摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，人们的生活质量在不断的提高，对于电力的需求在不断的加大，直流系统在变电站系统中作用至关重要，直流系统的稳定可靠，可以为电网的安全、稳定、连续运行提供一个有效保障。直流系统主要由蓄电池组、充电装置和直流馈线屏等设备组成。在变电站直流系统的电气设计中主要难点有：对变电站中直流负荷进行准确的分类；对每类直流负荷的大小精确统计；确定直流蓄电池组的容量等。本文以某110KV变电站为例，就以上难点进行论述，提供了一个可靠解决以上难点的方法。
关键词：直流操作系统;蓄电池容量
引言
变电站直流系统中蓄电池组具有非常重要的应用价值，如果直流系统在工作过程中发生失电问题，此时处于备用浮充电状态下的蓄电池组能够为直流系统提供相应电能，避免发生直流系统工作异常情况，所以工作人员需要对蓄电池组的应用效果加强关注，针对应用期间出现的问题，可以制定有效的运维策略，在蓄电池组应用期间进行强效的运维处理，确保蓄电池组的备用电源价值能够有效发挥出来。
1直流负荷统计
以某无人值守110kV变电站典型设计为例，该站直流系统标称电压110V，采用直流控制与动力负荷合并的一组蓄电池供电。蓄电池拟选用阀控式密封铅酸蓄电池、贫夜单体2V、放电终止电压为1.85V。无人值守变电站，全站交流电源事故停电时间按2h计算。变电站直流负荷包括信号、控制与保护装置2kW，监控系统1kW，智能装置0.5kW，断路器跳闸3kW，断路器自投5kW，恢复供电断路器合闸5kW，交流不停电电源2kW，应急照明1kW，氢密封油泵20kW，DC/DC变换装置1.3kW。为简化计算过程，略去部分负荷，仅对部分负荷容量进行统计调整。按直流负荷统计表有：经常负荷电流Ijc=31.26A；初期1min冲击电流I1min=404.1A；事故放电时间持续负荷电流I0.5h=I1.0h=I1.5h=I2h=196.8A；随机5s负荷电流I5s=45.5A。
2蓄电池组容量分析计算
2.1蓄电池个数计算
蓄电池组在正常浮充电方式下，直流母线电压应为直流系统额定电压的105%，其他运行方式下直流母线电压不应超出直流用电设备所允许的电压波动范围为87.5%-112.5%额定电压。（1）按浮充电运行时选择电池个数：n=1.05*Ue/Uf=1.05*220/2.23=103.5874Uf为每个蓄电池浮充电压，取2.23V蓄电池数取整，n=104。（2）按均衡充电运行，校验母线电压：n<=112.5%Un/Uc=112.5%220/2.33=106.223式中Uc为每个蓄电池均充电压，取2.33V蓄电池数按均衡充电运行校验满足要求。（3）母线电压校验：按事故放电情况下运行n>=87.5%Un/Um=102.94，满足要求Um为每个蓄电池均充电压，取1.87V根据以上计算和校验，确定蓄电池104节。
2.2简化计算法选择蓄电池容量
(1)初期(1min)冲击蓄电池10h放电率计算容量:Ccho=1．4×143．43÷1．24=161．94Ah。(2)第一阶段计算容量:C1=1．4×134．33÷0．78=241．1Ah。(3)第二阶段计算容量:C2=1．4×［134．33÷0．54+(134．33－134．33)÷0．78］=348．3Ah。(4)第三阶段计算容量:C3=1．4×［134．33÷0．344+(134．33－134．33)÷0．428+(16．16－134．33)÷0．54］=240．3Ah。(5)随机负荷计算容量:Cr=13．64÷1．34=10．2Ah。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆将随机负荷计算容量叠加到C2后容量为358．5Ah，与初期(1min)冲击蓄电池10h放电率计算容量比较，取较大值，即蓄电池计算容量为358．5Ah。因此，蓄电池容量选择400Ah。
2.3高频开关电源模块数量确定
高频开关电源模块额定电流的选择应满足均衡充电要求，即蓄电池充电时仍然对经常负荷供电。
Ir=1.25*I10+Ijc=1.25*200/10+10.13=35.13n1=Ir/Ime=35.13/10=3.513≈4其中Ime=10，为单个模块的额定电流。n=n1+n2=4+1=5n2=1为附加模块，防止一个模块故障时影响整个充电装置。根据以上计算结果，本变电站直流充电装置配置额定电流为10A的高频开关电源模块5个，满足蓄电池的充电要求。
2.4阀控蓄电池组
首先，在日常运行管理方面，在该环节要求工作人员可以根据变电站直流系统工作时使用的电池组具体情况，明确进行阀控蓄电池组运行管理的具体内容，主要涉及蓄电池组端电压、电池外观受腐蚀情况、环境温度、电池渗液、电池组内阻、电池连接螺丝松动与否情况、蓄电池柜卫生等情况的管理，工作人员每天均要就以上内容，对阀控蓄电池组作以严格且系统的检查，并将检查结果与处理方法全部记录于蓄电池组运维管理记录表中，方便工作人员在之后进行蓄电池组运维时能够结合以往的电池组问题处理实际情况，进行相关问题的妥善处理。其次，在维护管理方面，开展阀控蓄电池组的维护工作时，则需要工作人员结合此类蓄电池组以往应用期间多会出现问题的区域，进行隐患问题的再次检查，其中，极柱与安全阀的酸雾问题、蓄电池阀控壳体工作异常问题为重点检查内容，如果有问题则需要工作人员第一时间进行问题解决与故障排除处理，其中针对酸雾大量溢出问题，要求工作人员可以先对出现酸雾侵蚀的极柱、安全阀等部位进行清洁，待不存在腐蚀物后，可以使用凡士林进行涂抹处理，以此有效防止酸雾对于阀控蓄电池组的相关部件所致的不良影响发生。
2.5阶梯计算法选择蓄电池容量
阶梯计算法负荷统计与简化计算法中负荷统计略有不同，即阶梯计算法中I1等于简化计算法中Icho，阶梯计算法中I2等于简化计算法中I1，阶梯计算法中I3等于简化计算法中I2，阶梯计算法中I4等于简化计算法中I3，随机负荷相同。(1)第一阶段计算容量:C1=1．4×143．43÷1．24=161．94Ah。(2)第二阶段计算容量:C2=1．4×［143．43÷0．78+(134．33－143．43)÷0．80］=241．5Ah。(3)第三阶段计算容量:C3=1．4×［143．43÷0．54+(134．33－143．43)÷0．558+(134．33－134．33)÷0．78］=349Ah。(4)第四阶段计算容量:C4=1．4×［143．43÷0．344+(134．33－143．43)÷0．347+(134．33－134．33)÷0．428+(16．16－134．33)÷0．54］=240．7Ah。(5)随机负荷计算容量:Cr=13．64÷1．34=10．2Ah。将随机负荷计算容量叠加到C3后容量为359．2Ah，与第一阶段计算容量比较，取较大值，即蓄电池计算容量为359．2Ah。因此，蓄电池容量选择400Ah。
结语
在变电站直流电源系统的设计工作中，重点是确定蓄电池容量的大小，而计算蓄电池容量的前提条件就是对变电站的直流负荷进行准确的分类并确定每类负荷的大小。本文以某110kV变电站为例，阐述了一个变电站直流负荷分类、确定每类负荷的大小方和计算直流蓄电池组容量的方法，对于变电站直流电源系统的设计具有一定的借鉴作用。
参考文献：
[1]汪太平,陈雪,文东山.500kV无人值班变电站直流电源容量配置的改造方法[J].电力科学与技术学报,2014,04:101-105.
[2]电力规划设计总院.电力工程直流电源系统设计技术规程.北京:中国计划出版社,2014.
论文作者:赵岩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/22
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