電氣工程師輔導(dǎo)資料：發(fā)輸變電知識(shí)(2)

　　12.1.3.4 帶鎳鎳蓄電池組的整流直流系統(tǒng)[65] $lesson$

　　(1)電池組本身是獨(dú)立的化學(xué)能源，較電容儲(chǔ)能可靠。

　　(2)采用電池組時(shí)不必增設(shè)+DM燈母線，信號(hào)燈直接接在控制母線回路上，能全面監(jiān)視控制回路完好情況。

　　(3)當(dāng)電動(dòng)機(jī)回路較多時(shí)，其低電壓保護(hù)可采用不同時(shí)限的分批跳閘方式，蓄電池容量也不需加大。

　　12.1.4.2 鎘鎳蓄電池[66]

　　(1)鎘鎳蓄電池型式。堿性鎘鎳蓄電池目前有高倍率GNG(GNC)和中倍率GNZ兩種(低倍率國(guó)內(nèi)較少使用)。當(dāng)沖擊合閘電流是決定因素時(shí)，選用高倍率GNG(或GNC)電池是合理的。當(dāng)事故持續(xù)電流大于30A，或者計(jì)算選用高倍率蓄電池大于等于60Ah時(shí)，選用高倍率蓄電池應(yīng)作經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，以選用更大容量的中倍電池為宜。60Ah以上的高倍率蓄電池只有在特殊場(chǎng)合下選用。

　　高倍率堿性鎘鎳蓄電池又分為全燒結(jié)和半燒結(jié)兩種。有試驗(yàn)證明，在各種恒流放電倍率下，半燒結(jié)電池的放電容量及放電電壓均優(yōu)于全燒結(jié)電池。所以采用半燒結(jié)電池是經(jīng)濟(jì)合理的。

　　GNG系列燒結(jié)(半燒結(jié))式鎘鎳蓄電池具有充放電電壓平穩(wěn)、高倍率放電能維持高的端電壓、承受過(guò)放電能力強(qiáng)、自放電小及使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

　　(2)鎘鎳蓄電池容量的選擇：

　　1)階梯負(fù)荷計(jì)算法：階梯負(fù)荷計(jì)算法計(jì)算公式為

　　(12?1?15)

　　式中 ――溫度為25℃時(shí)的額定放電率換算容量，Ah;

　　――可靠系數(shù)，取1.2，包括以下三項(xiàng);

　　――使用系數(shù)，指蓄電池使用、維護(hù)、溫度等補(bǔ)償系數(shù)，推薦用1.04;

　　――設(shè)計(jì)裕度系數(shù)，取1.15;

　　――蓄電池老化系數(shù)，取1.0(鎘鎳電池浮充運(yùn)行20年，容量100%);故 ;

　　――容量換算系數(shù)，是由放電時(shí)間 、蓄電池工作溫度(標(biāo)準(zhǔn)定為25℃)和蓄電池允許最低電壓在不同倍率放電時(shí)實(shí)測(cè)繪制的 關(guān)系曲線，1/h。

　　階梯負(fù)荷計(jì)算法是將放電時(shí)所需的容量分成若干階梯來(lái)進(jìn)行計(jì)算，如圖12?1?6。

　　(12?1?16)

　　(12?1?17)

　　(12?1?18)

　　圖12?1?6 先小后大階梯放電電流圖

　　這種方法假想的物理意義是先以 容量的蓄電池用 開始放電，在第 小時(shí)時(shí)將具有 容量的蓄電池并聯(lián)接入，使其分擔(dān) 的電流，然后，在 小時(shí)時(shí)將具有 容量的蓄電池并聯(lián)接入，使其分擔(dān) 的電流?？偟某袚?dān)上述三個(gè)階段的蓄電池容量為 。

　　當(dāng)負(fù)荷電流先大后小時(shí)，負(fù)荷曲線如圖12?1?7所示。

　　圖12?1?7 先大后小階梯放電電流圖

　　仍用上式計(jì)算，只不過(guò) 為負(fù)值。但是這樣算出的蓄電池容量總和有時(shí)比單獨(dú)按初期最大電流放電要小，這是不合理的。因此應(yīng)分別計(jì)算最大電流放電容量和階梯放電容量，選取其中的最大值，就是所求的蓄電池容量。

　　階梯負(fù)荷計(jì)算法的計(jì)算基礎(chǔ)是放電特性曲線。其計(jì)算準(zhǔn)確性有賴于此曲線，使用時(shí)注意收集及檢驗(yàn)。此處僅說(shuō)明其計(jì)算方法。

　　2)電壓控制計(jì)算法。電壓控制計(jì)算法是先根據(jù)事故放電容量進(jìn)行初步容量選擇，再根據(jù)初選的蓄電池容量，查相應(yīng)的蓄電池一小時(shí)事故放電后沖擊放電(合閘電流)曲線，得蓄電池沖擊放電電壓。

　　a)計(jì)算事故容量

　　(12?1?19)

　　式中 ――事故放電容量，Ah;

　　――事故放電電流，A;

　　――事故放電時(shí)間，h，一般取1h。

　　b)計(jì)算蓄電池容量

　　(12?1?20)

　　式中 ――蓄電池容量，Ah;

　　――可靠系數(shù)，取0.8;

　　――浮充容量保持值0.9;

　　――容量利用系數(shù)，中倍率取0.5~0.6，高倍率取0.7~0.9。

　　取值考慮一小時(shí)事故放電末期，母線電壓維持在200V以上才能保證可靠合閘。終止電壓要求高時(shí)取小值，低時(shí)取大值。

　　根據(jù)計(jì)算的蓄電池容量，初選出與計(jì)算容量相近但較大的蓄電池規(guī)格容量。

　　c)電壓校驗(yàn)。根據(jù)蓄電池的沖擊放電曲線(參見圖12?1?8)選取相應(yīng)容量蓄電池的沖擊放電曲線。然后根據(jù) 和 從上述沖擊放電曲線查得單只蓄電池電壓 ，從而可以計(jì)算出直流母線的電壓

　　(12?1?21)

　　式中 ――直流母線電壓，V;

　　――蓄電池個(gè)數(shù);

　　――沖擊放電末期，單只蓄電池的電壓，V，查蓄電池1h事故放電后沖擊放電曲線。

　　根據(jù)公式 計(jì)算出直流母線電壓，若大于0.85 則認(rèn)為所選蓄電池容量是正確的。

　　圖12?1?8 GNG?20蓄電池1h事故放電后沖擊放電曲線(0.3s)

　　3)簡(jiǎn)化計(jì)算法。110kV及以下的變電所通常選用高倍率鎘鎳電池，可以用如下簡(jiǎn)化計(jì)算法確定其容量：

　　a)1h放電容量 ≤ ;

　　b)最大合閘沖擊電流 ≤ 。

　　(3)鎘鎳蓄電池個(gè)數(shù)的選擇。鎘鎳電池均充及浮充電壓較高，起始放電階段特性較軟，電壓下降相對(duì)較快。

　　蓄電池個(gè)數(shù)選多了，把浮充、均充電壓抬的很高，加大了調(diào)壓范圍。個(gè)數(shù)選少了，事故放電末期的電壓又可能不足。

　　減少蓄電池個(gè)數(shù)，提高蓄電池容量(相當(dāng)于放電倍率減少)，也可以保持一定的電壓水平。增加個(gè)數(shù)，可減少蓄電池容量。

　　當(dāng)前許多廠家對(duì)高倍率電池選用180個(gè)，浮充電壓250V，直接供給合閘母線，降壓至230V供給控制母線。放電終止電壓198V(每個(gè)1.1V)。中倍率電池目前產(chǎn)品數(shù)量及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)都不很多，由于均充及浮充電壓都比高倍率電池高，選用電池個(gè)數(shù)有180個(gè)和172個(gè)兩種。選用172個(gè)電池的供電方式與180個(gè)高倍率電池供電方式基本相同。選用180個(gè)中倍率電池的系統(tǒng)，在合閘母線及控制母線都分別設(shè)有降壓硅鏈。

　　12.1.5 充電器的選擇及容量計(jì)算方法

　　12.1.5.1 鉛酸蓄電池的充電及浮充電裝置[66]

　　蓄電池的正常充電和浮充電運(yùn)行可共用一套硅整流裝置，它除在正常情況下向直流網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)常負(fù)荷供電外，同時(shí)還對(duì)蓄電池進(jìn)行浮充電，并作為均衡充電和事故放電后的充電之用。

　　(1)充電設(shè)備的額定電流。充電設(shè)備的電流包括蓄電池組的最大充電電流和直流系統(tǒng)的經(jīng)常負(fù)荷電流 ，在變電所中蓄電池組的最大充電電流可采用10h放電率的放電電流。

　　充電設(shè)備的電流為

　　(12?1?22)

　　式中 ――充電設(shè)備的額定電流，A;

　　――蓄電池的10h放電率容量，Ah;

　　――直流系統(tǒng)的經(jīng)常負(fù)荷，A。

　　(2)充電設(shè)備輸出電壓的范圍。蓄電池在充電末期，其電壓可能達(dá)2.7V，故充電設(shè)備的最高電壓應(yīng)為

　　(12?1?23)

　　式中 ――蓄電池總數(shù)。

　　實(shí)際上，對(duì)220V蓄電池組 V;110V蓄電池組 V。

　　因此，充電設(shè)備的容量按下式計(jì)算

　　(12?1?24)

　　式中 ――充電設(shè)備的容量，kW;

　　――充電設(shè)備的電壓，V;

　　――充電設(shè)備的電流，A。

　　充電設(shè)備輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍對(duì)變電所有端電池直流電壓為110V時(shí)，一般選用90~150V;220C時(shí)，一般選用180~310V。對(duì)變電所無(wú)端電池直流系統(tǒng)電壓為110V時(shí)選用55~165V;220V時(shí)選用110~330V。

　　(3)浮充電設(shè)備。浮充電設(shè)備的容量按蓄電池組的經(jīng)常負(fù)荷電流及自放電電流來(lái)選擇。其工作電壓應(yīng)與充電設(shè)備相同，以便均衡充電。

　　浮充電設(shè)備的工作電流為

　　(12?1?25)

　　式中 ――浮充電流，A;

　　――事故負(fù)荷電流，A;

　　――經(jīng)常負(fù)荷電流，A。

　　浮充電設(shè)備的容量按下式計(jì)算

　　(12?1?26)

　　式中 ――浮充電設(shè)備的容量，kW;

　　――浮充電電壓，V，對(duì)變電所110V直流系統(tǒng)取115V，對(duì)220直流系統(tǒng)取230V。

　　當(dāng)充電設(shè)備和浮充電設(shè)備共用一套硅整流裝置時(shí)，可不必進(jìn)行浮充電設(shè)備容量的計(jì)算

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