直流屏容量計(jì)算實(shí)例

1、變配電所直流屏容量計(jì)算實(shí)例1、蓄電池1.1 蓄電池定義及選型 蓄電池（組）能將化學(xué)能和直流電能相互轉(zhuǎn)換， 而且放電后經(jīng)過(guò)充電能恢復(fù)使用的裝置叫蓄電池； 用導(dǎo)線兩個(gè)或多個(gè)單體蓄電池用作能源的設(shè)備稱作蓄電池組。 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(zhì)主要由鎳制成， 負(fù)極活性物質(zhì)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(nèi)產(chǎn)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. 閥控式密封鉛酸蓄電池：蓄電池正常使用

2、時(shí)保持氣密和液密狀態(tài)， 當(dāng)內(nèi)部氣壓超過(guò)預(yù)訂值時(shí)，安全閥自動(dòng)開啟，釋放氣體，當(dāng)內(nèi)部氣壓降低后安全閥自動(dòng)閉合， 同時(shí)防止外部空氣進(jìn)入蓄電池內(nèi)部，使其密封。蓄電池在使用壽命期限內(nèi)無(wú)需補(bǔ)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(yùn)行及維護(hù)在直流電源系統(tǒng)中， 保證用電設(shè)備不間斷供電的核心部件是蓄電池， 因此對(duì)蓄電池組的監(jiān)測(cè)和維護(hù)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(shí)現(xiàn)各種充電狀態(tài)之間的自動(dòng)切換； 進(jìn)行充電電壓的溫度補(bǔ)償，確保電池工作狀態(tài)最佳；電池定期維護(hù)保養(yǎng)，確保電池容量和壽命。 運(yùn)行過(guò)程管理監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置的充

3、電參數(shù)， 控制充電模塊自動(dòng)完成電池充電程序， 充電參數(shù)應(yīng)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(shè)置。閥控式密封鉛酸蓄電池運(yùn)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(shè)置）恒流充電，電壓達(dá)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(shí)，微機(jī)控制充電浮充電裝置自動(dòng)轉(zhuǎn)為恒壓充電，當(dāng)充電電流逐漸減小，達(dá)到0.01C10A（可設(shè)置）時(shí)，微機(jī)開始計(jì)時(shí)，3 小時(shí)（可設(shè)置）后，微機(jī)控制充電浮充裝置自動(dòng)轉(zhuǎn)為浮充電狀態(tài)運(yùn)行，電壓為（）Vn。b.長(zhǎng)期浮充充電程序。正常運(yùn)行浮充狀態(tài)下每隔1-3 個(gè)月, 微機(jī)控制充電浮充電裝

4、置自動(dòng)轉(zhuǎn)入恒流充電狀態(tài)運(yùn)行， 按閥控式密封鉛酸蓄電池正常充電程序進(jìn)行充電。c.交流電中斷程序。正常浮充電運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電網(wǎng)事故停電，這時(shí)充電浮充電裝置停止工作，蓄電池通過(guò)降壓硅鏈，無(wú)間斷地向二次控制母線送電。當(dāng)電池電壓低于設(shè)置的告警限時(shí)系統(tǒng)監(jiān)控模塊發(fā)出聲光告警。d. 交流電源恢復(fù)程序。交流電源恢復(fù)送電運(yùn)行時(shí)， 微機(jī)控制充電裝置自動(dòng)進(jìn)入恒流充電狀態(tài)運(yùn)行， 按閥控式密封鉛酸蓄電池正常充電程序進(jìn)行充電。 鎘鎳蓄電池的運(yùn)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(shè)置） 恒流充電， 電壓達(dá)到均充整定值（）Vn（n 為單體電池所含電池單元的數(shù)目）時(shí)，微機(jī)控制

5、充電浮充電裝置自動(dòng)轉(zhuǎn)為恒壓充電， 當(dāng)充電電流逐漸減小， 達(dá)到0.02C5A（可設(shè)置）時(shí)，微機(jī)開始計(jì)時(shí)，3 小時(shí)（可設(shè)置）后，充電浮充裝置自動(dòng)轉(zhuǎn)為浮充電運(yùn)行狀態(tài)，電壓為（）Vn（可設(shè)置）。b. 長(zhǎng)期浮充充電程序。正常運(yùn)行浮充狀態(tài)下每隔1-3 個(gè)月， 微機(jī)控制充電浮充電裝置自動(dòng)轉(zhuǎn)入恒流充電狀態(tài)運(yùn)行， 按鎘鎳蓄電池正常充電程序進(jìn)行充電。c. 交流電中斷程序。正常浮充電運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電網(wǎng)事故停電，這時(shí)充電浮充電裝置停止工作，蓄電池通過(guò)降壓硅鏈，無(wú)間斷地向控制母線送電。當(dāng)電池電壓低于設(shè)置的告警限時(shí)系統(tǒng)監(jiān)控模塊發(fā)出聲光告警。d. 交流電源恢復(fù)程序。交流電源恢復(fù)送電運(yùn)行時(shí)， 微機(jī)控制充電裝置自動(dòng)進(jìn)入恒流充電狀

6、態(tài)運(yùn)行， 按鎘鎳蓄電池正常充電程序進(jìn)行充電。 充電電壓溫度補(bǔ)償閥控式密封鉛酸蓄電池在不同的溫度下需對(duì)蓄電池充電電壓做相應(yīng)的調(diào)整才能保障電池處于最佳狀態(tài)， 通常通過(guò)電池管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度， 自動(dòng)調(diào)整電池充電電壓。電池定期維護(hù)保養(yǎng)電池長(zhǎng)期不用或長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài)， 電池極板的活性物質(zhì)很易硫化， 當(dāng)活性物質(zhì)越來(lái)越少時(shí)，電池的放電能力也越來(lái)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(shí)際電壓不盡相同， 電池標(biāo)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， 如果電池長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài)，其結(jié)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(wú)法充滿的。沒充滿的

7、電池表現(xiàn)出來(lái)的電壓是虛的，需要放電時(shí)，其放電能力很差。因此，直流電源充電系統(tǒng)需具備定期對(duì)電池作維護(hù)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(zhǎng)，低溫特性好等優(yōu)點(diǎn)， 但也存在自放電容量損失較大，價(jià)格較高，維護(hù)工作量較大等缺點(diǎn)。閥控式鉛酸蓄電池具有自放電容量損失較小，維護(hù)工作量較少，價(jià)格相對(duì)較低、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)， 但也存在放電容量隨放電電流的增加下降較陡，低溫特性較差等缺點(diǎn)。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(jī)構(gòu)， 容量較以前采用電磁操作機(jī)構(gòu)小很多，

8、 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(diǎn)，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(fù)荷分類2.1 按功能分類 控制負(fù)荷： 電氣和熱工的控制、信號(hào)、測(cè)量和繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置等負(fù)荷。 動(dòng)力負(fù)荷：各類直流電動(dòng)機(jī)、斷路器電磁操動(dòng)的合閘機(jī)構(gòu)、交流不停電電源裝置、遠(yuǎn)動(dòng)、通信裝置的電源和事故照明等負(fù)荷。2.2 按性質(zhì)分類 經(jīng)常負(fù)荷：要求直流系統(tǒng)在正常和事故工況下均應(yīng)可靠供電的負(fù)荷。 事故負(fù)荷：要求直流系統(tǒng)在交流電源系統(tǒng)事故停電時(shí)間內(nèi)可靠供電的負(fù)荷。 沖擊負(fù)荷：在短時(shí)間內(nèi)施加的較大負(fù)荷電流。沖擊負(fù)荷出現(xiàn)在事故初期（1min）稱初期沖擊負(fù)荷， 出現(xiàn)在事故末期或事故過(guò)程中

9、稱隨機(jī)負(fù)荷（5s）。3、直流負(fù)荷統(tǒng)計(jì)下面以某40萬(wàn)噸規(guī)模水廠為例分析統(tǒng)計(jì)。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(shè)備如下：35kV 變配電系統(tǒng)配電柜共13 臺(tái)， 其中斷路器柜6 臺(tái)；10kV 變配電系統(tǒng)配電柜共25臺(tái)，其中斷路器柜22 臺(tái)（包括10 臺(tái)電動(dòng)機(jī)柜和12 臺(tái)其它斷路器柜，電動(dòng)機(jī)柜停電后均要求跳閘， 再來(lái)電時(shí)單臺(tái)起動(dòng)）；35kV /10 kV配電系統(tǒng)的綜合保護(hù)器分散在各開關(guān)柜上安裝，未設(shè)單獨(dú)保護(hù)屏，各開關(guān)柜內(nèi)的柜內(nèi)加熱器、柜內(nèi)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(dú)供電， 應(yīng)急照明由相關(guān)燈具自帶蓄電池。直流負(fù)荷僅為彈簧操作

10、機(jī)構(gòu)、分合閘線圈、綜合保護(hù)器、繼電器、溫濕度控制器、信號(hào)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(shí)間按1h 計(jì)算。直流負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表：注：表中電動(dòng)機(jī)開關(guān)柜斷路器僅10 臺(tái)。4、蓄電池個(gè)數(shù)及容量選擇計(jì)算4.1 蓄電池個(gè)數(shù)本工程也按2V 電池設(shè)計(jì)，直流系統(tǒng)中控制負(fù)荷和動(dòng)力負(fù)荷采用合并方式供電。a.蓄電池個(gè)數(shù)的選擇按浮充電運(yùn)行時(shí)， 直流母線電壓為.05Un 選擇蓄電池個(gè)數(shù)：n =1.05Un/ Uf =1.05x220V/2.25V =102.7（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(gè)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.

11、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(gè)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(biāo)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(gè)數(shù)。4.2 蓄電池容量選擇計(jì)算采用電壓控制法：容量選擇計(jì)算，應(yīng)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

12、 對(duì)應(yīng)池事故放電末期終止電壓1.9V，查相關(guān)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(jì)算容量，Ah;Cs.x事故全停電狀態(tài)下相對(duì)應(yīng)的持續(xù)放電時(shí)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(duì)應(yīng)事故放電時(shí)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(biāo)稱容量C10 取值為30 Ah。4.3 電壓水平計(jì)算a、事故放電初期（1min）承受沖擊放電電流時(shí)，蓄電池所能保持的電壓：Kcho = Kk * Icho / I10Icho=（1200w+900w+

13、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(biāo)稱電壓的87.55，滿足要求。b、1h 事故放電階段末期，承受隨機(jī)（5S）沖擊放電電流時(shí)，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 = 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(duì)應(yīng)的曲線，

14、對(duì)應(yīng)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(biāo)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(duì)應(yīng)的曲線， 對(duì)應(yīng)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(biāo)稱電壓的91，滿足要求。公式中：C10蓄電池10h 放電率標(biāo)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(jī)（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.xxh