郭科

（1.國網寧夏電力有限公司經濟技術研究院，寧夏 銀川 750002； 2.寧夏寧電電力設計有限公司，寧夏 銀川 750002）

變電站蓄電池作為變電站直流控制、保護以及不間斷交流電源的基礎，直接關系到變電站運行的穩(wěn)定性，其可靠性對電網安全起到重要作用。

在變電站規(guī)劃設計中，蓄電池的選型是相當重要的一個環(huán)節(jié)，但是蓄電池容量選擇以及計算過程較繁瑣，對于有經驗的設計人員也需要大量時間才能把全站蓄電池容量估算出來。文獻[1-3]中提供的階梯計算法和簡化計算法均需要多次的迭代計算和系數(shù)查詢，對設計人員熟練度要求高、工作量大且容易出錯，任一環(huán)節(jié)參數(shù)錯誤都會導致整個計算結果發(fā)生錯誤。本文以現(xiàn)有規(guī)程規(guī)范和電力設計手冊為基礎，提出了一種110kV～750kV 智能變電站蓄電池容量快速選擇方法。

1 計算方法提出

依據(jù)DL/T 5044-2014《電力工程直流電源系統(tǒng)設計技術規(guī)程》[4]（以下簡稱DL/T 5044-2014），變電站直流負荷事故放電時間統(tǒng)計如表1 所示。

因此對于有人值班變電站，DL/T 5044-2014 蓄電池容量階梯計算法公式為：

第一階段計算容量

第二階段計算容量

第三階段計算容量

式中：Cc1～Cc3為蓄電池10h(或5h)放電率各階段的計算容量（Ah）；Kk為可靠系數(shù)，取1.4；I1、I2為各階段的負荷電流（A）；Kc1～Kcn為各計算階段最后一個階段放電時間的容量換算系數(shù)（1/h）。

從表1 可以看出，在變電站整個蓄電池事故放電時段中，只有初期1min 直流負荷與其他時段直流負荷不同，僅僅多了事故初期高壓斷路器跳閘負荷，蓄電池初期1min 蓄電池放電容量遠小于其他階段的放電容量。因此，對蓄電池容量起決定因素的是最后一個階段的計算容量Cc3。又因為Kc1(60min)值與Kc1(59min)值幾乎相等，Cc3公式可以近似簡化為：

表1 直流負荷事故放電時間統(tǒng)計表

此時蓄電池計算容量為：

式中：Ir為隨機負荷電流（A）；Kcr為隨機（5s）沖擊負荷容量換算系數(shù)（1/h）。

同理，對于無人值班變電站蓄電池計算容量為：

假設在某110kV～750kV 智能變電站終期規(guī)模中，主變臺數(shù)為B 臺，電壓共轉換N 次，220kV 及以上線路、母聯(lián)（分段）間隔總數(shù)為E，110（66）kV 及以上母線總數(shù)為M，110(66)kV 線路、母聯(lián)（分段）間隔總數(shù)為Y，35kV 及以下線路、母聯(lián)（分段）、母線間隔總數(shù)為Z，3/2 接線完整串內的總斷路器數(shù)D，220kV及以上斷路器總個數(shù)C。根據(jù)國家電網公司輸變電工程通用設計330～750kV 變電站分冊（2017 年版）[5]、GB14285-2006 繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程[6]、DL/T5136-2012 火力發(fā)電廠、變電站二次接線設計技術規(guī)程[7]等設計原則以及各廠家設備說明書，智能變電站直流負荷統(tǒng)計如表2 所示。

表2 智能變電站直流負荷統(tǒng)計表

取直流電壓為220V，由表2 可以計算出：

將公式（7）的計算結果帶入公式（5）和公式（6）可以得到有人值班變電站蓄電池計算容量如公式（8），無人值班變電站蓄電池計算容量如公式（9）。

2 應用實例

實例1：某330kV 智能無人值班變電站330kV 系統(tǒng)遠期采用3/2 接線，出線8 回；110kV 遠期采用雙母線雙分段接線，出線18 回；35kV 采用單母線單元接線，不出負荷線，其中I、II 段母線分別安裝1 回主變壓器進線間隔，3 組電容器間隔，1 組電抗器間隔，1組站用變間隔，1 組母線設備間隔；Ⅲ段母線安裝1 回主變壓器進線間隔，3 組電容器間隔，1 組電抗器間隔，1 組母線設備間隔。本變電站蓄電池選用閥控式密封鉛酸蓄電池（貧液）（單體2V），放電終止電壓取1.87V。由DL/T 5044-2014 表C.3-3 查 的Kc1(120min)=0.334，Kcr=1.27，取Kk=1.4，由變電站主接線可知B=3,N=3,E=8,Y=22,M=6,Z=17,C=16,D=15,X=0,U=15,S=10,T=0,H=6。將上述數(shù)據(jù)代入公式（8）得到Cs=580.8Ah。建議選用蓄電池容量600Ah，直流系統(tǒng)蓄電池為：2×600Ah。

實例2：某750kV 智能無人值班變電站750kV 系統(tǒng)遠期采用3/2 接線，出線9 回；330kV 采用3/2 接線，雙母線雙分段，330kV 遠期21 回出線；主變66kV 側采用單母線單元接線，采用雙分支進線回路，設2 臺總斷路器，對應每個進線回路設一段66kV 分支母線，分別連接2 組低壓并聯(lián)電容器和2 組低壓并聯(lián)電抗器及站用電源。本變電站蓄電池選用閥控式密封鉛酸蓄電池（貧液）（單體2V），放電終止電壓取1.87V。由DL/T 5044-2014 表C.3-3 查的Kc1(120min)=0.334，Kcr=1.27，取Kk=1.4，由變電站主接線可知B=3,N=3,E=32,Y=0,M=9,Z=2,C=56,D=54,X=0,U=15,S=10,T=0,H=6。將上述數(shù)據(jù)代入公式（8）得到Cs=696.4Ah。建議選用蓄電池容量800Ah，直流系統(tǒng)蓄電池為：2×800Ah。

上述蓄電池容量選型實例已經在實際工程中應用，經過多項工程檢驗，證實上述蓄電池選型方法可行可用。

3 結論

本文首先對現(xiàn)有智能變電站直流負荷及其事故放電時間進行統(tǒng)計，根據(jù)統(tǒng)計結果發(fā)現(xiàn)在變電站整個蓄電池事故放電時段中，只有初期1min 直流負荷與其他時段直流負荷不同，僅僅多了事故初期高壓斷路器跳閘負荷，然而蓄電池初期1min 蓄電池放電容量遠小于其他階段的放電容量。因此對現(xiàn)有規(guī)程規(guī)范提出的蓄電池容量選擇方法進行了步驟簡化。

同時將智能變電站直流負荷統(tǒng)計工作與變電站主接線規(guī)模建立了聯(lián)系，僅需要知道變電站終期主接線規(guī)模就可以通過本文提煉的公式（8）或公式（9）一步計算出變電站的蓄電池的計算容量，從而選定蓄電池的設計容量。

本文提出的變電站蓄電池容量選擇方法比現(xiàn)有規(guī)程規(guī)范及文獻采用的方法步驟簡化，操作簡便，不易出錯，對于變電站規(guī)劃設計以及建設具有廣泛的推廣和使用價值。