长泰站直流系统蓄电池容量计算

长泰站直流系统蓄电池容量计算

张京涛  杨峰

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摘要：本文以1000kV长泰变电站直流系统为例，简述特高压变电站两套直流系统蓄电池部分的计算与选择。

关键词：变电站，直流系统，蓄电池容量计算

0 引言

变电站中给控制、信号、保护、自动装置等设备供电的电源称为操作电源。操作电源有直流和交流两种，操作电源要求有高度的可靠性和稳定性，电源容量和电压质量应保证在最严重的事故情况下设备的正常工作。在变电站中应用的直流操作电源系统有电容储能式、复式整流式和蓄电池组等几种方式。经过多年实践证明，蓄电池组直流操作电源具有其他方式不可比拟的优势，在变电站中得到普遍应用。

在实际应用中，普遍采用蓄电池组直流操作电源及UPS交流操作电源为整座变电站提供操作电源，其中UPS交流操作电源又是从蓄电池组直流操作电源逆变而来；整座变电站的操作电源均由蓄电池组直流操作电源直接或间接提供，由此可见，直流电源系统是十分重要的。

1000kV变电站相较于电压等级更低的500kV或220kV变电站而言，其站区更大，导致直流供电电缆过长，压降更大，因此1000kV变电站普遍采用双套直流系统。

1工程简介

长泰1000千伏变电站新建工程，位于福建省漳州市长泰区坂里乡丹岩村，本期新建2组3000兆伏安主变压器，1000千伏出线2回（至榕城），500千伏出线6回（至五峰、集美、厦门各2回），2组480兆乏高压并联电抗器，2组240兆乏低压并联电抗器和2组210兆乏低压并联电容器。1000千伏侧采用二分之三接线形式，500千伏侧采用带分段的二分之三接线形式。

2直流负荷统计

蓄电池的容量统计按照变电站最终建成的规模计算，根据《DL/T 5044-2014 电力工程直流电源系统设计技术规程》第4.2.2-5条，1000kV变电站全站事故停电时间应按2h计算。

根据DL/T 5044-2014第3.3.1-9条，1000kV变电站宜按直流负荷相对集中配置两套直流电源系统，每套直流电源系统装设两组蓄电池。本工程配置两套直流电源系统，并根据两套直流系统供电范围分别统计负荷。

经过与设备厂家问询沟通，各套直流系统负荷统计如表1、表2。

3 直流系统参数确定

3.1直流系统标称电压选择

根据《DL/T 5044-2014》3.2.1 1、2、3、4条：长泰站直流系统标称电压选取DC 220V。

3.2直流系统最低电压

根据《DL/T 5044-2014》3.2.4条：长泰站事故末期直流系统出口电压不得低于系统标称电压87.5%。

因此，长泰站系统最低电压为220V×87.5% = 192.5V

3.3直流系统单体蓄电池选择

根据《DL/T 5044-2014 电力工程直流电源系统设计技术规程》6.1.1、2条：长泰站采用阀控式铅酸蓄电池（贫液）（单体2V），其浮充电压按2.23V考虑。浮充运行时保证直流母线电压为额定电压的105%计算：

n=1.05×（220/2.23）=103.59

取n=104。因此，长泰站蓄电池数量按104只配置；单体蓄电池放电末期终止电压为192.5V/104 = 1.85V。

3.4蓄电池容量计算

（1）计算方法：采用阶梯计算法；

（2）参数选取：Kc、Kcn及KCR值按《DL/T 5044-2014》附表C.3-3“阀控式密封铅酸蓄电池（贫液）（单体2V）的容量选择系数表”选择，Kk:可靠系数: 1.40。

（3）第一套直流系统：

第一阶段计算容量：

第二阶段计算容量：

；

第三阶段计算容量：

；；

随机负荷容量：

蓄电池计算容量为：

第一套直流系统选择蓄电池标称容量为800Ah。

（4）第二套直流系统计算过程略去，只列出结果：

第一阶段计算容量：

第二阶段计算容量：

第三阶段计算容量：

随机负荷容量：

蓄电池计算容量为：

第二套直流系统选择蓄电池标称容量为800Ah。

3.5充电装置形式及容量选择

3.5.1.充电装置额定电流

根据《DL/T 5044-2014》6.2.2充电装置额定电流的选择应符合以下规定：

（1）满足浮充电要求，其浮充电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：

Ir ≥ 0.01I10 + Ijc=0.01 × 80 ＋ 62.73 = 63.53（A）

（2）满足蓄电池充电要求，蓄电池脱开直流母线充电时，铅酸蓄电池应按1.0I10 ~ 1.25I10选择，本工程采用1.25，则：

Ir  = 1.25I10= 1.25 × 80 = 100（A）

（3）满足均衡充电要求，蓄电池同时还向经常负荷供电时，铅酸蓄电池应按1.0I10 ~ 1.25I10并叠加经常负荷电流选择，本工程采用1.25，则：

Ir  = 1.25I10 + Ijc = 1.25 × 80 ＋ 62.73 = 162.73（A）

取上述计算结果较大者作为充电装置的计算电流Ic=162.73 (A)

3.5.2.充电装置的输出电压

Ur = nUcm=104 × 2.4 = 249.6（V）

式中：n—蓄电池个数，取104；

Ucm—充电末期每个电池电压，阀控式铅酸贫液蓄电池取2.40V。

3.5.3.高频开关整流模块配置和数量选择

根据《DL/T 5044-2014》附录D.2.1方式2，模块选择方法如下：

单个模块额定电流Ime取40A：取。本工程配置5台高频开关整流模块。

4 结语

1000kV变电站与500kV变电站相比站区更大，设备更多，双套直流系统在计算量上相比单套直流系统增加了一倍，但双套直流系统的引入，能缓解供电半径过大问题。本文中双套直流系统为按照电压等级划分供电区域，在今后的实践中，亦可采用按照主变划分的方法，使两套直流系统负荷分布更加均匀。

参考文献

1、电力规划设计总院. 电力工程直流电源系统设计技术规程[M]. 第一版. 中国计划出版社, 2015.12.

2、中国电力工程顾问集团有限公司, 中国能源建设集团规划设计有限公司. 电力工程设计手册 变电站设计[M]. 第一版. 北京:中国电力出版社, 2019.4.