变电站直流电源系统设计

13.50 54.00 14.10 117.50 10.80 90.00
12
2.15 26.76 2.30 115.00 1.80 90.00
2
12
2.23 27.00 2.33 116.50 1.80 90.00
24
12
2.25 27.00 2.35 117.50 1.80 90.00
6
4
6.75
86.73
54(*)
121.50
115.36 1.80
88.36
17
114.75
108.95 5.61
86.70
6
6.75
7.05
18(*)
121.50
115.36 5.40
88.36
12
9(*)
13.50 121.50 14.10 115.36 10.80 88.36
23
49.45
110.21 1.87
2
If_-恒定放电电流，A； t -放电时间，h。 2.11. 纹波系数 充电装置输出的直流电压中，脉动量峰值与谷值之差的一半，与直流 输出电压平均值之比。按以下公式计算： δ= 式中δ -纹波系数； Uf -直流电压中脉动峰值； Ug -直流电压中脉动谷值； Up -直流电压平均值。 2.12. 稳流精度 交流输入电压在额定电压±10%范围内变化、输出电流在 20%～ 100%额定值的任一数值，充电电压在规定的调整范围内变化时， 其稳流精度按以下公式计算: δ I= δ I 式稳流精度； IM -输出电流波动极限值； IZ -输出电流整定值 2.13. 稳压精度 交流输入电压在额定电压±10%范围内变化，负荷电流在 0～100%额 定值变化时，直流输出电压在调整范围内的任一数值时其稳压精度按 以下公式计算： δU = 式中δ U -稳压精度； UM -输出电压波动极限值； UZ -输出电压整定值 2.14. 效率 充电装置的交流额定输入功率与直流输出功率之比。按以下公式计算： η=
5
方案二：
控制
AV
R
V
U
动力
CL PL AV
试验
方案二说明：直流系统由 1 组蓄电池、1 组整流器组成，直流母线为单母线 接线。正常运行时，充电装置经动力直流母线对蓄电池充电，同时经硅降压装置 向控制直流母线提供经常负荷电流，蓄电池的浮充或均充电压即为动力直流母线 正常的输出电压，从动力直流母线经硅降压装置取得控制直流母线正常的输出电 压。该系统方案的阀控式铅酸蓄电池组宜选择 108 只。
11
附表 1：铅酸蓄电池个数选择
系统
单只
浮充时
均充时 放电
母线
浮充电压
均充电压
标称电压 电池电压 电池个数
母线电压
母线电压 终止电压 最低电压
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
(％)
(V)
(％)
106
227.90
110.82 1.80 86.73
2.15
2.30
107
230.05
111.86 1.80 87.54
9
方案六：
控制
动力
R
V
U
1CL
动力
控制
R
U
V
2CL
AV
AV
1L
2L
AV
AV
试验
试验
方案六说明 直流系统由 2 组蓄电池、2 组整流器组成，直流母线为两段单母线 接线。正常运行时，母联开关断开，各母线段的充电装置经直流母线对蓄电池充 电，同时提供经常负荷电流，蓄电池的浮充或均充电压即为直流母线正常的输出 电压。该系统方案任一母线段的充电装置故障或蓄电池组需要核对性充放电试验 时，均可将母联开关合上，由另一母线段的充电装置和蓄电池组给整个系统供电。 该系统方案的阀控式铅酸蓄电池组宜选择 102、103 或 104 只。
2. 基本概念
2.1. 电力工程用直流蓄电池： a) 镉镍蓄电池； b) 铅酸蓄电池； 防酸隔爆、防酸消氢 阀控式密封铅酸蓄电池；
2.2. 标称电压 系统被指定的电压 110 伏或 220 伏。
2.3. 终止电压 在指定的放电时间内要求蓄电池必须保持的最低放电电压；
2.4. 恒流充电 充电电流在充电电压范围内，维持在恒定值的充电。
6
方案三： 控制 动力 R U V
1CL 1PL
动力
控制
V
2CL 2PL
AV
试验
L AV
方案三说明：直流系统由 1 组蓄电池、1 组整流器组成，直流母线为单母线 分段接线。正常运行时，充电装置经充电直流母线对蓄电池充电，同时经硅降压 装置向两段控制直流母线提供经常负荷电流，蓄电池的浮充或均充电压即为动力 直流母线正常的输出电压，从充电直流母线经硅降压装置取得控制直流母线正常 的输出电压。该系统方案的任一段直流母线故障时，均可将环形供电的负载倒至 正常母线段。该系统方案的阀控式铅酸蓄电池组宜选择 108 只
10
方案七：
控制 1CL
动力
R
V
U
动力
R
U
V
控制 2CL
AV
AV
1L
2L
AV
AV
试验
A
V
试验
方案七说明：直流系统由 2 组蓄电池、3 组整流器组成，直流母线为两段单母线
接线。正常运行时，母联开关断开，各母线段的充电装置经直流母线对蓄电池充
电，同时提供经常负荷电流，蓄电池的浮充或均充电压即为直流母线正常的输出
34
229.50
108.95 5.61 86.70
6
6.75
7.05
36(*)
243.00
115.36 5.40 88.36
17
229.50
108.95 11.22 86.70
12
13.50
14.10
18(*)
243.00
115.36 10.80 88.36
52
111.80
108.73 1.83 86.51
7
方案四：
控制
动力
R
U V
1L
动力
控制
V 2L
AV
LFra Baidu bibliotek
AV
AV
试验
方案四说明 直流系统由 1 组蓄电池、2 组整流器组成，直流母线为单母线分段 接线。正常运行时，两组充电装置互为备用，分别或同时工作经直流母线对蓄电 池充电，同时提供经常负荷电流，蓄电池的浮充或均充电压即为直流母线正常的 输出电压。该系统方案的任一段直流母线故障时，均可将环形供电的负载倒至正 常母线段。该系统方案的阀控式铅酸蓄电池组宜选择 102、103 或 104 只
2.15
2.30
53
113.95
110.82 1.80 86.73
51
113.73
108.03 1.87
86.70
2.23
2.33
2
52
115.96
110.15 1.85
87.45
51
114.75
108.95 1.87
86.70
110
53(*)
2.25 119.25 2.35 113.23 1.80
4
方案一：
控制
AV
R
V
U
动力 L
AV
试验
方案一说明：直流系统由 1 组蓄电池、1 组整流器组成，直流母线为单母线 接线。正常运行时，充电装置经直流母线对蓄电池充电，同时提供经常负荷电流， 蓄电池的浮充或均充电压即为直流母线正常的输出电压。该系统方案的阀控式铅 酸蓄电池组宜选择 102、103 或 104 只。
3
式中 η -效率； WD -直流输出功率； WA -交流输入功率。 3. 直流系统接线 3.1. 直流系统电压 a) 系统标称电压 110 伏或 220 伏，在均衡充电运行工况下，直流控制母线电压
应不高于标称电压的 110%；如有合闸母线，则其母线电压不高于标称电压的 112.5%； b) 在事故放电情况下，蓄电池出口端电压应不低于标称电压的 85%-87.5%； 3.2. 蓄电池组 a) 66-110kV 变电站宜采用阀控式密封铅酸蓄电池； b) 66-110kV 变电站宜装设 1 组蓄电池，对于重要的 110kV 变电站也可装设 2 组蓄电池； 3.3. 充电装置 a) 1 组蓄电池采用高频开关充电装置时，宜配置 1 套充电装置，也可配置 2 套 充电装置； b) ,2 组蓄电池采用高频开关充电装置时，宜配置 2 套充电装置；也可配置 3 套充电装置； 3.4. 直流母线接线方式 a) 1 组蓄电池的直流系统，采用单母线接线或单母线分段接线； b) 2 组蓄电池的直流系统，应采用两段单母线接线 c) 蓄电池、充电装置与直流母线的接线方式可参考下图： 高频开关直流操作电源系统典型接线方案说明
变电站直流电源系统设计
1. 概述 66-110 kV 变电站大多按照无人值班模式设计，蓄电池的选择及容量计
算，大多参照传统方式统计和计算，由于现场断路器合分闸普遍采用蓄能方 式，各类高新技术设备的投入使用，取消常规接线模拟屏等功耗较大控制设 备，直流负荷明显比常规站减少，因此，确定蓄电池组的容量时，应该对站 内设备直流功耗进行详尽分析和统计，通过实例计算，针对 66-110 kV 无人 值班变电站直流负荷分析、统计及蓄电池容量计算方式进行说明。
8
方案五：
控制
动力
R
U V
1CL 1PL
动力
控制
V
2CL 2PL
AV
L
AV
AV
方案五说明 直流系统试验由 1 组蓄电池、2 组整流器组成，直流母线为单母线分段 接线。正常运行时，两组充电装置互为备用，分别或同时工作经动力直流母线对 蓄电池充电，同时经硅降压装置向控制直流母线提供经常负荷电流，蓄电池的浮 充或均充电压即为动力直流母线正常的输出电压，从动力直流母线经硅降压装置 取得控制直流母线正常的输出电压。该系统方案的任一段直流母线故障时，均可 将环形供电的负载倒至正常母线段。该系统方案的阀控式铅酸蓄电池组宜选择 108 只
电压。该系统方案任一母线段的充电装置故障时，均可投入第三组备用充电装置
继续正常运行；当任一母线段的蓄电池组需要核对性充放电试验时，均可将母联
开关合上，由另一母线段的充电装置和蓄电池组给整个系统供电；第一、二组充
电装置经双投开关可投到充电母线或输出母线上，运行方式灵活。该系统方案的
阀控式铅酸蓄电池组宜选择 102、103 或 104 只。
长期使用限压限流的浮充电运行方式，无法判断阀控蓄电池的现有容 量。只有通过核对性放电，才能找出蓄电池存在的问题。为了检验在正常 运行中的蓄电池组的实际容量，将蓄电池组脱离运行，以规定的放电电流 进行恒流放电，只要其中的一个单体蓄电池放到了规定的终止电压，应停 止放电。按以下公式进行容量计算：
C=Ift(Ah) 式中 C -蓄电池组容量，Ah；
89.60
48
2
2.15
2.30
24
51.60
115.00 1.80
90.00
12
23
2.23 51.29 2.33 111.65 1.87 89.60
23
2.25 51.75 2.35 112.60 1.87 89.60
6
8
6.75 54.00 7.05 117.50 5.40 90.00
12
4
蓄电池在放电过程中，放电电流值始终保持恒定不变，直放到规定的 终止电压为止。 2.9. 补充充电
为了弥补运行中因浮充电流调整不当造成了欠充，补偿阀控蓄电池因 自放电和爬电漏电所造成蓄电池容量的亏损，根据需要设定时间（一般为 3 个月）充电装置将自动地或手动进行一次恒流限压充电→恒压充电→浮 充电过程，使蓄电池组随时具有满容量，确保运行安全可靠。 2.10. 核对性放电
2.5. 均衡充电 为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均现象，使其恢复到规定的
范围内而进行的充电。 考虑到蓄电池组在长期浮充电运行中，个别蓄电池落后，电解液密度
1
下降，电压偏低，采用均衡充电方法，可使蓄电池消除硫化恢复到良好的 运行状态。
均衡充电的程序：先用 I10 电流对蓄电池组进行恒流充电，当蓄电池 端电压上升到（2.30~2.33）V×N，将自动或手动转为恒压充电，当充电电 流减小到 0.1I10 时，可认为蓄电池组已被充满容量，并自动或手动转为浮 充电方式运行，浮充电压值宜控制为（2.23－2.28）V×N。 2.6. 恒流限压充电
先以恒流方式进行充电，当蓄电池组电压上升到限压值时，充电装置 自动转换为限压充电，至到充电完毕。 2.7. 浮充电
在充电装置的直流输出端始终并接着蓄电池和负载，以恒压充电方式 工作。正常运行时充电装置在承担经常性负荷的同时向蓄电池补充充电， 以补偿蓄电池的自放电，使蓄电池组以满容量的状态处于备用。 2.8. 恒流放电
27.00
7.05 117.50 5.40
90.00
12
8
13.50 27.00 14.10 117.50 10.80 90.00
4. 直流系统主要技术参数 4.1. 交流输入额定电压：三相 380V 4.2. 交流电源频率：50Hz 4.3. 输出额定电压：110VDC（110V 直流电源系统）/ 220VDC（220V 直流电源系
103
229.69
109.1 1.87 87.55
2.23
2.33
2
104
231.92
110.14 1.85 87.45
102
229.50
108.95 1.87 86.70
220
103
2.25 231.75 2.35 110.02 1.87 87.55
108(*)
243.00
115.36 1.80 88.36