110kV变电站直流电源系统蓄电池容量计算方法及相关应用

110kV变电站直流电源系统蓄电池容量计算方法及相关应用摘要：在设计110kV变电站的时候，为了变电站直流系统的可靠性，电气二次
设计人员需要严格谨慎计算变电站蓄电池容量。

本文按照最新DL/T 5044－2014《电力工程直流电源系统设计技术规程》及《电力工程直流系统设计手册》（第二版）的要求，针对三亚110kV龙江塘变电站的实际设计方案，详细针对该变电站直流系统的直流蓄电池数量、蓄电池容量、充电模块数量及蓄电池出口电缆进行详细的计算。

关键词：变电站；蓄电池容量；充电模块；蓄电池出口电缆
继电保护及安全自动装置关系着变电站的安全运行，直流系统具有在交流电源失电的情况下还能继续对站内继电保护装置、安全自动装置、事故照明及交流不停电电源装置提供可靠的电源。

110kV龙江塘变电站按无人值班站设计，蓄电池容量的选择按事故放电2小时计算，根据《电力工程直流系统设计技术规程》DL/T5044-2014，可采用110V或220V直流电源系统，本站选用额定电压为220V电源系统，蓄电池组架安装布置在专用直流蓄电池室内，本站直流系统配置需考虑通信电源DC/DC 48V模块。

一、直流电源系统蓄电池容量计算
1.直流电源系统负荷
直流负荷按性质分为经常负荷、事故负荷、冲击负荷，本站经常性负荷有电气控制、继电保护及安全自动装置、逆变器、DC/DC变换模块（48V）；事故负荷有交流不间断电源装置；冲击负荷有高压断路器跳闸及合闸。

本站远期为3台63MVA双绕组主变压器，4回110kV电缆出线，110kV采用单母线分段接线，其中#2主变双臂进两段母线。

每台主变10kV侧带15回电缆出线，远期最终45回出线，10kV采用单母线双分段四段母线接线。

根据电网公司相关文件及要求110kV变电站直流系统需按双充双蓄配置，每组蓄电池的负荷按全站总负荷的100%选择。

全站直流负荷统计见下表。

蓄电池容量计算表
2.蓄电池参数选择
本工程采用阀控式密封铅酸蓄电池，取单体蓄电池浮充电压2.23V
（1）按浮充电运行时，直流母线电压为1.05Un，选择蓄电池个数：
故选用浮充电压为2.23V，均充电压为2.33V，放电终止电压为1.85V，单体电压为2V的蓄电池104只。

3.蓄电池容量选择计算
本站按DL/T 5044－2014《电力工程直流电源系统设计技术规程》推荐的阶梯负荷计算法，容量换算系数在规范附录C查表C.3-3，按阀控式密封铅酸蓄电池，终止电压为1.85V查找，
可靠系数Kk=1.40。

（1）第一阶段放电容量计算：
（5）随机负荷容量计算：
（6）容量计量最终统计结果：
将Cr叠加在Cc2～Cc4 中最大的阶段上，然后与Cc1比较，取较大者，即为蓄电池的计
算容量。

总计算得到蓄电池选择容量为：Cc ≥Cc4+Cr=222.2+1.33=223.5（Ah）。

所以通过计算得出结论：本110kV变电站蓄电池的容量应选择300Ah。

二、直流电源系统充电模块设备选择计算
1、满足浮充电要求：Ir=0.01I10+Ijc=0.01×30+24.55=24.85（A）
2、满足脱离开直流母线充电要求：Ir=（1.0~1.25）I10 =30~37.5（A）
3、满足均衡充电要求：Ir=（1.0~1.25）I10 + Ijc =54.55~62.05（A）
4、充电设备的额定输出电压：Ur=nUcm 式中Ucm=2.4V，Ur=104×2.4=250（V）
5、高频电源模块配置及数量选择，Ir取以上结果中最大值：
N=［（1.0~1.25）I10 + Ijc］/ Ime=3块，
Ime单个模块选为额定电流选20A，增加1个附加模块，最终选4块20A充电模块。

三、直流电源系统蓄电池组出口铜芯电缆截面积选择计算
本站蓄电池组容量经计算选为300AH，蓄电池组出口至直流充电屏连接的铜芯电缆（耐
火型）截面至少应选择为何值？根据电缆允许压降计算，该电缆最小截面积计算如下：
电缆压降ΔUp取220·1%；
初期冲击电流经计算为60.55A，蓄电池放电率电流为：5.5I10=5.5×30=165A，Ica取初期
冲击电流与蓄电池放电率电流两者其中的较大值。

所以Ica=165A；
龙江塘站蓄电池室离主控室直流充电屏的距离L=40米；
铜芯电缆电阻系数ρ=0.0184Ω·mm2/ m；
根据DL/T 5044－2014，附录E公式E.1.1-2，S=ρ·2L· Ica/ ΔUp
S=ρ·2L· Ica/ ΔUp=0.0184·2·40·165/ 220·1% =110.4mm2
从公式可以看出应尽量将蓄电池室布置离主控室直流充电屏近些才能减少出口电缆的截
面积大小。

经计算该出口电缆最小截面积选择为单芯120mm2，直流正极、负极各1根，并符合现
行国家标准GB 50217－2018《电力工程电缆设计标准》才能满足使用要求。

四、结束语
在设计变电站直流系统时，设计单位必须根据站内实际情况要求计算出蓄电池容量，充
电模块的数量及蓄电池出口电缆截面积大小，本站根据最新规范《电力工程直流系统设计技
术规程》DL/T5044-2014推荐的阶梯法步骤要求，结合110kV龙江塘变电站的实际情况，进
行了详细的计算，最终选定容量为300Ah的蓄电池，同时对充电模块的数量选择及蓄电池出
口的电缆截面积进行了详细计算，110kV龙江塘变电站目前已投运1年，站内的直流电源系
统运行稳定正常，未出现任何问题。

参考文献：
[1]电力工程直流电源系统设计技术规程[S].DL/T5044-2014.
[2]白忠敏等.电力工程直流系统设计手册（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2009.
[3]电力工程电缆设计标准[P].GB 50217－2018.
（上接第8页）
能准确完成各项指令编程和记录，始终保证系统运行的灵活性。

具体地，PLC技术应用
于电力系统中，首先实现了顺序控制功能，其次是开关量控制。

PLC技术应用于电力系统中，开关量控制可以有效完成断开、接通、控制信号等一系列操作，这也是PLC技术最为常见、
广泛的应用。

3.3 电网调度自动化技术的应用
在电力系统中，电网调动自动化技术通常以电力调度自动化系统形式存在。

电网调度自
动化技术在电力系统中的应用，需要将摄像头、云平台、视频服务器以及控制解码器等设备
安装至各变电所中，并将数据监控设备安装到电力系统主控制室中。

这样可以实现对整个电
力网络的有效监测与管理，在管理系统中更能直观、清晰的观察各变电所信息变化。

同时，
电网调度自动化技术在管理系统中还可以实现潜在隐患排查工作。

若设备出现异常情况，系
统屏幕上就会直接显示故障位置点，相关管理人员可以此为基础依据，进行逐一排查和设备
维护。

此外，电网调度自动化技术的应用使传统电网系统数据采集效率得到了大大提升，这
对电力企业开展信息数据监管工作，进行有效决策提供了保障。

3.4供配电系统自动化技术的应用
供配电系统自动化技术的实现，极大减少了电力系统中供配电运行故障、问题出现情况，尤其对电力事故有着强大的检测和保护功能。

近年来，电力企业中，需要计算机系统实施操
作的项目管理工作越来越多，而在供配电系统中应用自动化技术，就能有效保证电网供电设
备安全稳定性。

此外，在供配电系统自动化技术应用时，若电流数值较高，则可以通过自动
化控制系统调整供配电，从而保证自动化操作流程的顺利进行。

4结束语
面对电力系统运用新要求我们应当从理论高度上看问题、解决问题上的弱势，保证经济效益和社会效益双统一。

为了实现这一最终目标还需不断努力，通过技术研究与应用实现电力系统的自动化。

现代电力行业的发展方向已经确定，具有不可更改性，在这样的背景下需要对电力系统中的电力技术展开探究，为实现电力系统安全运行奠定坚实的基础。

参考文献：
[1]李瑞华.电气自动化控制技术在电力系统中的应用[J].南方农机，2020，51（05）：235.
[2]刘伟.探析电力系统自动化中智能技术的应用[J].科技风，2020（07）：191.
[3]王灿.电力系统中智能化技术的应用[J].南方农机，2020，51（02）：180.。