淺析發(fā)變電工程直流系統(tǒng)設(shè)計
熊文強
摘要：本文對發(fā)變電工程直流系統(tǒng)設(shè)計中的蓄電池組容量選擇、硅整流裝置選擇、充電電流和充電率、整流裝置電流調(diào)節(jié)范圍進行探討。
關(guān)鍵詞：發(fā)變電 系統(tǒng)設(shè)計
一 蓄電池組容量選擇
《火力發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)定征求意見稿》規(guī)定：“發(fā)電廠蓄電池組容量選擇的計算條件應(yīng)滿足全廠事故停電時的放電溶量,并應(yīng)考慮事故放電初期直流電動機起動電流和蓄電池組事故持續(xù)放電一小時末期恢復(fù)廠用電的最大沖擊電流因素。”在200MW 及以下容量機組發(fā)電廠,直流系統(tǒng)電池組容量選擇計算,一般采用電壓控制計算法。在蓄電池組容量選擇計算后,校驗容量是否滿足要求的最不利條件,取決于最后一項“事故持續(xù)放電一小時末期加沖擊放電”。該條件常常使計算容量不能滿足此項校驗要求,因而需增大一級蓄電池容量或在許可的條件下增加蓄電池個數(shù)。從校驗中發(fā)現(xiàn),出現(xiàn)這種情況的關(guān)鍵因素是參加沖擊合閘斷路器的臺數(shù)。在發(fā)電廠直流系統(tǒng)設(shè)計中,校驗蓄電池組容量往往要考慮廠用工作電源故障和廠用備用電源自動投人的因素,即兩臺斷路器的合閘電流 之和,以致有時需要將電池組計算容量增大。
但《電力工程電氣設(shè)計手冊》(以下簡稱 《手冊》)中明確規(guī)定“沖擊負荷中對斷路器合閘電流的考慮原則：應(yīng)為全廠(所)合閘電流最大的一臺斷路器或考慮廠用備用電源自動投入的實際同時合閘的斷路器合間電流之和,選取上述大者為計算值。“在直流系統(tǒng)設(shè)計中考慮沖擊電流因素校驗蓄電池組容量是在事故持續(xù)放電一小時末期,實際上這時直流系統(tǒng)的硅整流器裝置由于無電源供電停止工作,因為此刻無論廠用工作段還是廠用備用段都無電源。若在此時恢復(fù)廠用電投入斷路器,只能手動逐個操作,根本沒有備用電源自動投入的可能。所以筆者認為,在校驗發(fā)電廠蓄電池組計算容量時,只考慮一臺斷路器的合閘電流。若考慮備用電源自動投人兩臺斷路器合閘電流的因素,因在廠用工作變壓器故障初期,可出現(xiàn)備用 電源 自動投入的情況,一般在事故放電初期,蓄電池組能夠滿足兩 臺斷路器合閘電流 的要求,所以在蓄電池組容量計算的校驗中不考慮該因素。
從以上分析可知,在校驗發(fā)電廠直流系統(tǒng)蓄電池 組容量時,事故持續(xù)放 電一小時末期所承受的最大沖擊電流應(yīng)為最大一臺斷路器的合閘電流。
二 硅整流裝置選擇
《手冊》中規(guī)定：“蓄 電池組的充電設(shè)備選用硅整流裝置,它除在正常情況 下向直流網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)常負荷供電外,同時對蓄電池組進行充 電,并作為均衡充電及事故放電的充電之用。”
在大容量發(fā)電機組的發(fā)電廠其經(jīng)常性直流負荷電流較大,浮充電和充電選用的充電容量相差不大,故為了提高硅整流裝置的利用率,蓄電池組的充電和浮充電合用一套硅整流裝置∋根據(jù)《手冊》要求,蓄電池組需裝一設(shè)兩組硅整流裝置時,這樣配置可增加運行的可靠性和充電、浮充電的互補性,使直流系統(tǒng)經(jīng)常處花穩(wěn)定的運行狀態(tài)。
在選擇中等容量發(fā)電機組和220KW , 變電站直流系統(tǒng)的硅整流裝置盯 ,有時出現(xiàn)浮充電和充電的容量相差比較大,使一臺硅整流裝置不能兼月學(xué)充電、充毛兩神功艷。經(jīng)分析這種情況的出現(xiàn)主要由廠下三種情造成：
1) 在計算選擇硅整流裝置時,為了可靠性,人為增加硅整流裝置的容量,即增大充電電流。
2) 在計算選擇蓄 電池組容量時,為提高可靠性,人為增加蓄電池組容量。
3) 在選擇的硅 整流裝置和蓄電池組容量合理的條件下,經(jīng)常性直流負荷電流與硅整流裝置充電電流數(shù)值相差較大。
三 充電電流和充電率
《手冊》規(guī)定充電設(shè)備額定 電流選擇方式如下。
(1) 按事故放電后進行充電的要求選擇充電設(shè)備：
IC=Qsg ×1.1/T+Ijc
式中IC一一充電設(shè)備的額定電流 (A ) ;
Qsg一 一 蓄電池組的事故放電容量\(Ah);
T一 蓄電池組最長充電時間,可取12h;
Ijc一一 直流系統(tǒng)的經(jīng)常負荷電流 (A).

( 2 ) 如考慮核對性充放電,按最大充電
電流選擇充電設(shè)備:
IC= =(0.1～0.125)Q10
式中Q10為蓄電池組的10h放電率容量.
(3) 按能夠承擔(dān)直流母線的經(jīng)常負荷 電流和蓄電池組的自放電電流選擇浮充電設(shè)備:
Ifc= =Ijc+Izf)
式中Ifc一一 浮充電設(shè)備的額定電流 (A);
Izf一 一蓄電池組自放電電流 (A ).
首先分析第一、二種情況。在選擇充電設(shè)備計算時,往往是以第(2)方式做為選擇的依據(jù)。
第 (2) 方式中明確表示,在核對性放電后的充電毛流是按照10小時率或8小時率電流進行充電。在一些有關(guān)資料中也明確地提到充電電流一般以10小時率為正常充屯率。即在核沖生充電時,充電率最大也只是按10小時充電,只有當(dāng)采用改進恒流充電法,即在充電初期按較大的電流(按8小時充電率)進行充電。
電站用蓄電池一般采用二階段式充電方式,即第一階段以自動穩(wěn)流方式充電,第二階段以自動穩(wěn)壓方式充電。有的發(fā)電廠蓄電池組在第一階段的充電率也基本控制在拍小時率至20小時率的范圍內(nèi)。無論采用什么方式進行充電,它的充電率最大為8小時率,即按0.125Q10的電流進行充 電。因此 ,按第（2）方式計算選擇充電設(shè)備時,就沒有必要人為地再增大充電電流,選擇大一級在充電設(shè)備。
再者浮充電狀態(tài)時的直流系統(tǒng)經(jīng)常負荷電流基本是固定不變的 ∋從第 (3) 方式中
可以看出,浮充電狀態(tài)時的浮充電流由蓄電池組的自放電和經(jīng)常負荷電流組成,否則就會出現(xiàn)第(3 )種情況一一 硅整流裝置的充電電流與浮電電流相差很大。在第 (3) 方式中Q10為蓄電池的 10小時放電率容量,也就是直流系統(tǒng)負荷計算最終選擇的蓄電池組容量。一般在直流系統(tǒng)蓄電池組容量確定時,是按照比計算容量大一至二級容量的原則考慮,以彌補在計算中不可預(yù)見的一些因素 ,從而也增大直流系統(tǒng)的可靠性。但是如果人為地再增大電池組的容量,從第 (2) 方式 可看出,硅整流裝置的充電電流與蓄電池組的選擇容量成正比,即增大充電容量,同樣會出現(xiàn)硅整流裝置的充電電流與浮電電流相差很大的情況。因此建議選擇蓄電池容量時,應(yīng)考慮硅整流設(shè)備的
因素,不要為增大直流系統(tǒng)的可靠性,過大的增加蓄電池組容量。
四 整流裝置電流調(diào)節(jié)范圍
《手冊》中規(guī)定“硅整流能在10％～100％額定電流 范圍內(nèi) 自動穩(wěn)壓運行”。但一些硅整流裝置的技術(shù)性能還不能達到《手冊》要求的指標(biāo),其自動穩(wěn)壓運行時的電流 調(diào)節(jié)一般在20％～100％額定電流范圍內(nèi),只有少數(shù)制造廠家能做到在5％～100％額定電流范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。對于設(shè)計選型來說,硅整流裝置在自動穩(wěn)壓運行狀態(tài)時的電流調(diào)節(jié)范圍下限愈低愈好,這樣可使硅整流裝置能夠適應(yīng)滿足各種運行工況。就當(dāng)前國內(nèi)硅整流設(shè)備的現(xiàn)狀,對設(shè)計選型受到一定約束。因此,
在直流設(shè)計選型計算中,注意避免出現(xiàn)本文開始所提到的情況 一一 為了可靠性,盲目地增加硅整流裝置或蓄電池組的容量。
 

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