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摘要：经济在快速的发展，社会在不断的进步，在设计110kV变电站的时候，为了变电站直流系统的可靠性，电气二次设计人员需要严格谨慎计算变电站蓄电池容量。按照最新DL/T5044-2014《电力工程直流电源系统设计技术规程》及《电力工程直流系统设计手册》（第二版）的要求，针对三亚110kV龙江塘变电站的实际设计方案，对该变电站直流系统的直流蓄电池数量、蓄电池容量、充电模块数量进行详细的计算。
关键词：变电站；蓄电池容量；充电模块
引言
在变电站直流系统中，蓄电池是一种不可或缺的设备。变电站中所有的保护装置、自动化装置、事故照明等设备全是靠直流来提供动力。正常运行情况下，蓄电池只是作为备用状态与充电机并联运行，当交流电失电时，蓄电池迅速向事故性负荷提供能量，为二次系统负荷提供电力保障。蓄电池容量会直接影响到蓄电池的运行状态，且直接影响着系统供电效率与运行安全。目前，造成蓄电池故障的主要原因为过充电、过放电、部分化学成分失调等，这些故障因素均与蓄电池容量存在极大的联系。由此可见，想要提高变电站直流系统中蓄电池的安全性，还需对蓄电池容量展开深刻的研究。本文将对基于神经网络的蓄电池容量预测进行研究。
1直流电源系统蓄电池容量计算
1.1直流电源系统负荷
直流负荷按性质分为经常负荷、事故负荷、冲击负荷，本站经常性负荷有电气控制、保护及安全自动装置、逆变器、DC/DC变换模块（48V）；事故负荷有交流不间断电源装置；冲击负荷有高压断路器跳闸及合闸。本站远期为3台63MVA双绕组主变压器，4回110kV电缆出线，110kV采用单母线分段接线，其中#2主变双臂进两段母线。每台主变10kV侧带15回电缆出线，远期最终45回出线，10kV采用单母线双分段四段母线接线。根据电网公司相关文件及要求110kV变电站直流系统需按双充双蓄配置，每组蓄电池的负荷按全站总负荷的100%选择。
1.2蓄电池容量选择计算
蓄电池容量选择过程的方法在DL/T5044-2014版新规中已经做了较大的修订，目前主要有两种计算选择方法，即简化计算法和阶梯计算法。在本案例中将采用阶梯计算法进行计算。首先需要根据蓄电池放电终止电压Um查容量换算系数表，即DL/T5044-2014《电力工程直流电源系统设计规程》表C.3-3得相关参数。容量换算系数见表2。第一阶段计算容量，由放电终止电压1.9V查表得KC=1.12，计算得Cc1=KkxI1/Kc=1.4×27.29/1.12=34.11Ah第二阶段计算容量，查表得KC1=0.676，Kc2=0.685，计算得Cc2≥Kk[I1/Kc1+（I2-I1）/Kc2]=1.4×[27.29/0.676+（7.22-27.29）/0.685]=15.5Ah第三阶段计算容量，查表得KC1=0.49，Kc2=0.495，Kc3=0.676，计算得Cc3≥Kk[I1/Kc1+（I2-I1）/Kc2+（I3-I2）/Kc3]=1.4×[27.29/0.49+（7.22-27.29）/0.495+（7.22-7.22）/0.676]=21.2Ah随机负荷计算容量Cr=Ir/Kcr=33.45/1.19=28.1Ah将Cr叠加到Cc2~Cc3中的最大的阶段上，然后与Cc1比较，大者即为蓄电池的计算容量，从而计算得到蓄电池的容量为49.4Ah，取为50Ah。
1.3充电装置选择
根据《电力工程直流电源系统设计规程》DL/T5044—2014附录D规定，本工程采用高频开关电源，容量计算如下：(1)应满足浮充电要求，浮充输出电流应按蓄电池自放电电流与经常负荷电流之和计算。浮充输出电流应按下列公式计算：Ir≥0.01I10+Ijc=0.01×20+(11.8+10.35)=24.15A(10)(2)应满足蓄电池充电要求，充电时蓄电池脱开直流母线，充电输出电流应按下列公式计算：Ir≥(1～1.25)I10=(20～25)A(11)(3)应满足蓄电池均衡充电要求，蓄电池充电时仍对经常负荷供电，均衡充电输出电流应按下列公式计算：Ir=(1～1.25)I10+Ijc=(20～25)+(11.8+10.35)=(42.15～47.15)A(12)其中：Ir为充电装置额定电流(A)；I10为蓄电池10h放电率电流(A)；Ijc为直流系统的计算负荷电流(A)。取上述计算结果较大者作为充电装置的计算电流，即取Ir=47.15A。选用充电设备额定电流为50A。根据N+1原则，充电装置型式及容量为：额定电压220V、(5+1)×10A的充电模块。需要说明的是：若直流电压等级采用DC110V，直流容量理论上应为DC220V容量额的2倍：264.6Ah，此时DC110V直流蓄电池容量应选择300Ah，而根据《电力工程直流电源系统设计规程》DL/T5044—2014第7.2.1规定：阀控式密封铅酸蓄电池容量在300Ah及以上时，应设专用的蓄电池室。因此，在决定直流电源电压等级时应重点关注总平布置，做好协调工作。
1.4蓄电池参数选择
2直流电源系统充电设备选择计算
满足浮充电要求：Ir=0.01I10+Ijc=0.01×30+24.55=24.85（A）满足脱离开直流母线充电要求：Ir=（1.0~1.25）I10=30~37.5（A）满足均衡充电要求：Ir=（1.0~1.25）I10+Ijc=54.55~62.05（A）充电设备的额定输出电压：Ur=nUcm式中Ucm=2.4V，Ur=104×2.4=250（V）高频电源模块配置及数量选择：N=［（1.0~1.25）I10+Ijc］/Ime=3块，Ime单个模块选为额定电流选20A，增加1个附加模块，最终选4块20A充电模块。
结语
随着110kV模块化变电站项目建设的逐步推进，直流电源的技术先进、维护方便、运行安全可靠等技术特点以及经济效益和社会效益正逐步得到体现。本文以国网公司110kV智能变电站模块化建设(2015版)110kV-A3-3方案为分析对象，依据相关技术规程，在保证变电站直流系统的安全、可靠前提下，对蓄电池容量开展配置探讨，旨在为今后模块化智能变电站直流系统建设提供参考。
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论文作者:郑鸣
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/8/30
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