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变电站直流电源系统设计

概述
66-110kV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，大多参照传统方式记录和计算，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，拟定蓄电池组的容量时，应当对站内设备直流功耗进行详尽分析和记录，通过实例计算，针对66-110kV无人值班变电站直流负荷分析、记录及蓄电池容量计算方式进行说明。
基本概念
电力工程用直流蓄电池：
镉镍蓄电池；
铅酸蓄电池；
防酸隔爆、防酸消氢
阀控式密封铅酸蓄电池；

标称电压
系统被指定的电压110伏或220伏。
终止电压
在指定的放电时间内规定蓄电池必须保持的最低放电电压；
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。
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营中，个别蓄电池落后，电解液密度下降，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营状态。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营，浮充电压值宜控制为（2.23－2.28）V×N。
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。
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。正常运营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在备用。
恒流放电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。
补充充电为了填补运营中因浮充电流调整不妥导致了欠充，补偿阀控蓄电池因自放电和爬电漏电所导致蓄电池容量的亏损，根据需要设定期间（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，保证运营安全可靠。
核对性放电长期使用限压限流的浮充电运营方式，无法判断阀控蓄电池的现有容量。只有通过核对性放电，才干找出蓄电池存在的问题。为了检查在正常运营中的蓄电池组的实际容量，将蓄电池组脱离运营，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；If_-恒定放电电流，A；t-放电时间，h。
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。
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:
δI=
δI式稳流精度；
IM-输出电流波动极限值；
IZ-输出电流整定值稳压精度
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δU-稳压精度；
UM-输出电压波动极限值；
UZ-输出电压整定值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=
式中η-效率；
WD-直流输出功率；
WA-交流输入功率。
直流系统接线
直流系统电压
系统标称电压110伏或220伏，在均衡充电运营工况下，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%；
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%；
蓄电池组
66-110kV变电站宜采用阀控式密封铅酸蓄电池；
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；
充电装置
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；
,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；
直流母线接线方式
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；
2组蓄电池的直流系统，应采用两段单母线接线
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

方案一：

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。正常运营时，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