直流負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及容量計(jì)算

直流負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及容量計(jì)算
云南省昭通昭電實(shí)業(yè)有限公司 汪杰
摘要：通過實(shí)例計(jì)算，變電站蓄電池容量的計(jì)算，應(yīng)以所內(nèi)直流負(fù)荷為依據(jù)，而無人
值班變電站直流負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)不能簡單的照搬設(shè)計(jì)手冊，而應(yīng)該對站內(nèi)設(shè)備直流功耗進(jìn)行詳盡
分析、統(tǒng)計(jì)，以確定蓄電池容量。
關(guān)鍵詞：110 kV無人值班變電站；直流負(fù)荷；蓄電池容量計(jì)算
中圖分類號：TM764.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1003-0867(2007)03-0013-02
安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、降低造價(jià)是110 kV無人值班變電站的發(fā)展方向。隨著無人值班
變電站模式的推廣，變電站大多按照無人值班模式設(shè)計(jì)，其中蓄電池的選擇及容量計(jì)算出現(xiàn)
新的問題。由于在各類設(shè)計(jì)手冊中有關(guān)蓄電池選型和容量計(jì)算問題論述不多，設(shè)計(jì)過程中對
負(fù)荷統(tǒng)計(jì)和計(jì)算方式，大多參照傳統(tǒng)方式統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，而110 kV無人值班變電站，由于現(xiàn)
場監(jiān)測設(shè)施的取消或減少、各類高新技術(shù)設(shè)備的投入使用，直流負(fù)荷明顯比常規(guī)站減少，因
此，確定蓄電池組的容量時(shí)，應(yīng)該對站內(nèi)設(shè)備直流功耗進(jìn)行詳盡分析和統(tǒng)計(jì)，盲目照搬設(shè)計(jì)
手冊或依據(jù)常規(guī)變電站的經(jīng)驗(yàn)選擇，則會增加不必要的投資。為此，通過實(shí)例計(jì)算，針對
110 kV無人值班變電站直流負(fù)荷分析、統(tǒng)計(jì)及蓄電池容量計(jì)算方式進(jìn)行說明。
1 負(fù)荷分析
直流負(fù)荷按功能分類，可分為控制負(fù)荷和動力負(fù)荷；按負(fù)荷性質(zhì)分類，可分為經(jīng)常負(fù)
荷、事故負(fù)荷和沖擊負(fù)荷。現(xiàn)按直流負(fù)荷性質(zhì)分類方法，對 110 kV無人值班變電站直流負(fù)
荷進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)。
1.1 變電站規(guī)模實(shí)例
變電站規(guī)模為主變壓器額定容量為2×40 MVA，三繞組110/35/10 kV；110 kV為4回
出線，單母線斷路器分段接線; 35 kV為8回出線，單母線斷路器分段接線；10 kV為12回
出線，2組電容補(bǔ)償裝置，單母線斷路器分段接線。110 kV采用SF6斷路器， 35 kV 、10
kV采用戶內(nèi)真空斷路器，所有斷路器均配彈簧操作機(jī)構(gòu)。二次設(shè)備采用綜合自動化系統(tǒng)，
所有元件配置微機(jī)保護(hù)、測控裝置。35 kV、10 kV分段斷路器配置備用自投裝置，另外還
配置了小電流接地選線裝置、低周低壓減載裝置、綜合測控裝置等一些安全自動裝置及公用
裝置。
1.2 經(jīng)常負(fù)荷
要求直流電源在正常和事故工況下，可靠供電的負(fù)荷稱為經(jīng)常負(fù)荷。
110 kV無人值班變電站主要的直流負(fù)荷有微機(jī)保護(hù)裝置、微機(jī)測控裝置、安全自動裝
置、簡易的信號報(bào)警器。
1.3 事故負(fù)荷在變電站交流電源消失后，全站停電狀態(tài)下，必須由直流電源供電的負(fù)荷稱為事故負(fù)
荷。
110 kV無人值班變電站事故負(fù)荷，主要為照明和各類裝置負(fù)荷。變電站在主控制室及
10 kV、35kV配電裝置室設(shè)置6～8盞事故照明燈，每盞50 W。裝置負(fù)荷按110 kV母線保
護(hù)動作，引起110kV側(cè)失壓，低周低壓減載裝置動作，35 kV、10 kV有源線路動作跳閘統(tǒng)
計(jì)。
站內(nèi)設(shè)置了獨(dú)立的48 V通信電源，配置了專用的蓄電池，因此在統(tǒng)計(jì)直流負(fù)荷時(shí)，不
考慮通信設(shè)備負(fù)荷情況。
1.4 沖擊負(fù)荷
沖擊負(fù)荷主要有事故初期和過程沖擊負(fù)荷， 110 kV、35 kV、10 kV斷路器采用彈簧操
作機(jī)構(gòu)，其跳、合閘電流大多在1～2.5 A之間（計(jì)算時(shí)取2 A），因此不再考慮事故過程中
的隨機(jī)沖擊負(fù)荷。主要統(tǒng)計(jì)事故初期沖擊負(fù)荷。
站內(nèi)無直流油泵電動機(jī)，事故初期沖擊負(fù)荷主要由備用自投裝置動作，投入斷路器合
閘的合閘電流，以及在備用自投裝置動作投入斷路器合閘的同時(shí)，可能會有一些負(fù)荷支路的
斷路器跳閘，事故初期負(fù)荷按這些斷路器的跳閘電流之和計(jì)算，并乘以負(fù)荷系數(shù)Ku，取Ku =
0.85。
2 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)
2.1 計(jì)算依據(jù)
根據(jù)《35 kV～110 kV無人值班變電站設(shè)計(jì)規(guī)程》規(guī)定，蓄電池組的容量，應(yīng)滿足下列
要求：
·全所事故停電2 h的放電容量；
·事故放電末期最大沖擊負(fù)荷的容量。
事故照明不設(shè)自投，事故照明燈在維修人員到達(dá)現(xiàn)場后開啟，按1 h計(jì)算。
《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊》中列出了微機(jī)型控制保護(hù)裝置負(fù)荷參考值：正常工作
時(shí)10～35 kV線路為80 W、110 kV線路為150 W、110 kV變壓器為200 W；動作時(shí)10～35
kV線路為200 W；110 kV線路為300 W、110 kV變壓器為400 W。而根據(jù)GB/T 15145-94
《微機(jī)線路保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》“功率消耗”部分對直流電源回路的要求：當(dāng)正常工作時(shí)，
不大于50 W；當(dāng)保護(hù)動作時(shí)，不大于80 W。同時(shí)，現(xiàn)在各大廠生產(chǎn)的微機(jī)保護(hù)、測控裝置
等直流功耗都遠(yuǎn)低于GB/T 15145-94《微機(jī)線路保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》所提要求。由于各
廠的保護(hù)、測控裝置的直流功耗大小不一，以及斷路器三相操作箱無確切負(fù)荷資料，通過查
閱相關(guān)廠家產(chǎn)品資料，同時(shí)對運(yùn)行中的110 kV變電站直流功耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，微機(jī)保護(hù)
測控裝置等按運(yùn)行時(shí)25 W，動作時(shí)為50 W計(jì)算。
2.2 經(jīng)常負(fù)荷統(tǒng)計(jì)經(jīng)常負(fù)荷統(tǒng)計(jì)如表1所示。
2.3 事故負(fù)荷統(tǒng)計(jì)
事故照明負(fù)荷
P = 1000 W I = 4.55 A
m m
裝置負(fù)荷
P = 600 W I = 2.73 A
bs bs
2.4 直流負(fù)荷統(tǒng)計(jì)
直接負(fù)荷統(tǒng)計(jì)如表2如示。
3 蓄電池容量計(jì)算
直流系統(tǒng)主接線采用單母線接線，母線電壓為220 V，蓄電池選擇閥控式密封鉛酸蓄電
池，不帶端電池，單體電壓2 V，組合安裝，組件電壓12 V。
3.1 計(jì)算原則
按浮充電運(yùn)行時(shí)，直流母線電壓為1.05Un來確定電池個(gè)數(shù)
N = 1.05U /U
f n f式中 U ——直流系統(tǒng)額定電壓；
n
U——單個(gè)電池組件的浮充電壓，取13.5V。
f
根據(jù)直流母線允許的最低電壓，并計(jì)及蓄電池至直流母線間的電壓降，來校驗(yàn)蓄電池
的放電終止電壓Ud，應(yīng)滿足
U ≥ 0.86 U /N
d n f
3.2 蓄電池個(gè)數(shù)及終止電壓計(jì)算
蓄電池個(gè)數(shù) N= 1.05U /U = 17.1 個(gè)，取18個(gè)。
f n f
終止電壓 U ≥ 0.86×220/18 = 10.51 V ， 取10.8 V。
d
3.3 蓄電池容量計(jì)算
目前國內(nèi)常用的蓄電池計(jì)算方法有兩種；一種為容量換算法；另一種為電流換算法（亦
稱階梯負(fù)荷法）。
照搬設(shè)計(jì)手冊或依據(jù)常規(guī)變電站的經(jīng)驗(yàn)，直流負(fù)荷需要蓄電池容量在150～200 Ah之
間的110 kV無人值班變電所，通過對站內(nèi)直流負(fù)載的詳細(xì)分析和統(tǒng)計(jì)，選擇額定容量C10 =
65 Ah的閥控式密封鉛酸蓄電池即可滿足要求。同時(shí)，隨著各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，110 kV無人值
班變電站直流負(fù)載呈下降趨勢。
參考文獻(xiàn)