直流屏容量計算實例

1、變配電所直流屏容量計算實例1、蓄電池1.1 蓄電池定義及選型1.1.1 蓄電池（組）能將化學能和直流電能相互轉換， 而且放電后經(jīng)過充電能恢復使用的裝置叫蓄電池； 用導線兩個或多個單體蓄電池用作能源的設備稱作蓄電池組。1.1.2 蓄電池的選型常用的蓄電池包括鎘鎳蓄電池和鉛酸蓄電池兩類， 其中鉛酸蓄電池又分為防酸式鉛酸蓄電池和閥控式密封鉛酸蓄電池兩種。a. 鎘鎳蓄電池：正極活性物質主要由鎳制成， 負極活性物質主要由鎘制成的一種堿性蓄電池。b. 防酸式鉛酸蓄電池：蓄電池槽與蓄電池蓋之間密封， 使蓄電池內產生的氣體只能從防酸栓排出，電極主要由鉛制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。c. 閥控式密封鉛酸蓄

2、電池：蓄電池正常使用時保持氣密和液密狀態(tài)， 當內部氣壓超過預訂值時，安全閥自動開啟，釋放氣體，當內部氣壓降低后安全閥自動閉合， 同時防止外部空氣進入蓄電池內部，使其密封。蓄電池在使用壽命期限內無需補加電解液。目前市政工程35kV、10 kV 變配電所（站）中常用閥控式密封鉛酸蓄電池和鎘鎳蓄電池。1.2.蓄電池的運行及維護在直流電源系統(tǒng)中， 保證用電設備不間斷供電的核心部件是蓄電池， 因此對蓄電池組的監(jiān)測和維護尤其重要。其中主要包括：監(jiān)控電池的充電電壓和充電電流， 實現(xiàn)各種充電狀態(tài)之間的自動切換； 進行充電電壓的溫度補償，確保電池工作狀態(tài)最佳；電池定期維護保養(yǎng)，確保電池容量和壽命。1.2.1 運

3、行過程管理監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)設置的充電參數(shù)， 控制充電模塊自動完成電池充電程序， 充電參數(shù)應根據(jù)閥控式密封鉛酸蓄電池的容量以及廠家提供的資料設置。閥控式密封鉛酸蓄電池運行示波圖如1-2-1 所示，充電程序如下：a. 閥控式密封鉛酸蓄電池正常充電程序。用0.1C10A（可設置）恒流充電，電壓達到整定值（2.30-2.40）Vn（n 為單體電池所含電池單元的數(shù)目）時，微機控制充電浮充電裝置自動轉為恒壓充電，當充電電流逐漸減小，達到0.01C10A（可設置）時，微機開始計時，3 小時（可設置）后，微機控制充電浮充裝置自動轉為浮充電狀態(tài)運行，電壓為（2.23-2.28）Vn。b.長期浮充充電程序。正常運行浮

4、充狀態(tài)下每隔1-3 個月, 微機控制充電浮充電裝置自動轉入恒流充電狀態(tài)運行， 按閥控式密封鉛酸蓄電池正常充電程序進行充電。c.交流電中斷程序。正常浮充電運行狀態(tài)時，電網(wǎng)事故停電，這時充電浮充電裝置停止工作，蓄電池通過降壓硅鏈，無間斷地向二次控制母線送電。當電池電壓低于設置的告警限時系統(tǒng)監(jiān)控模塊發(fā)出聲光告警。d. 交流電源恢復程序。交流電源恢復送電運行時， 微機控制充電裝置自動進入恒流充電狀態(tài)運行， 按閥控式密封鉛酸蓄電池正常充電程序進行充電。 鎘鎳蓄電池的運行示波圖如圖1-2-2 所示，充電程序如下：a. 鎘鎳蓄電池正常充電程序。用0.2C5A（可設置） 恒流充電， 電壓達到均充整定值（1.4

5、7-1.55）Vn（n 為單體電池所含電池單元的數(shù)目）時，微機控制充電浮充電裝置自動轉為恒壓充電， 當充電電流逐漸減小， 達到0.02C5A（可設置）時，微機開始計時，3 小時（可設置）后，充電浮充裝置自動轉為浮充電運行狀態(tài)，電壓為（1.36-1.45）Vn（可設置）。b. 長期浮充充電程序。正常運行浮充狀態(tài)下每隔1-3 個月， 微機控制充電浮充電裝置自動轉入恒流充電狀態(tài)運行， 按鎘鎳蓄電池正常充電程序進行充電。c. 交流電中斷程序。正常浮充電運行狀態(tài)時，電網(wǎng)事故停電，這時充電浮充電裝置停止工作，蓄電池通過降壓硅鏈，無間斷地向控制母線送電。當電池電壓低于設置的告警限時系統(tǒng)監(jiān)控模塊發(fā)出聲光告警。

6、d. 交流電源恢復程序。交流電源恢復送電運行時， 微機控制充電裝置自動進入恒流充電狀態(tài)運行， 按鎘鎳蓄電池正常充電程序進行充電。1.2.2 充電電壓溫度補償閥控式密封鉛酸蓄電池在不同的溫度下需對蓄電池充電電壓做相應的調整才能保障電池處于最佳狀態(tài)， 通常通過電池管理系統(tǒng)監(jiān)測環(huán)境溫度， 自動調整電池充電電壓。1.2.3電池定期維護保養(yǎng)電池長期不用或長期處于浮充狀態(tài)， 電池極板的活性物質很易硫化， 當活性物質越來越少時，電池的放電能力也越來越差，直至放不出電。此外，由于電池之間的離散性，單體電池之間的實際電壓不盡相同， 電池標稱的浮充電壓只是一種均值， 所選定的浮充電壓并不能滿足每一節(jié)電池的要求，

7、如果電池長期處于浮充狀態(tài)，其結果必定是，部分電池的電量能保證充滿， 而有一部分電池是無法充滿的。沒充滿的電池表現(xiàn)出來的電壓是虛的，需要放電時，其放電能力很差。因此，直流電源充電系統(tǒng)需具備定期對電池作維護性的均充活化功能，以免電池硫化、虛充，確保電池的放電能力和使用壽命。1.3.鉛酸蓄電池與鎘鎳蓄電池的比較鎘鎳蓄電池具有放電倍率高， 放電容量隨放電電流的增加下降較緩，使用壽命較長，低溫特性好等優(yōu)點， 但也存在自放電容量損失較大，價格較高，維護工作量較大等缺點。閥控式鉛酸蓄電池具有自放電容量損失較小，維護工作量較少，價格相對較低、無污染等優(yōu)點， 但也存在放電容量隨放電電流的增加下降較陡，低溫特性較

8、差等缺點。綜上所述， 并考慮到目前變配電所中一般均采用彈簧操作機構， 容量較以前采用電磁操作機構小很多， 可有效的避免閥控式鉛酸蓄電池放電容量隨放電電流的增加下降較陡的缺點，故目前大多數(shù)的變配電所采用閥控式鉛酸蓄電池。2 、直流負荷分類2.1 按功能分類2.1.1 控制負荷： 電氣和熱工的控制、信號、測量和繼電保護、自動裝置等負荷。2.1.2 動力負荷：各類直流電動機、斷路器電磁操動的合閘機構、交流不停電電源裝置、遠動、通信裝置的電源和事故照明等負荷。2.2 按性質分類2.2.1 經(jīng)常負荷：要求直流系統(tǒng)在正常和事故工況下均應可靠供電的負荷。2.2.2 事故負荷：要求直流系統(tǒng)在交流電源系統(tǒng)事故停

9、電時間內可靠供電的負荷。2.2.3 沖擊負荷：在短時間內施加的較大負荷電流。沖擊負荷出現(xiàn)在事故初期（1min）稱初期沖擊負荷， 出現(xiàn)在事故末期或事故過程中稱隨機負荷（5s）。3、直流負荷統(tǒng)計下面以某40萬噸規(guī)模水廠為例分析統(tǒng)計。該工程總變配電所為35kV /10 kV 變配電所，均采用3AH5 斷路器，主要設備如下：35kV 變配電系統(tǒng)配電柜共13 臺， 其中斷路器柜6 臺；10kV 變配電系統(tǒng)配電柜共25臺，其中斷路器柜22 臺（包括10 臺電動機柜和12 臺其它斷路器柜，電動機柜停電后均要求跳閘， 再來電時單臺起動）；35kV /10 kV配電系統(tǒng)的綜合保護器分散在各開關柜上安裝，未設單獨

10、保護屏，各開關柜內的柜內加熱器、柜內照明燈均采用交流小母線供電，交流不停電電源裝置由自控專業(yè)單獨供電， 應急照明由相關燈具自帶蓄電池。直流負荷僅為彈簧操作機構、分合閘線圈、綜合保護器、繼電器、溫濕度控制器、信號燈及線路損耗等。該變配電所為有人值班變電所， 交流停電時間按1h 計算。直流負荷統(tǒng)計表：注：表中電動機開關柜斷路器僅10 臺。4、蓄電池個數(shù)及容量選擇計算4.1 蓄電池個數(shù)本工程也按2V 電池設計，直流系統(tǒng)中控制負荷和動力負荷采用合并方式供電。a.蓄電池個數(shù)的選擇按浮充電運行時， 直流母線電壓為.05Un 選擇蓄電池個數(shù)：n =1.05Un/ Uf =1.05x220V/2.25V =1

11、02.7（取103 只）采用閥控式鉛酸蓄電池。b.蓄電池均衡充電電壓選擇。根據(jù)蓄電池個數(shù)及直流母線電壓允許的最高值選擇單體蓄電池均衡充電電壓值。Uc 1.10Un/ n =1.10x220V/103 =2.35V（取2.3V）。c.蓄電池放電終止電壓選擇。根據(jù)蓄電池個數(shù)及直流母線電壓允許的最低值選擇單體蓄電池事故放電末期終止電壓。Um0.875Un/n=0.875x220V/103=1.87V（取1.9V）。公式中：Un直流系統(tǒng)標稱電壓，V;Uf單體蓄電池浮沖電壓，V;Uc單體蓄電池均衡充電電壓，V;Um 單體蓄電池放電末期終止電壓，V;n蓄電池個數(shù)。4.2 蓄電池容量選擇計算采用電壓控制法：

12、容量選擇計算，應滿足事故全停電狀態(tài)下的持續(xù)放電容量：CC = Kk*Cs.x/ Kcc，Cs.x IS* tS 2280/220*1=10.4Ah，Kcc 對應池事故放電末期終止電壓1.9V，查相關閥控式鉛酸蓄電池的容量選擇選擇系數(shù)表得：0.571。公式中：CC 蓄電池10h 放電率計算容量，Ah;Cs.x事故全停電狀態(tài)下相對應的持續(xù)放電時間的放電容量;Kk可靠系數(shù)，取1.40;Kcc容量系數(shù)，在指定的放電終止電壓下，對應事故放電時間xh。故：CC = Kk * Cs.x/ Kcc 1.40*10.4/0.57125.5 Ah， 選擇接近的蓄電池標稱容量C10 取值為30 Ah。4.3 電壓水

13、平計算a、事故放電初期（1min）承受沖擊放電電流時，蓄電池所能保持的電壓：Kcho = Kk * Icho / I10Icho=（1200w+900w+2280w）/220V=19.9AKcho =1.1*19.9A/3A=7.3根據(jù)Kcho 值，由圖4.3 曲線查出單體電池電壓值Ud 為1.87V。則UD =n*Ud =103*1.87V=192.6V。即為標稱電壓的87.55，滿足要求。b、1h 事故放電階段末期，承受隨機（5S）沖擊放電電流時，蓄電池所能保持的電壓：Km.x =（ Kk * Cs.x） /（ t*I10） =（1.1*10.4Ah）/（1h*3）=3.81Kchm.x

14、= Kk * Ichm / I10=1.1*0.68A/3=0.25由持續(xù)放電1.0h 后沖擊放電曲線（見圖4.3）， 根據(jù)Km.x 值找出對應的曲線， 對應Kchm.x 值查出單體電池電壓值Ud=1.94V，則：UD=nUd=103*1.94V=199.82V。即為標稱電壓的90.8，滿足要求。c、1h 事故放電階段末期， 蓄電池所能保持的電壓：Km.x =（ Kk * Cs.x） /（ t*I10）=（1.1*10.4Ah）/（1h*3）=3.81。由持續(xù)放電1.0h 后沖擊放電曲線（見圖4.3）， 根據(jù)Km.x 值找出對應的曲線， 對應Kchm.x=0 值查出單體電池電壓值Ud=1.95V，則：UD=nUd=103*1.95V=200.85V。即為標稱電壓的91，滿足要求。公式中：C10蓄電池10h 放電率標稱容量，Ah；Cs.xxh 事故放電容量，Ah；Icho事故放電初期（1min）沖擊放電電流值，A；Ichm事故放電階段末期隨機（5S）沖擊放電電流值，A；I1010h 放電率電流，A；Kcho事故放電初期（1min）沖擊系數(shù)；Kchm.