變電站直流系統(tǒng)方案設計書

1、在變電站中廣泛采用的直流控制電源是由蓄電池組和充電裝置等設備構(gòu)成，是一種在正常和事故狀態(tài)下都能保持可靠供電的直流不停電電源系統(tǒng)。交流控制電源通常是采用由蓄電池組、充電裝置和逆變裝置構(gòu)成的交流不停電電源系統(tǒng)，即UPS。通信電源是由模塊化的通信專用DCDC變換器，它是從站內(nèi)直流控制電源系統(tǒng)的蓄電池組取得直流電，經(jīng)高頻 控制電源。48 V變換輸出滿足通信設備要求的從90年代開始的變電站綜合自動化技術(shù)的推廣應用，對直流系統(tǒng)提出了更高的技術(shù)要求。近年來直流系統(tǒng)的技術(shù)和設備發(fā)展迅速，閥控鉛酸蓄電池、智能型高頻開關(guān)充電裝置等， 具有安全可靠、技術(shù)先進和性能優(yōu)越等特點，促進了直流系統(tǒng)的發(fā)展。以下就變電站設計中

2、對直流系統(tǒng)設計有直接影響的因素和變電站直流系統(tǒng)設計方案的選擇 變電站為例設計的變電站直流系統(tǒng)設計。220KV進行探討。本文便是以 變電站直流系統(tǒng)功能及重要性為供給繼電保護、控制、信號、計算機控制、事故照明、交流不間斷電源等直流負荷供電，220500 kV變電站應裝設由蓄電池等供電的直流系統(tǒng)。直流系統(tǒng)的供電負荷極為重要，對供電的可靠性要求也較高。直流系統(tǒng)的可靠是保障變電站安全運行的決定性條件之 一。 目前，變電站的直流相對比較復雜，電源容量需求比較大，因此直流系統(tǒng)所需要費用亦比較高，少則幾萬，多則幾十萬人民幣，并且由于運行環(huán)境、維護工作等方面的原因，蓄電池組的壽命亦有所限制，難以達到設計壽命，通

3、常壽命在58年左右，比設計壽命少約40以上。若蓄電池質(zhì)量、運行環(huán)境、日常維護等不當則35年蓄電池組容量則急劇下 降，難以滿足設備安全生產(chǎn)運行，給變電站的安全生產(chǎn)帶來極大隱患。 直流電源系統(tǒng)在變電站中具有以下重要作用。 (1)變電站的直流電源是全站作為控制、信號、繼電保護的操作電源，也是重要設備的保安電源及事故照明電源。監(jiān)視和維護直流設備的完好性對變電站以及整個電力系統(tǒng)的安全 可靠運行十分重要。 (2)各類變電站直流電源系統(tǒng)必不可少。對于不同電壓等級的變電站往往設計不同電壓的 直流輸出，以滿足設備運行的需要。 (3)在變電站中，直流電源系統(tǒng)應滿足各類負荷中雙重化配置的要求。在變電站內(nèi)由于被控制設

4、備多，提高直流網(wǎng)絡的安全可靠性至關(guān)重要。一個變電站的直流控制回路十分龐 大，所以網(wǎng)絡是否清晰和具有獨立性亦十分重要。 (4)閥控密封式鉛酸蓄電池和高頻開關(guān)整流電源(本設計中應用到)在直流系統(tǒng)中的應用可 提高直流電源系統(tǒng)的安全可靠性，降低直流系統(tǒng)設計的復雜性，并減小了維護的工作量。 直流系統(tǒng)接線2 隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，直流系統(tǒng)的接線方式、采用的設備也在逐年的改進和更新。在 滿足供電可靠的前提下，直流系統(tǒng)的接線應盡可能的簡單、運行靈活、經(jīng)濟合理。 直流系統(tǒng)的接線方案具體要求： 在滿足供電可靠的前提下，接線盡可能簡單，設備盡可能簡化； (1) 直流系統(tǒng)中選用的設備應是先進、可靠、經(jīng)濟合理； (2

5、) 選用的設備其維護工作量盡可能??；(3) 供電范圍明確以及操作方便。(4)要保障直流系統(tǒng)可靠地運行，首先必須有一個可靠的直流系統(tǒng)接線方案。其中包括直流母線的接線、直流電源的配置和直流供電網(wǎng)絡的構(gòu)成。其次，要合理地選擇直流系統(tǒng)中采用 的設備，包括蓄電池、充電和浮充電設備、開關(guān)設備、保護設備、動力和控制電纜等。 直流母線接線 2.1 變電站常用的直流母線接線方式有單母線分段和雙母線兩種。500 kV220 （1）單母線分段接線的特點：每回路只需一組母線開關(guān)，設備少，投資小, 接線簡單、清晰，直流屏內(nèi)布線方便；能方便的形成兩個互不聯(lián)系的直流系統(tǒng)，有益于提高直 流系統(tǒng)的可靠性。2.雙母線接線的特點：

6、每回路設有兩組母線刀開關(guān)（或一組切換式刀開關(guān)），可任意接 到一組母線上；供電可靠性較高，但投資較大。 所示。単母分段接線如圖1 綜上所述，雙母線接線比單母線分段接線，母線刀開關(guān)用量大，直流屏內(nèi)設備擁擠，布 變電站采用單母線分段接線。220KV線困難，檢修、維護也不方便。故 直流系統(tǒng)的電源配置2.2 直流系統(tǒng)中的主要電源是蓄電池組，其次是充電和浮充電設備。變電站中的蓄電池在正常情況下以浮充電方式運行，直流負荷實際上由浮充電設備供電，蓄電池處于浮充電狀態(tài)。 合理的配置蓄電池及充電浮充電設備有利于提高直流系統(tǒng)的可靠性。220V和110V直流系統(tǒng)應采用蓄電池組。48V及以下直流系統(tǒng)可采用蓄電池組,也可

7、采用由 。)(DC/DC變換器220V或110V蓄電池組供電的電力直流電源變換器 :直流系統(tǒng)為單母線分段接線時，蓄電池組及充電裝置的連接方式如下 ）一組蓄電池一套充電裝置時，二者應接入不同的母線段；（1（2）一組蓄電池兩套充電裝置時，兩套充電裝置應接入不同的母線段，蓄電池組應跨接在 兩段母線上； ）兩組蓄電池兩套充電裝置時，每組蓄電池及其充電裝置應接入不同的母線段；（3（4）兩組蓄電池三套充電裝置時，每組蓄電池及其充電裝置應接入不同的母線段，第三套 充電裝置應經(jīng)切換電器可對兩組蓄電池進行充電。 直流饋線網(wǎng)絡2.3 輻射供電和環(huán)形供電。直流饋線網(wǎng)絡有兩種供電方式: 為簡化設備，220KV變電站直

8、流系統(tǒng)一般采用環(huán)形供電網(wǎng)絡，即直流動力負荷和控制負荷都采用環(huán)形供電網(wǎng)絡。在變電站內(nèi)設動力和控制小母線，在各直流負荷之間形成環(huán)形供電網(wǎng)絡，每個環(huán)的電源回路接到兩段母線上。若220KV變電站為全戶內(nèi)式，220 KV及110KV配電裝置均采用氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設備(GIS)，二次設備置于GIS室內(nèi)，則直流饋線應分別引至各配電裝置處各自形成環(huán)網(wǎng)。由于GIS二次回路所需直流電源較多，故在 設計時應考慮足夠的直流饋線數(shù)量。500KV變電站對直流供電網(wǎng)的可靠性要求更高，結(jié)合對控制電源雙重化的要求，一般采用輻射狀供電。為了簡化供電網(wǎng)絡，減少饋線電纜數(shù)量，可在靠近配電裝置處設直流分屏， 條饋線供電。組蓄電池各

9、用21每一分屏由 直流系統(tǒng)工作電壓3 220500KV變電站的強電直流電壓為220V或110V,弱電直流電壓為48V。強電直流電壓選220V還是110V,應根據(jù)變電站的具體情況及通過技術(shù)經(jīng)濟比較，找出影響直流系統(tǒng)額定 電壓選擇的主要因素。 以往設計的220KV及以下電壓等級的變電站，大多數(shù)為帶電磁操作機構(gòu)的斷路器，需要直流動力合閘電源，在這種情況下，滿足直流動力回路電壓的要求，降低直流動力電纜的投資，成為影響直流系統(tǒng)額定電壓選擇的主要因素，因此，以往設計的變電站中多數(shù)采用了220 V的直流系統(tǒng)。20世紀80年代以來，在220500KV變電站中，110KV及以上電壓等級的斷路器多采用氣動或液壓操

10、作機構(gòu)，10KV斷路器采用彈簧操作機構(gòu)，這樣就不需要直流系統(tǒng)提供動力合閘電源了，因此，滿足直流動力回路電壓的要求和降低直流動力 電纜投資，就不再是確定直流系統(tǒng)額定電壓的主要因素。 但是，根據(jù)現(xiàn)在220500KV變電站的發(fā)展及其特點，由于220500KV變電站占地面積大，被控對象遠，控制回路電纜長，所以滿足控制回路電壓的要求，降低控制電纜的投資就成為確定500KV變電站直流系統(tǒng)額定電壓的主要因素。在相同操作功率下，220V控制電纜中的電流比110V控制電纜中的電流要小一倍，同時也降低了控制電纜中的電壓 降，從而也降低了電纜截面的要求，減少了控制電纜的投資。由此可見，對于采用220V的直流系統(tǒng)工作

11、電壓，不僅可以選用較小的電纜截面，降低電纜的投資，還可以節(jié)省有色金屬。故對于本系統(tǒng)220KV變電站采用220V的直流系統(tǒng)工作 電壓。 蓄電池選擇及容量計算4 蓄電池是一種儲能裝置，它把電能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來，又可把儲存的化學能轉(zhuǎn)化為電能，這種可逆的轉(zhuǎn)換過程是通過充、放電循環(huán)來完成的，而且可以多次循環(huán)使用，使用方 便且有較大的容量。 變電站直流系統(tǒng)蓄電池組數(shù)的確定4.1 220KV近年來，隨著電力系統(tǒng)對直流電源可靠性要求的進一步提高，雖然直流系統(tǒng)在接線方式、網(wǎng)絡布置及充放電設備性能要求等方面進行了完善和加強，但現(xiàn)行規(guī)定不能滿足目前220KV變電站對提供高可靠性直流電源的要求，對掌握蓄電池工作狀

12、態(tài)及運行、維護不 利，在交流失電狀態(tài)下，可能因蓄電池電源瓶頸問題，而擴大事故。 變電站要求具備高可靠性直流電源的原因l. 220KV 變電站建設規(guī)模比較大，且為樞紐站。）現(xiàn)在大部分220KV （1 （2）220KV變電站主保護亦實現(xiàn)雙重化，采用兩套不同原理、不同廠家裝置；斷路器跳 閘回路雙重化；且均要求取自不同直流電源。 （3）線路的兩套縱聯(lián)差動保護、主變壓器的主保護和后備保護均分別由獨立的直流熔斷 器供電。 ）所有獨立的保護裝置都必須設有直流電源故障的自動告警回路。（4 ）變電站綜合自動化水平提高，監(jiān)控系統(tǒng)高可靠運行要求。（5 目前單組蓄電池運行、維護存在的主要問題 2. （1）事實證明：要

13、掌握蓄電池運行狀態(tài)，做到心中有底、運行可靠，必須進行全容量核 對實驗；然而直流系統(tǒng)配置一組蓄電池，給運行維護造成了極大困難。 （2）就對各發(fā)供電單位已運行的各型式蓄電池統(tǒng)計表明，使用壽命一般為7年到10年；且這期間尚需對個別落后電池維護處理才能夠保證整組蓄電池使用年限。對于僅一組 蓄電池而言，整個更換期間同樣要承擔風險運行。 變電站直流系統(tǒng)配置兩組電池的必要性及優(yōu)點 3. 220KV （1）由于單組蓄電池不能很好的滿足220KV變電站運行可靠性要求，且運行維護困難, 變電站直流系統(tǒng)配置兩組蓄電池是必要的。故此 220KV （2）220KV變電站直流系統(tǒng)配置兩組蓄電池，完全滿足運行要求,采用該系

14、統(tǒng)對增加控 制保護設備運行的可靠性有較重要的意義。 （3）220KV變電站配置兩組蓄電池組后，從簡化母線結(jié)構(gòu)、減少設備造價、節(jié)約能源、避免降壓裝置故障開路造成母線失壓，減少了電網(wǎng)事故和更大設備事的發(fā)生，使直流 系統(tǒng)進一步簡化、可靠。 因此， 根據(jù)現(xiàn)在220KV變電站對直流電源可靠性要求進一步提高，及蓄電池運行、維護的需要，并考慮220KV變電站直流系統(tǒng)網(wǎng)絡與蓄電池直流電源可靠性匹配要求，220KV變電站直流系統(tǒng)應配置兩組蓄電池，雖在經(jīng)濟上多投入，但其運行可靠性卻得到了大幅度 提高，且運行方式靈活、維護簡便。 蓄電池的分類4.2 目前，我國投入運行的變電站中，絕大多數(shù)都是采用鉛酸蓄電池，也有采用

15、堿性蓄電池。 鉛酸蓄電池 1. 鉛酸蓄電鉛酸蓄電池是電力工程中廣泛采用的直流電源裝置。它具有適用溫度和電流范圍大，存儲性能好，化學能和電能轉(zhuǎn)換率高，充放電循環(huán)次數(shù) 鉛資源豐富、造價較低等一系列優(yōu)點。,多，端電壓高，容量大，而節(jié)省材料 鉛酸蓄電池又分為防酸隔爆式、消氫式及閥控式密封鉛酸蓄電池三大類。閥控式密封鉛酸蓄電池與防酸隔爆式和消氫式鉛酸蓄電池相比較有很大的優(yōu)點：閥控式密封鉛酸蓄電池在正常充放電運行狀態(tài)下處于密封狀態(tài)，電解液不泄露，也不排放任何氣體，不需要定期的加水或加酸，維護工作也比較少；防酸隔爆式鉛酸蓄電池是屬于半封閉型的，當在充電運行狀態(tài)下產(chǎn)生的氣體較多時，會使電池室中才能在爆炸的危險

16、，而且需要定期的往電池 中加純水及維護；消氫式鉛酸蓄電池也需要定期進行維護與加水，比較麻煩。 堿性蓄電池 2. 采用的堿性蓄電池主要是鎘鎳蓄電池。 由于單個蓄電池在各種運行狀態(tài)下電壓變化的相對值大于直流母線電壓允許變化的相對值，才引起加裝端電池，用來調(diào)節(jié)母線電壓。然而，鎘鎳蓄電池充電末期電壓與放電末期電壓相差比較大，約1.81.9倍，為保持直流母線電壓不超過允許的變動范圍，鎘鎳蓄電池組必須采取調(diào)壓措施，如:加端電池,在蓄電池組與母線之間加調(diào)壓設備。而鉛酸蓄電池的單個蓄電池在各種運行狀態(tài)下電壓變化的相對值小于或等于直流母線電壓允許變化的相對值，也就保持了直流母線電壓在允許的變化范圍之內(nèi)，故就不需

17、要加裝端電池了。由于鎘鎳蓄電池必須設置調(diào)壓措施，與無端電池的鉛酸蓄電池相比，增加了投資和運行維護的復 雜性，特別是蓄電池組容量較大時更為突出。 因此，鎘鎳蓄電池與鉛酸蓄電池相比，在相同容量、相同額定電壓下，鎘鎳蓄電池投資較高，隨著容量的增大，投資的差額也增加。這就是影響鎘鎳蓄電池在工程上大量采用的 主要原因。 綜上比較，選用鉛酸蓄電池中的閥控式密封鉛酸蓄電池。 閥控式密封鉛酸蓄電池組的電池個數(shù)的選擇4.3 和均衡充電三種充電方式。浮充電, 1.閥控鉛酸蓄電池一般有初充電 （1）初充電。新安裝的蓄電池組進行第一次充電,稱為初充電.初充電通常采用定電流,定 電壓兩階段充電方式。 （2）浮充電。正常

18、運行時,充電裝置承擔經(jīng)常負荷電流,同時向蓄電池組補充充電,以補充蓄電池的自放電,是蓄電池以滿負荷的狀態(tài)處于備用。單體閥控電池的浮充電壓為2.2 。(13) /Ah2.3V,通常取2.25V，浮充電流一般為 （3）均衡充電。為補償蓄電池在使用過程中產(chǎn)生的電壓不均勻現(xiàn)象,為使其恢復到規(guī)定的范圍內(nèi)而進行的充電,稱為均衡充電。閥控電池的均充電壓2.32.4V,通常取2.35V均衡充 。1.25)I10 Ah電電流不大于(1 電池個數(shù)的選擇 2. 蓄電池正常按浮充電方式運行，為保證直流負荷供電質(zhì)量，考慮供電電纜壓降等因素， ，則N5%Un，蓄電池個數(shù)設為將直流母線電壓提高 蓄電池個數(shù)； 式中 直流系統(tǒng)的

19、額定電壓； 單體蓄電池的浮充電電壓，閥控蓄電池浮充電電壓為2.232.27V，一般取 。2.25 蓄電池放電終止電壓校驗 3. 在確定蓄電池的個數(shù)以后，還應驗算蓄電池在事故放電末期允許的最低端口電壓值 不應低于蓄電池放電終止電壓 (1.751.8V）。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，動力負荷母線允許的最低電壓值不低于87.5% ?？紤]直流母線到蓄電池間電纜壓降在事故放電時按1% 計算，因此，對 于動力負荷專用蓄電池組，事故放電末期允許的最低端口電壓值 對于控制負荷專用蓄電池組，事故放電末期允許的最低端口電壓 蓄電池容量的計算4.4 鉛酸蓄電池的電氣特性1. ）鉛酸蓄電池的容量特性（1電池的容量是表示蓄電池的蓄電

20、能力。充足電的蓄電池放電到規(guī)定終止電壓（低于該電壓放電將影響電池的壽命）時，其所放出的總電量，稱為電池的容量。若蓄電池以恒定放電 為C(Ah)（h），則對應容量電流I(A)放電，放電到容許的終止電壓的時間為t C=It 反應蓄電池放電到規(guī)定的終止電壓的快慢稱為放電率，放電率用時率（h率）和電流率（I 率）表示。蓄電池的實際容量并不是一個固定不變的常數(shù)，它受許多因素的影響，主要有放電率、電解液密度和電解液溫度。電解液溫度高，容量就大；電解液密度大，容量就也大；放電率對容量的影響更大，例如，某一鉛酸蓄電池，當以10A率（10h）進行放電時，到達終止電壓1.8V所放出的容量 為100Ah；當以25A

21、率（3h率）進行放電時，到達終止電壓1.8V所放出的容量 為75Ah；當以55率（1h率）進行放電時，到達終止電壓1.75V所放出的容量 為55Ah?？梢?放電電流大,放電時間短,放出電量少,故電池容量少.這是因為放電電流過大時,極板的有效物質(zhì)很快就形成了硫酸鉛,它堵塞了極板的細孔,不能有效地進行化學反應, 端電壓很快降低到終止電壓。,內(nèi)阻很快增大我國電力系統(tǒng)常用溫度在25攝氏度,10h率放出的容量 作為鉛酸蓄電池的額定容量,那么,上 。100Ah述那一鉛酸蓄電池的額定容量就是 :按有關(guān)規(guī)定蓄電池的額定容量有 。，2000,3000Ah10,20,40,80,100,150,200,250,3

22、00,350,400,500,600,800,1000 表示蓄電池容量的這種特性用容量系數(shù) 任意時率放電的允許放電容量；式中 - 蓄電池的額定容量。 - .(2)放電特性1)持續(xù)放電特性.為了分析電池長期使用之后的損壞程度或充電裝置的交流電源中斷不對電池浮充電時,為核對電池的容量,需要對電池進行放電.閥控電池不同倍率的放電特性曲線如 所示。1-1圖 1-1圖 從圖1-1出,蓄電池放電初期1h內(nèi)的端壓 降低緩慢,放電到2h之后端電壓降低速率明顯增快, 端電壓的改變由于電池電動勢的變化和極化作用等因素造成的。.之后端壓陡降一般以放出80%左右的額定容量為宜,目的使正極活性物質(zhì)中保留較多的 粒子,便

23、于恢復充 以提高充電電流的效率。,電過程中作為生長新粒子的結(jié)晶中心圖1-1中I10為10h率放電電流,可見 放電曲線比 放電初期端壓和中期端壓變化速率 其原因是電池極化作用隨電流增加而變大。,變化大2)沖擊放電特性.沖擊放電特性表示在某一放電終止電壓下,放電初期或1h放電末期允許的 為沖擊系數(shù)表示式 沖擊放電電流。沖擊電流一般用沖擊系數(shù)表示, 沖擊系數(shù)；式中 - 沖擊放電電流； - 率放電電流。 -10h 1-2 圖圖1-2中浮充曲線是指電池與充電裝置并聯(lián)運行時,承受短時間沖擊放電電流時蓄電池的端 虛線為電池剛脫離浮充電系統(tǒng)的電壓。,電壓,其中實線為電池未脫離浮充電系統(tǒng)的端電壓圖1-2中持續(xù)放

24、電曲線是指不同放電電流時,立即承受短時間沖擊的電壓變化曲線,沖擊放電曲線的沖擊時間為1015s.曲線中“0”曲線是電池完全充足電后,脫離充電系統(tǒng),待每個電池 進行沖擊放電的電壓變化曲線。時,電壓下降且穩(wěn)定在2.062.10V從圖1-2中可以看出,浮充電狀態(tài)下放電端電壓變化較慢,斷開浮充電源立即放電端電壓變化 大放電率沖擊放電端電壓變化最快。, ,而以電流持續(xù)放電下沖擊放電電壓變化更快較快 變電站蓄電池個數(shù)的選擇及容量計算 2.220KV某城區(qū)220KV有人值班變電站為集控中心站，主變?yōu)?×240MVA，220KV電氣主接線為雙母線三分段接線，出線10回；110KV電氣主接線為雙母線雙

25、分段接線，出線16回。該變電站繼電器室布置在主控樓二層，設有專用蓄電池室，布置在主控樓一層，二者距離約 ，該所直流負荷統(tǒng)計如下：30 8KW 經(jīng)常負荷： 3KW 事故照明負荷： 10KW UPS不間斷電源： ,2斷路器合閘：220V 2.5，220V斷路器跳閘： 直流負荷按功能分，有控制負荷和動力負荷。(1) 控制負荷：電氣和熱工的控制、信號裝置、自動裝置以及儀表等負荷；動力負荷：各類直流電動機、斷路器操動機構(gòu)的合閘機構(gòu)、交流不停電電源裝置和事故照 明等負荷。 該所直流負荷統(tǒng)計表如下：(2)序號 負荷名稱 計算容量 KW 計算電流A 經(jīng)常電流A 事故放電時間電流 隨機或事故末期A 1-60mi

26、n 1min 初期 0 36.4 經(jīng)常負荷36.4 36.4 36.4 8 1 3 13.6 13.6 事故照明負荷 13.6 2 45.5 UPS45.5 3 45.5 10 不間斷電源 2 斷路器合閘4 2 2.55 斷路器跳閘 2.5 電流統(tǒng)計（A）=95.5 6 =4.5 =95.5 95.5 ）A 容量統(tǒng)計（7 =95.5 容量累計（Ah 8 ） 220/2.25=103） =1.05×解：1 個單體電池。為保證蓄電池供電的可靠性，故選N=103+1=104 ）假設該蓄電池組僅帶控制負荷，事故放電末期允許的最低端口電壓 2 220/104=1.82V =0.86×

27、 只要對控制負荷專用蓄電池組最低端口電壓滿足要求，對于動力負荷專用蓄電池組的最 即其電壓系數(shù)比較大。低端口也滿足要求，因為動力負荷的 , 由于蓄電池在事故放電允許的最低端口電壓 不應于蓄電池放電終止電壓 （1.75 ，滿足大于蓄電池終止放電電壓的要求。1.8V。又1.82），即1.8V 大于或等于 3）由事故持續(xù)放電1h及放電最低電壓1.82查圖，可得容量系數(shù) =0.56 ， 是以額定容量 故蓄電池的容量為 。為基準的放電容量的標么值,即 ；放電率計算容量，Ah 式中：蓄電池10h ；可靠系數(shù)，取1.4 ）的放電容量；（h 事故全停狀態(tài)下持續(xù)放電時間x 容量系數(shù)。 95.5/0.56=238.

28、75Ah =1.4× 。 =250Ah 所以，選擇蓄電池的額定容量 ）電壓校驗 4 承受沖擊放電電流時，蓄電池所保持的電壓。首先校驗事故放電初期(1min) ；A事故放電初期（1min）沖擊放電電流值， ）沖擊放電系數(shù)；事故放電初期（1min I10=250/10=25A；A10h 蓄電池放電率標稱電流， 95.5/25=4.2 =1.10× 計算出的 在圖1-2的“0”曲線查出的單體電池的放電電壓值 ， =2.02V，計算蓄電池組出 為 口端電壓 蓄電池組的單體電池個數(shù)；N 。V 承受沖擊放電時的單體電池的放電電壓， 蓄電池端電壓的要求。111% 86%2.02=210.

29、08V,為額定電壓的95%。故滿足 =104× 校驗事故放電末期承受沖擊放電電流時蓄電池所能保持的電壓。 放電率電流倍數(shù)，即放電系數(shù)；任意事故放電階段，10h 事故放電容量；x ；任意事故放電階段時間，h x ；事故放電時間，h t 事故放電末期沖擊放電系數(shù)；x Ax事故放電末期沖擊放電電流值， 25=4.295.5/1× =1.10× 4.5/25= 0.2 =1.10× 計算出的放電系數(shù) 和沖擊放電系數(shù) ，在圖1-2中可根據(jù) ，即 值查出相應的曲線，在該 ，計算蓄電池組出口端電壓為 =1.83V0.2值，查出單體電池放電電壓值曲線上再用 =104&#

30、215;1.83=190.32（V），為額定電壓的86.5%,故滿足86%111% 蓄電池端電壓的 要求。計算出的端電壓值應不小于負荷允許的要求值。如不能滿足要求，將蓄電池的容量加大一 級，繼續(xù)校驗，直到母線電壓滿足為止。 直流充電模塊的選擇第五章 充電裝置的配置5.1 充電裝置的型式有高頻開關(guān)和晶閘管兩種。高頻開關(guān)自1992年問世以來，技術(shù)技能逐步提高，體積小、重量輕、效率高和使用維護方便，并且可靠性和自動化水平高，已得到廣泛應用；晶閘管電裝置，接線簡單，價格也比較便宜，也同樣得到應用。設計中可根據(jù)具體 情況選用。1.充電裝置的配置的要求：充電裝置應按蓄電池組配置當變電站僅設一組蓄電池時，應

31、配置兩套充電裝置；當變電站設有兩組相同電壓、相同容量的蓄電池時，應配置兩套或三套 充電裝置。2.充電裝置的配置的原則：如果采用晶閘管充電裝置，原則上可配置1套備用充電裝置，即：1組蓄電池配置2套充電裝置,2組蓄電池可配置3套充電裝置；高頻開關(guān)充電裝置，其可靠性相對較高，且模塊冗余、可更換，所以，原則上不設整套裝置的備用，即：1組蓄 套充電裝置。2組蓄電池可配置電池配置1套充電裝置，2 3.充電裝置是保證蓄電池可靠運行的主要設備，特別是閥控式蓄電池對充電裝置性能的要求更高。以往的變電站的充電裝置多采用晶閘管整流裝置，近年來越來越多的變電站采用智能型高頻開關(guān)充電裝置，且運行情況良好。智能型高頻開關(guān)

32、充電裝置具有技術(shù)先進、 性能優(yōu)越和體積小等優(yōu)點。 故選用兩組高頻開關(guān)充電裝置。 高頻開關(guān)充電模塊工作原理5.2 高頻開關(guān)充電模塊由交流輸入濾波、整流單元、高頻逆變單元（DC/AC）、直流輸出濾 脈寬調(diào)制單元和監(jiān)控單元等組成。PWM波、 交流工作原理：交流電輸入到模塊后首先進入輸入濾波電路，去除交流電上的干擾，然后經(jīng)過全波整流電路交換成高壓直流電（500V左右），再由DC/AC高頻逆變電路變換成20KHz可調(diào)脈寬的高頻脈沖電，經(jīng)過主功率變壓器的降壓，再由高頻整流電路整流成直流 電，最后經(jīng)過濾波處理輸出穩(wěn)定的直流電。 充電裝置高頻開關(guān)電源充電模塊數(shù)量選擇5.3 高頻開關(guān)電源充電模塊額定電流有多種規(guī)

33、格，220V有5、10、15、20、25、30、40A。充電裝置由多個模塊并聯(lián)組成，一般采用N+1備份冗余方式，這是因為一個模塊故障不影響 整組充電設備的正常工作。充電模塊數(shù)量與充電裝置輸出電流有關(guān)，充電裝置最大輸出電流滿足均衡充電和直流系統(tǒng) 經(jīng)常負荷的供電要求。 本變電站設計配置兩組蓄電池和兩套充電裝置，兩套充電裝置的容量相同。則有 每組充電裝置的計算電流； 經(jīng)常負荷電流； 電源充電模塊數(shù)量；N 電源充電模塊額定電流； 。n=2；大于6塊時，n=1n電源模塊冗余量，一般模塊少于或等于6塊時， 。N=94.71/20+n=5+1=6據(jù)以上公式得 =1.41.25*25+36.4=94.71A；

34、 直流系統(tǒng)單母分段接線圖，如下所示：220V 不停電電源的選擇 UPS第六章交流不間斷電源系統(tǒng)的英文縮寫為UPS(Uninterrupted power supply)，以下簡稱為UPS系 統(tǒng)。 的構(gòu)成與工作原理6.1 UPS UPS的構(gòu)成：它由整流器、逆變器、旁路隔離變壓器、靜態(tài)開關(guān)、手動切換開關(guān)、控制 及同步電路、直流輸入電路、交流輸入電路、交流輸出電路等部分構(gòu)成。 UPS的工作原理：平時由交流工作電源供電，經(jīng)整流、逆變后提供交流220V恒頻、恒壓電源；當交流電出現(xiàn)故障時由直流提供能量。因此，只要UPS電源的交流輸入和直流輸 就可輸出高品質(zhì)交流電源為負載提供可靠供電。入有一路供電正常，UP

35、S 的配置方式UPS6.2 變電站 變電站UPS的配置方式：有分散和集中兩種配置方式。分散配置，就是根據(jù)需要，變電所的計算機監(jiān)控裝置、遠動裝置、自動化儀表、繼電保護等分別設置小容量的UPS，各種裝置的UPS之間沒有聯(lián)系；集中配置，就是全所設一套公用的UPS，為所有設備提供不間 斷的交流電源。這兩種配置方式，在實際工程中都有應用。 裝置故障時影響小。UPS）1）接線簡單，投資小；（2分散配置的優(yōu)點：（ 分散配置的缺點：（1）UPS供電的可靠性不高；（2）小容量（2KW以下）的UPS往往內(nèi)部自備蓄電池，事故時一般只能保證15min全負荷的供電，不能滿足事故供電0.5h的 ）互為備用性差。3要求；（

36、 集中配置的優(yōu)點：其容量較大，供電的可靠性較高。對UPS系統(tǒng)的各項技術(shù)要求容易滿 足，整體的可靠性較高。 系統(tǒng)接線復雜。投資較大。UPS 集中配置的缺點： 采用哪種配置方式要視工程的具體情況而定。一般情況下，對220KV變電所UPS負荷 系統(tǒng)，并按雙重化原則配置。UPS較大，宜設置全所集中公用的大容量 容量選擇6.3 UPS在選擇UPS的額定容量時，除了按負荷的視在功率計算外，還要計及動態(tài)（從0100突變）穩(wěn)壓和穩(wěn)頻精度的要求，以及溫度變化、蓄電池端電壓下降和設計冗余要求等因素的 影響。 容量的因素，則UPS考慮到以上影響 ）；A計算容量（KV式中： UPS ；1.151.1 動態(tài)穩(wěn)定系數(shù)，取

37、 ；1.1 直流電壓下降系數(shù)，取 ；1.11.05 溫度補償系數(shù)，取 ；1.1 設備老化系數(shù)及設計裕度系數(shù)，取1.05 ）；全部負載的計算功率（KW （滯后）。0.8 負載功率因數(shù)，為0.7 ，由公式可得和 =0.71.530,取可靠系數(shù)平均值 =1.43則可靠系數(shù) = =1.33 A10=20.4KV =2.04 =2.04× 電源系統(tǒng)接線方案6.4 UPSUPS電源依據(jù)不同的負載及用戶要求，可以組成單機及各種冗余備份電源系統(tǒng)，保證系統(tǒng) 運行穩(wěn)定、可靠，給負載提供優(yōu)質(zhì)的不間斷電源。結(jié)合220KV系統(tǒng)UPS負載的實際情況以及供電可靠性問題，選用UPS多機N+1并聯(lián)冗余配置。多個UPS

38、模塊按N+1配置，輸出并聯(lián)后接至旁路切換模塊，正常時由并聯(lián)的UPS模塊向負載供電，并平均分擔負荷電流。當其中一臺UPS模塊故障時會自動退出運行，不影響其他模塊的正常輸出；當兩臺以上UPS模塊故障退出，且其余工作模塊出現(xiàn)過載時， 自動切換到旁路供電。根據(jù)UPS的容量及其接線方案，選擇3臺型號為SWB15KT/DC220（3/1）的UPS。 ；A容量為15KV15KB系列 ；（SWB 輸入輸出形式為三入單出）3/1直流輸入電壓為220V；T直立式架構(gòu)；DC220 通信直流變換器的選擇 第七章由于本220KV變電站的直流負荷中沒有通信負荷，故不需要進行選擇，僅是對通信部分進 行了解。發(fā)電廠、變電站必

39、須裝設可靠的通信直流電源系統(tǒng)，以確保通信設備的不間斷電源，尤其 要保證在電網(wǎng)或發(fā)電廠、變電站發(fā)生事故時不中斷通信供電。 發(fā)電廠、變電站的通信負荷主要是： 生產(chǎn)行政電話機、網(wǎng)絡控制室、單元控制室、調(diào)度呼叫轉(zhuǎn)移系統(tǒng)等；(1) 電力載波機、光纖通信設備、微波和其他通信設備。(2) 根據(jù)220KV500KV變電站設計技術(shù)規(guī)程規(guī)定：為保證重要變電所通信設備不間斷供電，應根據(jù)通信設備的供電電源要求，設置通信專用的蓄電池或由交流不停電電源供 電。通信電源系統(tǒng)主要由四部分構(gòu)成：交流配電單元、整流單元、直流配電單元、蓄電池直流 電源單元。采用由蓄電池組構(gòu)成的直流電源系統(tǒng)，具有很高的可靠性，但代價是設備投資增加，

40、并需要專業(yè)人員維護。隨著變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展，模塊化的通信專用DCDC變換器在變電站中已得到廣泛應用，模塊化的通信專用DCDC變換器是從站內(nèi)直流控制電源系 控制電源。統(tǒng)的蓄電池組取得直流電，經(jīng)高頻變換輸出滿足通信設備要求的48V 直流系統(tǒng)中各自開關(guān)額定容量的選擇第八章 根據(jù)有關(guān)規(guī)定，蓄電池出口回路、充電裝置直流側(cè)出口回路、直流饋線回路和蓄電池實驗 放電回路等，應裝設保護電器。 直流斷路器的選擇8.1 直流斷路器應具有速斷保護和過電流保護功能?？蓭в休o助觸點和報警觸點。 :直流斷路器的選擇 原則一：額定電壓大于或等于回路的最高工作電壓。 原則二：額定電流應大于回路的最大工作電流。 即可。220V）對于此1220KV變電站，直流斷路器的額定電壓大于