浅析发变电工程直流系统设计_电力论文发表

浅析发变电工程直流系统设计
熊文强
摘要：本文对发变电工程直流系统设计中的蓄电池组容量选择、硅整流装置选择、充电电流和充电率、整流装置电流调节范围进行探讨。
关键词：发变电系统设计
一蓄电池组容量选择
《火力发电厂、变电站直流系统设计技术规定征求意见稿》规定：“发电厂蓄电池组容量选择的计算条件应满足全厂事故停电时的放电溶量,并应考虑事故放电初期直流电动机起动电流和蓄电池组事故持续放电一小时末期恢复厂用电的最大冲击电流因素。”在200MW 及以下容量机组发电厂,直流系统电池组容量选择计算,一般采用电压控制计算法。在蓄电池组容量选择计算后,校验容量是否满足要求的最不利条件,取决于最后一项“事故持续放电一小时末期加冲击放电”。该条件常常使计算容量不能满足此项校验要求,因而需增大一级蓄电池容量或在许可的条件下增加蓄电池个数。从校验中发现,出现这种情况的关键因素是参加冲击合闸断路器的台数。在发电厂直流系统设计中,校验蓄电池组容量往往要考虑厂用工作电源故障和厂用备用电源自动投人的因素,即两台断路器的合闸电流之和,以致有时需要将电池组计算容量增大。
但《电力工程电气设计手册》(以下简称《手册》)中明确规定“冲击负荷中对断路器合闸电流的考虑原则：应为全厂(所)合闸电流最大的一台断路器或考虑厂用备用电源自动投入的实际同时合闸的断路器合间电流之和,选取上述大者为计算值。“在直流系统设计中考虑冲击电流因素校验蓄电池组容量是在事故持续放电一小时末期,实际上这时直流系统的硅整流器装置由于无电源供电停止工作,因为此刻无论厂用工作段还是厂用备用段都无电源。若在此时恢复厂用电投入断路器,只能手动逐个操作,根本没有备用电源自动投入的可能。所以笔者认为,在校验发电厂蓄电池组计算容量时,只考虑一台断路器的合闸电流。若考虑备用电源自动投人两台断路器合闸电流的因素,因在厂用工作变压器故障初期,可出现备用电源自动投入的情况,一般在事故放电初期,蓄电池组能够满足两台断路器合闸电流的要求,所以在蓄电池组容量计算的校验中不考虑该因素。
从以上分析可知,在校验发电厂直流系统蓄电池组容量时,事故持续放电一小时末期所承受的最大冲击电流应为最大一台断路器的合闸电流。
二硅整流装置选择
《手册》中规定：“蓄电池组的充电设备选用硅整流装置,它除在正常情况下向直流网络的经常负荷供电外,同时对蓄电池组进行充电,并作为均衡充电及事故放电的充电之用。”
在大容量发电机组的发电厂其经常性直流负荷电流较大,浮充电和充电选用的充电容量相差不大,故为了提高硅整流装置的利用率,蓄电池组的充电和浮充电合用一套硅整流装置∋根据《手册》要求,蓄电池组需装一设两组硅整流装置时,这样配置可增加运行的可靠性和充电、浮充电的互补性,使直流系统经常处花稳定的运行状态。
在选择中等容量发电机组和220KW , 变电站直流系统的硅整流装置盯 ,有时出现浮充电和充电的容量相差比较大,使一台硅整流装置不能兼月学充电、充毛两神功艳。经分析这种情况的出现主要由厂下三种情造成：
1) 在计算选择硅整流装置时,为了可靠性,人为增加硅整流装置的容量,即增大充电电流。
2) 在计算选择蓄电池组容量时,为提高可靠性,人为增加蓄电池组容量。
3) 在选择的硅整流装置和蓄电池组容量合理的条件下,经常性直流负荷电流与硅整流装置充电电流数值相差较大。
三充电电流和充电率
《手册》规定充电设备额定电流选择方式如下。
(1) 按事故放电后进行充电的要求选择充电设备：
IC=Qsg ×1.1/T+Ijc
式中IC一一充电设备的额定电流 (A ) ;
Qsg一一蓄电池组的事故放电容量\(Ah);
T一蓄电池组最长充电时间,可取12h;
Ijc一一直流系统的经常负荷电流 (A).

( 2 ) 如考虑核对性充放电,按最大充电
电流选择充电设备:
IC= =(0.1～0.125)Q10
式中Q10为蓄电池组的10h放电率容量.
(3) 按能够承担直流母线的经常负荷电流和蓄电池组的自放电电流选择浮充电设备:
Ifc= =Ijc+Izf)
式中Ifc一一浮充电设备的额定电流 (A);
Izf一一蓄电池组自放电电流 (A ).
首先分析第一、二种情况。在选择充电设备计算时,往往是以第(2)方式做为选择的依据。
第 (2) 方式中明确表示,在核对性放电后的充电毛流是按照10小时率或8小时率电流进行充电。在一些有关资料中也明确地提到充电电流一般以10小时率为正常充屯率。即在核冲生充电时,充电率最大也只是按10小时充电,只有当采用改进恒流充电法,即在充电初期按较大的电流(按8小时充电率)进行充电。
电站用蓄电池一般采用二阶段式充电方式,即第一阶段以自动稳流方式充电,第二阶段以自动稳压方式充电。有的发电厂蓄电池组在第一阶段的充电率也基本控制在拍小时率至20小时率的范围内。无论采用什么方式进行充电,它的充电率最大为8小时率,即按0.125Q10的电流进行充电。因此 ,按第（2）方式计算选择充电设备时,就没有必要人为地再增大充电电流,选择大一级在充电设备。
再者浮充电状态时的直流系统经常负荷电流基本是固定不变的 ∋从第 (3) 方式中
可以看出,浮充电状态时的浮充电流由蓄电池组的自放电和经常负荷电流组成,否则就会出现第(3 )种情况一一硅整流装置的充电电流与浮电电流相差很大。在第 (3) 方式中Q10为蓄电池的 10小时放电率容量,也就是直流系统负荷计算最终选择的蓄电池组容量。一般在直流系统蓄电池组容量确定时,是按照比计算容量大一至二级容量的原则考虑,以弥补在计算中不可预见的一些因素 ,从而也增大直流系统的可靠性。但是如果人为地再增大电池组的容量,从第 (2) 方式可看出,硅整流装置的充电电流与蓄电池组的选择容量成正比,即增大充电容量,同样会出现硅整流装置的充电电流与浮电电流相差很大的情况。因此建议选择蓄电池容量时,应考虑硅整流设备的
因素,不要为增大直流系统的可靠性,过大的增加蓄电池组容量。
四整流装置电流调节范围
《手册》中规定“硅整流能在10％～100％额定电流范围内自动稳压运行”。但一些硅整流装置的技术性能还不能达到《手册》要求的指标,其自动稳压运行时的电流调节一般在20％～100％额定电流范围内,只有少数制造厂家能做到在5％～100％额定电流范围内调节。对于设计选型来说,硅整流装置在自动稳压运行状态时的电流调节范围下限愈低愈好,这样可使硅整流装置能够适应满足各种运行工况。就当前国内硅整流设备的现状,对设计选型受到一定约束。因此,
在直流设计选型计算中,注意避免出现本文开始所提到的情况一一为了可靠性,盲目地增加硅整流装置或蓄电池组的容量。