流做 好分解，变为两容量叠加。把容量和对应的容量系数相 联系，推导出能够解决三放电阶段电压控制法公式： 的考虑，需注重老化系数Ｋａ、温度修正Ｋｔ和裕度系数Ｋｒ 三方面。 乏＋ 一乏］ 在公式中，ｃ２是Ｉ２￣Ｈ２ｈ乘积，ｃ３是Ｉ２和ｌｈ乘积，Ｃ’， 是Ｉ２和１ｈ乘积，可靠系数Ｋ是１．４。我们将文中较多的数 蓄电池初期使用时，其容量会上升。但随后会因为 使用期限的增长逐步下降。一旦下降至８０％的额定容量 后，蓄电池便不能再使用。为此，我们常用老化系数Ｋａ 对蓄电池老化情况进行计算，一般取为１．Ｏ８。 蓄电池额定容量是环境温度放电和终止放电电压中 的容量。因为环境温度发生变化，蓄电池的电解液会发 生改变，放电容量也会和额定值偏离。故此，我们常用 据代入ｃ ＝Ｋ［寿＋毒一恙］， ２ｌ、 ｆ ｉ、 得到：ｃｃ＝ｉ．４［ 赢＋ ～ ］。 在分析蓄电池不同放电模式之后，电压控制阀选择 不一样的计算公式。倘若冲击电流是Ｉ ，只有单个放电 时间，应当以三放电阶段电压控制法公式计算。但如果 温度修正Ｋｒ代表可能的不利环境因素，一般取为１．０８。 蓄电池在充、放电时，会受到许多因素的影响。特 性曲线与计算数据中，可能存在误差和难以计算的负荷 情况。为此，蓄电池容量计算过程中，用裕度系数Ｋｒ进 行表示，取为１．２。 Ｋ＝Ｋａ×Ｋｔ×Ｋｒ＝１．０８×１．Ｏ８×１．２＝１．３９，故此可靠 系数Ｋ为１．４。 ４阶梯电流法对蓄电池容量的计算 阶梯电流法具有较高的计算精度，当蓄电池终止电 压比最低电压要高时对蓄电池容量进行计算。因为变电 站多是阀控式铅酸蓄电池，因此可靠系数Ｋ为ｌ｜４。阶梯 电流法的计算公式为： Ｑｌ ￣ｉ＝Ｉ，４Ｘ南 ０２＝Ｋ １ ｌ１ （Ｉ＾－Ｌ”１．４×【 Ｉ１）】ｌ＋ ； ０３＝Ｋ［ 寺两ｎ２－ Ｈ ｎ— ：１。４×【—０ ３７４＾ ０ ３ ＾ ７５ ｎ—１）’ ‘ —０ ５９８ ｎ，叫小 。ｊ Ｉ￣＝１．４ｘ南 蓄电池容量公式是ｍａｘ［Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３］＋ＱＲ，２２０ｋＶ中 心蓄电池容量是，无人值班为３６０Ａｈ，而有人值班是 ３０６Ａｈ。都要选择４００Ａｈ容量蓄电池。 ５电压控制法对蓄电池容量的计算 事故全停电中的蓄电池持续放电容量公式为： ｒＴ ＣＣ＝Ｋ ，ＫＣ是容量换算的系数，和不同的放电时间和 终止电压相对应。 电压控制阀较为简单、直观，但和阶梯电流法计算 有着较大的差异计算蓄电池容量时，要将放电容量相除 容量换算系数。比如在Ｍ时间中的放电容量，要和Ｍ时 间中容量换算系数相除。Ｍ是放电时间，其时间中负荷 电流为恒定值。电压控制法多为１ｈ放电时间的蓄电池容 量进行计算，如果部分负荷是１ｈ电源，其他负荷是２ｈ电 源，那么放电时间就有两个。在计算过程中，会出现很 大的结算偏差。这是因为１ｈ放电负荷和容量换算系数不 对应。 １ ３２ 冲击电流后，还有Ｉ 、Ｉ。，那么就要选择上述公式计算。 我们用电压控制法对中心蓄电池容量计算得出，无 人值班为３６０Ａｈ，而有人值班是３０６Ａｈ。都要选择４００Ａｈ容 量蓄电池。电压控制法和阶梯电流法的计算结果相同。 ６对阶梯电流法和电压控制法计算情况分析 在计算过程中，电压控制法比阶梯电流法计算容量 要低。其主要原因是电压控制法对初始阶段放电消耗容 量有所忽视。事实上，电压控制法和阶梯电流法有着本 质联系，电压控制法是阶梯电流法变形而得。而两者的 区别在于，电压控制法忽略了ｌｍｉｎ计算，对计算公式做 了简化工作。这样虽然适用于工程计算，但准确率不 高。与此同时，电压控制法只有１ｈ放电计算。推导了２ｈ 放电容量计算公式，ｌｍｉｎ冲击电流依旧被忽视。 ７结语 变电站选择蓄电池容量时，容量大或小均不合适。为 此，需对变电站直流负荷进行分析，并以阶梯电流法和电 压控制法开展计算。本文就此分析了阶梯电流法和电压控 制法计算过程中的注意要点，并对两种方法的联系和区别 进行了适度分析。两类计算方法的理论、原理都有联系， 结算结果也有一定的偏差。通过对比和分析，能够获得完 整准确的直流负荷蓄电池容量计算方法，对２２０ｋＶ变电站 直流设计也有一定的理论参考价值。ｏ 参考文献 【１］王鹏洋．变电站直流系统蓄电池容量选择探讨 ［Ｊ］．中国高新技术企业，２０１１，（２１）：８９ ９１． ［２】李莉美，孟庆天．变电站蓄电池设备的选择及 参数计算［Ｊ１．内蒙古电力技术，２０１３，（３）：７１． ７３＋７８． ［３】杨冰．变电站直流系统蓄电池组运行及维护分析 【Ｊ］．信息与电脑（理论版），２０１１，（１２）：２６－２７． ［４］黄媛，吕林，陈井锐，邓启，李维强，郑勇建． 电网变电站直流系统蓄电池模型［Ｊ］．四川电力技 术，２０１１，（６）：６７．７０． 作者简介；张陈（１９８８－），女，云南人，云南省 玉溪电力设计院助理工程师，研究方向：变电站电气二 次设计。