变电站蓄电池容量的选择

1、现在不论是对已运行常规变电站的改造，还是新建的liokv变电站，都是按无人值班模式进行设计、运行,其二次设备大多采用综合自动化系统。而综合自动化系统与常规二次设备的区别就在于它集保护、控制、测量、信号等装置于一体，取消了传统的红、绿灯监视以及中央信号装置，实现了对变电站的“四遥”操作。另外llOkV、35kV断路器目前一般选用SF6断路器，1OkV断路器则选用真空断路器或中置柜，均配置弹簧操作机构。变电站内没有电磁操作机构，而弹操机构的合闸电流远远小于电磁操作机构，因此可以将弹操机构列入控制负荷。这样一来变电站内就没有了动力负荷，全部为控制负荷，其直流系统就可以取消合闸母线，而只设置控制母线。

2、通过上面的简述，可以看出110kV及以下无人值班变电站的直流负荷比常规站要少一些，并且没有什么冲击负荷，因此其蓄电池组的容量应该重新进行计算并确定，而不应依据常规变电站的经验来选择。鉴于各类设计手册上对该部分内容涉及不深，本文就先分析、统计站内各种直流负荷，在此基础上介绍其计算过程。1、负荷分析经常负荷变电站综合自动化系统取消了常规的红绿灯监视、光字牌信号灯、事故信号装置、预告信号装置及闪光装置，只保留简易的信号报警器及通信设备，因此全站主要的直流负荷只有微机保护装置、微机测控装置、安全自动装置、简易的信号报警器。断路器的位置指示一般由各保护装置上的发光二极管完成，同时在后台机上也显示;隔离开

3、关的位置指示一般在后台机上显示。因平时无人值班，所以主控制室内一般不设经常直流照明负荷，而只保留几盏事故照明灯，以备事故处理时照明用。事故负荷主要为照明、信号和继电保护装置等。llOkV变电站一般在主控制室及1OkV配电装置室设置46盏事故照明灯，负荷在1000W左右，事故停电时间按规程规定为lh。实际上现在无人值班变电站一般未装设事故照明切换装置，当事故发生时，事故照明灯并不马上燃亮，而是在操作人员赶到现场后才开始投入，因此按事故照明时间为lh来计算蓄电池容量是满足要求的。变电站一般设置了独立的48V通信电源，配置了专用的蓄电池，因此在统计直流负荷时可以不考虑通信设备负荷情况。变电站内只有远

4、动装置、监控后台不能间断供电，根据湖南省电力工业局无人值班变电站设计技术规定（试行），UPS装置维持不间断供电时间不少于1小时，这样UPS装置宜接在站用220V直流母线上,而不是配置专用蓄电池组。因为配置专用蓄电池组，一则投资较大，二则维护量大，110kV及以下变电站不宜推广。所以事故负荷应计及UPS装置。一般取lkVA就够了。冲击负荷由于变电站内不像发电厂有很多直流油泵、用于厂用电源切换的断路器、厂用电动机、热工保护装置等,而且现在的llOkV、35kV、1OkV断路器一般采用弹操机构，其跳、合闸电流大多在12.5A之间（计算时取2A），因此在事故过程中及事故末期可不考虑随机冲击负荷。事故初

5、期在备自投装置动作投入断路器合闸的同时，可能会有一些负荷支路的断路器跳闸，事故初期负荷要按这些断路器的跳闸电流之和计算，并乘以负荷系数Ku，般取Ku=0.8。2、负荷统计为规范农网llOkV及以下变电站的设计标准，提高设计质量，加快设计进度，最近湖南省电力公司出台了农网llOkV.35kV变电站典型设计方案。下面以一个典型设计为例进行统计，该站规模为:主变压器额定容量为2X31.5MVA,三绕组110/35/10kV;llOkV为4回出线，单母线双刀闸接线;35kV为6回出线，单母线断路器分段接线;10kV为14回出线，2组电容补偿装置，单母线断路器分段接线。11OkV、35kV采用SF6断路

6、器，1OkV采用户外真空断路器或中置柜，所有断路器均配弹操机构。二次设备采用综合自动化系统，所有元件配置微机保护、测控装置等，35kV、1OkV分段断路器配置备自投装置，另外还配置了小电流接地选线装置、低周减载装置、综合测控装置等一些安全自动装置及公用装置。根据GB/T45-94微机线路保护装置通用技术条件第3.7.2款“功率消耗”部分对直流电源回路的要求:当正常工作时，不大于50W;当保护动作时，不大于80W。现在各大厂生产的微机保护、测控装置等直流功耗正常时大多在2540W之间，动作时大多在4060W之间，都能满足上述要求。由于各厂的保护、测控装置等直流功耗大小不一以及断路器三相操作箱无确

7、切负荷资料，为方便计算，下面将110kV线路、变压器的保护装置、测控装置、三相操作箱等统一按正常运行时直流负荷为40W，动作时为60W计算;35kV及以下保护测控装置统一按正常运行时直流负荷为25W，动作时为40W计算;站内其它安全自动装置按正常运行时直流负荷为25W，动作时为40W计算。各类负荷统计方法如下:1、保护装置:各馈线按每回路1个，110kV主变按每台4个；2、测控装置：110kV馈线按每回路1个，110kV主变按每台3个，35kV及以下馈线保护、测控一体化，不单独考虑;3、操作箱：110kV馈线按每回路1个，110kV主变按每台3个;35kV及以下馈线不考虑;4、公用部分:公用测

8、控装置2个，通讯服务器2个，电压切换装置3个、小电流接地选线装置1个、低周减载装置1个、直流系统绝缘监察装置1个，消谐装置24个，简单中央信号，UPS（1kVA）;5、备自投装置:35kV、10kV分段断路器配置备自投装置各1个；6、弹操机构跳、合闸电流按2A计算。1）首先要确定变电站直流负荷的容量及事故放电时间。其中直流容量需考虑经常性负荷，事故负荷，冲击负荷等，统计好负荷容量，又知道直流额定电压（220V居多），便可求出事故放电电流。2）确定蓄电池个数：原则首先按浮充电运行时,直流母线电压为05Un来确定电池个数,Nf=1.05Un/Uf,Uf为单个电池的浮充电压,取2.25V;再根据直流

9、母线允许的最低电压,并计及蓄电池至直流母线间的电压降来校验蓄电池的放电终止电压Ud，应满足Ud0.86Un/Nf。计算Nf=1.05Un/Uf=1.05x220/2.25=102.7,取104个。Ud0.86Un/Nf=0.86x220/104=1.82V，取1.85V。蓄电池容量的计算用电流换算法计算,根据直流负荷统计表绘出直流放电负荷曲线。按电力工程直流系统设计手册第4章第4.5节图4-5(a)“容量换算系数曲线”确定容量换算系数Kc。Krel=KtxKaxKr式中：Krel为可靠系数,一般取1.4;Kt为温度修正系数,一般取1.10;Ka为老化系数,一般取1.10;Kr为裕度系数,一般取

10、1.15;再根据具体放电负荷曲线计算容量第六节所用电、直流系统及主控室一、所用电接线变电所所用电属于确保供电负荷，提高所用电供电可靠性的措施如下：对于容量在60MVA及以上或枢纽变电所采用两台所用变供电。两台所用变分别接至变电所最低一级电压母线或独立电源上，并装设备用电源自接装置。对于采用复式整流、电容储能等整流电源代替蓄电池时，其交流供电电源由两种不同电压等级取得电源，并装设备用电源自接装置。能可靠地利用所外380V电源备用时，需2台所变的变电所可装一台所变。采用强迫油循环水冷却主变或调相机，变电所装设两台所用变。对于310kV有旁路母线且变电所只有一台所用变压器时，该变压器与旁路断路器分别

11、接至两段母线上。对无人值班的变电所，一般采用两台能够自动接入的所用变。对中小型变电所及有人值班的变电所，一般采用一台所用变，其容量一般为20kVA。所用变压器一般高压侧采用熔断器，为了满足用户侧电压质量要求，故宜采用6.3kV或10.5kV的所用变。所用变压器低压侧采用380/220V中性点直接接地的三相四线制，动力和照明公用一个电源，所内一般设置检修电源。本次设计在10kVI至II段母线上分别接一台700/160/10kVA、10/0.4kV接地变压器、低压侧为Y0接线、正常运行时供给380/220V站用电源。在35kV有双向供电线路上接一台100kVA/35kV线路干式所用变一台，作为备用

12、电源。当全站失压后，由35kV带电线路反供35kV所用变。三台所用变互为闭锁自投。所用电源接至五块所用电屏上，供给全所用电。所用电接地线能满足三台接地变分列运行及备用电源自动投入方式运行。所用变容量为160kVA，由于接地变压器(曲折变)一、二次容量比不宜过大，其低压侧一旦发生短路可烧坏接地变，故二次容量选160kVA为宜。所用电380/220V母线采用单母线分段接线，三相四线制，中性点直接接地系统。所用屏布置在二次室内。二、直流系统直流系统主要是指变电所中的直流蓄电池组，其使用目的是：用于控制、信号、继电保护和自动装置回路操作电源，也用于各类断路器的传动电源以及用于直流电动机拖动的备用电源。本次设计直流系统采用智能高频开关电源系统。蓄电池采用2X100AH免维护铅酸蓄电池，单母线分段接线，控制母线与合闸母线间有降压装置。直流屏两面，电池屏两面。该型直流系统是模块化设计，N+1热备份;有较高的智能化程度，能实现对电源