變電站直流電源系統(tǒng)優(yōu)化與實(shí)例計(jì)算

方明明，蘇傳彤

山東華魯恒升化工股份有限公司，山東 德州 253024

0 引言

山東華魯恒升化工股份有限公司2#站變電所現(xiàn)有直流屏型號(hào)為PGD2-ⅠV-65-220/220，蓄電池容量為65AH。但隨著企業(yè)發(fā)展擴(kuò)建，該直流屏目前共為4所高壓室提供直流電源，共計(jì)開關(guān)柜60余面。由于該直流屏蓄電池容量偏小，在幾次停電事故中，發(fā)現(xiàn)它所能提供的事故供電時(shí)間偏小，僅能維持半小時(shí)左右的事故供電，給事故的處理帶來了不利因素。而在3#站變電所中，直流屏型號(hào)為PGD6-ⅠV-100-220/220，蓄電池容量為100AH，目前僅為8臺(tái)高壓開關(guān)柜提供直流電源，利用率偏低。鑒于以上情況，考慮將1#站直流屏所帶的部分負(fù)荷移至3#站直流屏供電，從而解決1#站直流屏容量偏小而3#站直流屏利用率低的問題。

1 負(fù)荷分析

變電站的直流負(fù)荷按其用電特性的不同分為經(jīng)常負(fù)荷、事故負(fù)荷和沖擊負(fù)荷三類。

2）事故負(fù)荷 事故負(fù)荷指正常運(yùn)行時(shí)由交流電源供電，當(dāng)變電站的自用交流電源消失后由直流電源供電的負(fù)荷。它一般包括有：事故照明、通訊電源及后臺(tái)機(jī)電源等；

3）沖擊負(fù)荷 沖擊負(fù)荷是指直流電源承受的短時(shí)最大電流。

2 直流負(fù)荷轉(zhuǎn)移后對(duì)蓄電池容量的計(jì)算

2.1 計(jì)算原則

蓄電池容量的計(jì)算方法有兩種：容量換算法和電流換算法。本文分別用這兩種方法，按照滿足事故下的持續(xù)放電容量和全停電狀態(tài)下的沖擊電流選擇蓄電池容量。最后驗(yàn)證在轉(zhuǎn)移相應(yīng)的直流負(fù)荷后，3#站現(xiàn)有蓄電池組是否能保障變電站在停電2小時(shí)內(nèi)的直流供電。

2.2 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

在準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移的直流負(fù)荷中，開關(guān)柜均配微機(jī)綜保系統(tǒng)，其中保護(hù)裝置為SEL551、SEL587或SEL351A，測(cè)控裝置為PMC560系列，此外，每個(gè)開關(guān)柜還配有指示燈、位置繼電器和帶電指示器，負(fù)荷統(tǒng)計(jì)如下：

2.2.1 各配電室裝置總功耗統(tǒng)計(jì)（單位：W）

1）3#站：PMC560：42，SEL裝置：60，指示燈：85，跳閘繼電器：49，閉鎖電磁鐵：35，分閘電流：5.1A；

2）乙胺站：PMC560：48，SEL裝置：60，指示燈：105，跳閘繼電器：56，閉鎖電磁鐵：40，分閘電流：8.5A；

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3）20萬 噸 站 ：PMC560：108，SEL裝 置 ：110，指 示 燈 ：340，跳閘繼電器：126，閉鎖電磁鐵：90，分閘電流：23.8A，帶電顯示器90：，位置繼電器：126。

2.2.2 三個(gè)變電站直流負(fù)荷總計(jì)

1）經(jīng)常負(fù)荷：PMC560+SEL裝置+指示燈+帶電顯示器+位置繼電器+閉鎖電=1.33kW；

沖擊負(fù)荷：跳閘繼電器+分閘電流=8.46kW。

2）0min～1min內(nèi)事故放電電流為：（經(jīng)常負(fù)荷+沖擊負(fù)荷）/220=44.5A；

1min～120min內(nèi)事故放電電流為：經(jīng)常負(fù)荷/220=6A。

3）1min～60min內(nèi)容量累計(jì)為：經(jīng)常負(fù)荷*1=6AH。

60 min～120min內(nèi)容量累計(jì)為：經(jīng)常負(fù)荷*2=12AH。

2.3 蓄電池容量的計(jì)算校驗(yàn)

2.3.1 方法1:容量換算法

1）按持續(xù)放電負(fù)荷計(jì)算電池容量：直流屏蓄電池組終止電壓為200V，即單體電池終止電壓為1.85V，查《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》4.4.5節(jié)圖4-4放電容量與放電時(shí)間關(guān)系曲線得，Kcc=0.5，Krel=1.4，則蓄電池容量Cc=Krel*C/Kcc=1.4*12/0.5=34Ah；

2）按沖擊負(fù)荷計(jì)算電池容量：放電初期最大放電電流Ⅰch0=44.5A,電池放電終止電壓Ud=1.85V,查《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》4.4.5節(jié)圖4-2蓄電池沖擊放電曲線得，Kch=0.62，Krel=1.4，則蓄電池容量Cc=Krel*Ⅰch0/Kch=1.4*44.5/0.62=100Ah；

3）兩者應(yīng)取較大值，所以C=100Ah；

4）校驗(yàn)事故放電初期承受沖擊電流時(shí)的電壓水平：Kch=1.1*Ⅰch0/Cc=1.1*44.5/100=0.49,查《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》4.4.5節(jié)圖4-2蓄電池沖擊放電曲線“0”得，Ud=1.87V,則，U=1.87*18*6=201.96V=91.8%UN；

5）校驗(yàn)事故放電末期的電壓水平：K=KrelCs/tC=1.4*12/2*100=0.084,查《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》4.4.5節(jié)圖4-1曲線得，Ud=1.98V，U=1.98*18*6=214V=97.2%UN；

6）兩項(xiàng)電壓校驗(yàn)均符合標(biāo)準(zhǔn)，所以蓄電池容量可取Cc=100Ah,可滿足事故情況下供電2小時(shí)。

2.3.2 方法2:電流換算法

1）第一階段：電池的終止電壓為1.85V，查《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》4.4.5節(jié)圖4-5（a）容量換算系數(shù)曲線得，t11=1min時(shí) Kc11=0.62，則 Cc1=Krel*Ⅰ1/Kc11=1.4*44.5/0.62=100Ah ；

2）第二階段：電池的終止電壓為1.85V，查《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》4.4.5節(jié)圖4-5（a）容量換算系數(shù)曲線得，t21=120min,Kc21=0.28,t22=119min,Kc22=0.29, 則 ，Cc2=Krel*（Ⅰ1/Kc21+（Ⅰ2-Ⅰ1）（Kc22）=1.4*（44.5/0.28+（6-44.5）/0.29）=37Ah ；

3）蓄電池容量取Cc1和Cc2兩者交大的值，即Cc=100Ah，可滿足事故情況下供電2小時(shí)。

3 結(jié)論

通過以上兩種計(jì)算方法驗(yàn)證，將乙胺、20萬噸站的直流負(fù)荷電源從2#站直流屏轉(zhuǎn)移至3#站直流屏供電,完全可以滿足事故失電情況下的2個(gè)小時(shí)直流電源的供給時(shí)間。同時(shí)可以延長(zhǎng)2#站變電所直流屏的事故供電時(shí)間，使2#、3#站直流屏的蓄電池容量都發(fā)揮了最合理的效果。

[1]白忠敏，於崇干，劉百震.電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國電力出版社，1999.