12.4.4蓄电池的选择及容量计算方

12.4.4 蓄电池的选择及容量计算方法
12.1.4.1 铅酸蓄电池[66]
（1）铅酸蓄电池型式。

变电所直流操作电源用铅酸蓄电池，一般均为固定式铅酸蓄电池。

国产固定式蓄电池有下列几种：①开启式G （或GG ）型蓄电池；②防酸隔爆式GF （或GM ）型蓄电池；③防酸式GFD 型蓄电池。

开启式G （或GG ）型蓄电池，由于酸雾大，维护管理复杂且对维护工人的健康影响较大，在各生产厂已极少生产，不推荐使用。

防酸式GFD 蓄电池产品达到德国工业标准DIN43539的要求。

防酸式GF （或GM ）型蓄电池同GFD 型蓄电池一样，均具有防酸隔爆的特性，且能量高，寿命较长，安装、维护管理方便，可降低蓄电池室的耐酸等级，且其价格低于GFD 型。

（2）铅酸蓄电池容量的选择。

二十世纪80年代以前蓄电池容量的选择计算基本上是沿用前苏联的计算方法。

随着国外技术的引进，能源部在总结了国内外经验的基础上，提出了用电压控制法和阶梯负荷计算法来选择蓄电池的容量。

由于阶梯负荷计算法多适用于大型发电厂，而电压控制法既可用于发电厂也可用于各种类型变电所，故本节只介绍电压控制法用以选择有端电池及无端电池直流系统固定式铅酸蓄电池的容量。

电压控制法计算方法如下；
1）蓄电池容量选择应满足事故全停电状态下的持续放电容量
C CB SX k c K K C K C = （12−1−1）
式中 c C ——蓄电池10h 放电率计算容量，Ah ；
SX C ——持续事故放电容量，Ah ；
k K ——可靠系数，取1.40；
C K ——容量换算系数（根据不同的放电终止电压，对应放电时间1h ，由图12−1−2中曲线查出）；
CB K 容量比例系数，根据事故放电时间由表12−1−2查出。

但事故放电时间，应与SX C 所取时间相一致，对变电所一般取1h ，故1=CB K 。

根据C C 计算值，选择接近该值的蓄电池容量10C 。

2）蓄电池选择容量应满足事故放电过程中各阶段电压水平要求：
a ）事故放电初期电压水平
101.1C I K cho cho = （12−1−2）
式中 c h o
K ——事故放电初期冲击系数； cho I ——事故放电初期放电电流，A ；
10C ——蓄电池10h 放电率额定容量，Ah ；
1.1——电压水平校验系数。

根据cho K 由图2−9−15曲线中的“0”或虚线曲线查出单体电池电压值cho U ，则蓄电池组的端电压为
cho D nU U =≥0.885e U （12−1−3）
式中 D U ——蓄电池出口端子电压，V ；
e U ——直流系统额定电压，V ；
n ——蓄电池组的电池个数。

b ）整个事故放电过程中，最严重的阶段是放电末期，此时承受冲击负荷的电压水平为 101.1C I K SX m = （12−1−4）
101.1C I K ch chm = （12−1−5）
式中 m K ——事故放电电流的放电率；
SX I ——与公式12−1−1中所采用的SX C 相对应的事故持续放电电流，A ；
ch I ——放电末期冲击电流，A ；
chm K ——该事故放电阶段的放电末期冲击系数。

根据chm K 的值，由图12−1−4或图12−1−5曲线族中，对应于m K 值曲线，查出单体电池电
压值chm U ，进而可得到蓄电池组在放电末端的端电压。

D U =chm nU ≥e U 885.0 （12−1−6）
c ）某事故放电阶段末期，蓄电池所能保持的电压水平
101.1C I K s m = （12−1−7）
式中 s I ——某事故放电阶段持续放电电流，A ；
m K ——事故放电电流的放电率。

根据m K 值，由图12−1−3中曲线，对应于某事故放电阶段的放电时间，查出单体电池电压值fm U 。

进而可得到某事故放电阶段蓄电池端电压
fm D nU U =≥e U 885.0 （12−1−8）
式12−1−1和式12−1−2对于有端电池和无端电池的直流系统都是适用的。

而式12−1−3和式12−1−4仅适用于无端电池的直流系统，因为在事故放电过程中，有端电池的直流系统可以及时通过调节端电池的数量来维持直流母线的电压值在要求的水平上。

式12−1−5也是仅适用于无端电池的直流系统。

式12−1−5中放电末期冲击电流ch I 在变电所中是指断路器合闸冲击电流，可以根据断路器的合闸机构的型式确定。

在一般变电所中，可以考虑最大一台断路器的合闸电流。

对大型自动化水平较高的变电所，如装设了自动重合部装置或备用电源自动投入装置等，有可能出现两台或多台断路器同时合闸时，则应根据具体情况确定。

但应指出，当冲击负荷出现的时间差在0.25s 以上时，可以不按同时出现来考虑。

图12−1−2~图12−1−5是铅酸蓄电池GF −1000的特性曲线，对变电所这些曲线可以适用于100−1000Ah 的GF 、GM 、GGF 、GGM 型蓄电池。

图12−1−2 蓄电池放电容量与放电时间的关系曲线
1－终止电压1.80V ；2－终止电压1.75V ；3－终止电压1.70V ；4－终止电压1.65V
图12−1−3 蓄电池放电电流、时间与电压I t f U /)(=（常数）关系曲线
根据以上蓄电池容量的计算方法及蓄电池技术参数，即可确定设计所选用的蓄电池的型号及容量。

（3）铅酸蓄电池数目的计算：
图12−1−4 蓄电池持续放电1h 冲击放电曲线
图12−1−5 铅酸蓄电池持续放电0.5h 冲击放电曲线容量
1）有端蓄电池。

蓄电池数目的选择，应保证直流母线电压在事故放电终了和充电末期均能比额定电压高5%。

蓄电池总数按下式确定
fm m U U n = （12−1−9）
式中 n ——蓄电池总个数；
m U ——直流母线电压，V ，对220V 直流系数230=m U V ，对110V 直流系统115=m U V ； fm U ——事故放电末期每个蓄电池的电压，V ，变电所一般95.1=fm U V 。

对于220蓄电池，其总数n 为118个；对于110V 蓄电池，其总数为60个。

其电池数
cm m U U n =0 （12−1−10）
式中 0n ——基本蓄电池数；
cm U ——充电末期每个蓄电池的电压，取平均值2.6~2.7V 。

端电池数
0n n n d -= （12−1−11）
在浮充电时，接于直流母线上的蓄电池数
fc m fc U U n = （12−1−12）
式中 fc n ——浮充电时接在母线上的电池数；
fc U ——浮充电时单个蓄电池的电压，取其平均值2.15V ；
m U ——浮充电时直流母线电压，V 。

对220V 直流系统一般取30=d n 个，106=fc n 或108个；对110kV 直流系统16=d n 个，52=fc n 或54个。

2）无端蓄电池。

由于没有端电池，蓄电池的个数应保证在各种正常运行条件下直流母线电压不超过允许值，且在事故放电末期，能够维持直流母线电压水平保证满足直流负荷的需要。

无端电池的直流系统蓄电池的个数，可按下述条件确定：
a ）保证在事故放电末期，维持直流母线的电压水平，即
jn e U U n 85.0= （12−1−13）
式中 n ——蓄电池个数；
e U ——直流母线额定电压，V ；
jn U ——蓄电池放电末期的终止电压，V 。

b ）蓄电池在均衡充电时，直流母线最大电压不应超过允许值，即
B m nU U =max , （12−1−14）
式中 B U ——每个蓄电池均衡充电电压，一般为2.25~2.35V ；
max ,m U ——均衡充电时直流母线最大电压，其值不应大于直流负荷最大允许电压值，一般为
c U 15.1~1.1。