何智康
（中国南方电网综合能源有限公司）
摘要：随着国内设计企业技术实力的提高，越来越多的参与国外发电工程设计，设计中遇到较普遍的便是因设计标准和习惯不同而产生的问题。本文结合笔者以前国外发电工程设计的经验，简要阐述国外发电工程直流系统蓄电池组选型计算需注意的问题。
关键词：蓄电池组；选型计算
随着国内设计企业技术实力的提高，越来越多的参与国外发电工程设计，设计中遇到较普遍的便是因设计标准和习惯不同而产生的问题。因此有必要从设计标准和习惯上注意国内外工程直流系统蓄电池组选型计算的差异。
1.标准使用情况介绍
国内工程直流系统蓄电池组选型计算的依据是《电力工程直流系统设计技术规程》（DL/T 5044-2004）[1]，（以下简称直流规程），但目前国外业主对国内设计标准、规程规范的认可度不高，故采用直流规程计算较难通过国外业主的审批。因此国外工程设计应使用IEC或IEEE等国际认可的通用设计标准，而IEC没有针对蓄电池选型计算的标准，故国外工程蓄电池选型计算主要采用IEEE标准。
2.直流系统蓄电池组选型计算的流程
2.1.直流系统的额定系统电压
在不考虑通讯和仪表专用直流系统的情况下，直流系统一般分为控制用直流系统和动力用直流系统。“对于控制负荷，一般电流较小，宜采用110V”；“动力负荷的功率一般较大，供电距离较长，采用110V电压时，电缆截面较大，投资增加，通过技术经济比较，采用220V较好” [1]。因此国内电厂直流系统一般有110V（控制）和220V（动力）两套直流系统。“在正常运行情况下，直流母线电压应为直流系统标称电压的105%；在均衡充电运行情况下，直流母线电压应该满足如下要求：
1.专供控制负荷的直流系统，应不高于直流系统标称电压的110%；
2.专供动力负荷的直流系统，应不高于直流系统标称电压的112.5%；
3.对于控制负荷和动力负荷合并供电的直流系统，应不高于直流系统标称电压的110%。
在事故放电情况下，蓄电池组出口端电压应满足如下要求：
1.专供控制负荷的直流系统，应不低于直流系统标称电压的85%；
2.专供动力负荷的直流系统，应不低于直流系统标称电压的87.5%；
3.对于控制负荷和动力负荷合并供电的直流系统，宜不低于直流系统标称电压的87.5%”[1]
对于国外项目，根据《IEC Standard Voltages》（IEC 60038-2002-07）[3]和笔者经验，多为全厂统一直流系统电压至220V或110V[3]。少数地区和国家，或仍采用125V或250V[3]。根据《IEEE Standard for Relays and Relay system Associated with electric Power Apparatus》（IEEE C37.90-2005）[5]表4：当直流系统额定电压110V，最大系统电压应不超过123V；当直流系统额定电压220V时，最大系统电压应不超过246V；如果合同无指定，则根据（IEEE C37.90-2005）[5]5.4.2.1：直流系统最低电压应不低于系统额定电压的80%。
2.2.确定蓄电池型式
国内“大型和中型发电厂、220kV及以上变电所和直流输电换流站宜采用防酸式铅酸蓄电池或阀控式密封铅酸蓄电池。小型发电厂及110kV变电所宜采用阀控式密封铅酸蓄电池，防酸式铅酸蓄电池，也可以采用中倍率镉镍碱性蓄电池。35kV及以下变电所和发电厂辅助车间宜采用阀控式密封铅酸蓄电池，也可采用高倍率镉镍碱性蓄电池。”[1]
除业主指定外，国外工程一般均使用防酸式铅酸蓄电池或阀控式密封铅酸蓄电池，和直流规程[1]要求一致。因防酸式铅酸蓄电池有酸性液体和气体泄漏的可能，而且需要定期加水，故使用防酸式铅酸蓄电池时需要注意电池组的布置和房间的防酸处理。
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国内外工程使用铅酸蓄电池较为普遍，本文后面均以铅酸蓄电池为例进行说明。
2.3.计算蓄电池个数并确定系统的终止放电电压
依据直流规程附录B：“蓄电池个数选择：按浮充电运行时，直流母线电压为1.05选择蓄电池个数：
（2-1）
：系统额定电压；
：单体蓄电池浮充电压；
根据蓄电池个数及直流母线电压允许的最低值选择单体蓄电池事故放电末期终止电压。
对于控制负荷：；（2-2）
对于动力负荷：；（2-3）
对于控制负荷和动力负荷合并供电：
单体蓄电池浮充电压应根据实际产品参数选取，若无产品资料时可参照直流规程7.1.2[1]的参考值选取。
而《IEEE Recommended Practice for Sizing Lead-Acid Batteries for Stationary Applications》（IEEE 485-1997）[4]和《IEEE Recommended Practice for the Design of DC Auxiliary Power Systems for Generating Stations》（IEEE 946-2005）[2]根据直流系统结构和运行方式有不同的计算方法。
1）若均充电时蓄电池组依然连接着负荷，蓄电池个数：
（2-4）
：直流系统允许最高电压；
：单体蓄电池均充电压；
2）若均充电时蓄电池组与负荷连接断开，蓄电池个数：
（2-5）
：单体蓄电池浮充电压；
：直流系统额定电压
算法充分考虑系统的结构形式和运行模式，选取合适的公式进行计算，系统放电终止电压可以根据合同要求或者不低于80%系统额定电压确定。
2.4.负荷统计
国内工程根据直流规程第5章，直流负荷按功能分类、性质分类等要求进行负荷统计，负荷放电时间按照表5.2.3进行考虑，负荷系数应按照表5.2.4规定的进行计算和统计。
国外工程按照（IEEE 485-1997）[4]要求进行负荷统计，负荷分类与直流规程5.1.2的分类一致，均划分为经常负荷、事故负荷和冲击负荷三种。但IEEE 485-1997并没有对负荷放电时间做具体明确规定，实际工程应根据合同规定或者负荷运行要求分别统计。IEEE 485-1997里也没有负荷系数这一参数，系统应按照最严重负荷情况考虑，这点和直流规程有很大区别，使得用IEEE 485-1997计算得到的蓄电池容量比用直流规程计算得到的蓄电池容量大很多。
2.5.蓄电池容量选择计算
直流规程提供了两种计算蓄电池容量的方法，分别是B.2.1的电压控制法（亦称容量换算法）及B.2.2的阶梯计算法（亦称电流换算法）。IEEE 485-1997仅提供了一种计算方法，就是直流规程B.2.2的阶梯计算法。虽然计算方法都是一样的，但是计算中间的部分系数取值需要注意。直流规程在计算阶段容量时需要考虑一固定的可靠系数KK=1.4。而IEEE 485-1997并没有可靠系数，取而代之的是环境温度校正系数、设计冗余系数和蓄电池老化系数三个系数。也就是说，根据实际工程蓄电池组所处环境不同、所考虑的冗余量不同、所采用的蓄电池质量不同，计算得到的容量也会不同。这也是采用直流规程和IEEE 485-1997所计算得到蓄电池容量不一致的另一个重要原因。
3.综述
由第二章的比较和分析，我们便发现了直流规程和IEEE 485-1997在蓄电池容量选型计算上的不同要求。个人认为，直流规程根据我国的实际情况，结合国内各发电厂多年的运行经验，提供了一套简捷、方便的办法用于直流系统蓄电池容量选型计算。而IEEE 485-1997对直流系统可能遇到的各种形式、环境、运行工况等都分别作了考虑和给出相关规定，比直流规程更详尽、适用面更广、可操作性更强。
因此针对不同地域或者不同要求的工程，应该选用合适的规程或标准进行蓄电池容量计算，应避免在国外项目采用直流规程计算造成蓄电池容量偏小不能通过业主方审查的情况，也应避免在国内工程采用IEEE 485-1997计算造成蓄电池容量偏大、增加设备投资、降低技术经济型的情况。
参考文献
[1]DL/T 5044-2004《电力工程直流系统设计技术规程》
[2]IEEE 946-2005《IEEE Recommended Practice for the Design of DC Auxiliary Power Systems for Generating Stations》
[3]IEC 60038-2002-07 《IEC Standard Voltages》
[4]IEEE 485-1997《IEEE Recommended Practice for Sizing Lead-Acid Batteries for Stationary Applications》
[5]IEEE C37.90-2005《IEEE Standard for Relays and Relay system Associated with electric Power Apparatus》
论文作者:何智康
论文发表刊物:《电力设备》第02期供稿
论文发表时间:2015/9/21
标签：蓄电池论文; 系统论文; 负荷论文; 电压论文; 规程论文; 容量论文; 系数论文; 《电力设备》第02期供稿论文;