1、蓄電池
1.1 蓄電池定義及選型
1.1.1 蓄電池（組）
能將化學能和直流電能相互轉換， 而且放電後經過充電能恢復使用的裝置叫蓄電池； 用導線兩個或多個單體蓄電池用作能源的裝置稱作蓄電池組。
1.1.2 蓄電池的選型
常用的蓄電池包括鎘鎳蓄電池和鉛酸蓄電池兩類， 其中鉛酸蓄電池又分為防酸式鉛酸蓄電池和閥控式密封鉛酸蓄電池兩種。
a. 鎘鎳蓄電池：正極活性物質主要由鎳製成， 負極活性物質主要由鎘製成的一種鹼性蓄電池。
b. 防酸式鉛酸蓄電池：蓄電池槽與蓄電池蓋之間密封， 使蓄電池內產生的氣體只能從防酸栓排出，電極主要由鉛製成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。
c. 閥控式密封鉛酸蓄電池：蓄電池正常使用時保持氣密和液密狀態， 當內部氣壓超過預訂值時，安全閥自動開啟，釋放氣體，當內部氣壓降低後安全閥自動閉合， 同時防止外部空氣進入蓄電池內部，使其密封。
蓄電池在使用壽命期限內無需補加電解液。目前市政工程35kv、10 kv 變配電所（站）中常用閥控式密封鉛酸蓄電池和鎘鎳蓄電池。
1.2.蓄電池的執行及維護
在直流電源系統中， 保證用電裝置不間斷供電的核心部件是蓄電池， 因此對蓄電池組的監測和維護尤其重要。其中主要包括：監控電池的充電電壓和充電電流， 實現各種充電狀態之間的自動切換； 進行充電電壓的溫度補償，確保電池工作狀態最佳；電池定期維護保養，確保電池容量和壽命。
1.2.1 執行過程管理
監控系統根據設定的充電引數， 控制充電模組自動完成電池充電程式， 充電引數應根據閥控式密封鉛酸蓄電池的容量以及廠家提供的資料設定。
★閥控式密封鉛酸蓄電池執行示波圖如1-2-1 所示，充電程式如下：
a. 閥控式密封鉛酸蓄電池正常充電程式。用0.
1c10a（可設定）恆流充電，電壓達到整定值（2.30-2.40）v×n（n 為單體電池所含電池單元的數目）時，微機控制充電浮充電裝置自動轉為恆壓充電，當充電電流逐漸減小，達到0.
01c10a（可設定）時，微機開始計時，3 小時（可設定）後，微機控制充電浮充裝置自動轉為浮充電狀態執行，電壓為（2.23-2.28）v×n。
b.長期浮充充電程式。正常執行浮充狀態下每隔1-3 個月, 微機控制充電浮充電裝置自動轉入恆流充電狀態執行， 按閥控式密封鉛酸蓄電池正常充電程式進行充電。
c.交流電中斷程式。正常浮充電執行狀態時，電網事故停電，這時充電浮充電裝置停止工作，蓄電池通過降壓矽鏈，無間斷地向二次控制母線送電。
當電池電壓低於設定的告警限時系統監控模組發出聲光告警。
d. 交流電源恢復程式。交流電源恢復送電執行時， 微機控制充電裝置自動進入恆流充電狀態執行， 按閥控式密封鉛酸蓄電池正常充電程式進行充電。
★ 鎘鎳蓄電池的執行示波圖如圖1-2-2 所示，充電程式如下：
a. 鎘鎳蓄電池正常充電程式。用0.
2c5a（可設定） 恆流充電， 電壓達到均充整定值（1.47-1.55）v×n（n 為單體電池所含電池單元的數目）時，微機控制充電浮充電裝置自動轉為恆壓充電， 當充電電流逐漸減小， 達到0.
02c5a（可設定）時，微機開始計時，3 小時（可設定）後，充電浮充裝置自動轉為浮充電
執行狀態，電壓為（1.36-1.45）v×n（可設定）。
b. 長期浮充充電程式。正常執行浮充狀態下每隔1-3 個月， 微機控制充電浮充電裝置自動轉入恆流充電狀態執行， 按鎘鎳蓄電池正常充電程式進行充電。
c. 交流電中斷程式。正常浮充電執行狀態時，電網事故停電，這時充電浮充電裝置停止工作，蓄電池通過降壓矽鏈，無間斷地向控制母線送電。
當電池電壓低於設定的告警限時系統監控模組發出聲光告警。
d. 交流電源恢復程式。交流電源恢復送電執行時， 微機控制充電裝置自動進入恆流充電狀態執行， 按鎘鎳蓄電池正常充電程式進行充電。
1.2.2 充電電壓溫度補償
閥控式密封鉛酸蓄電池在不同的溫度下需對蓄電池充電電壓做相應的調整才能保障電池處於最佳狀態， 通常通過電池管理系統監測環境溫度， 自動調整電池充電電壓。
1.2.3電池定期維護保養
電池長期不用或長期處於浮充狀態， 電池極板的活性物質很易硫化， 當活性物質越來越少時，電池的放電能力也越來越差，直至放不出電。此外，由於電池之間的離散性，單體電池之間的實際電壓不盡相同， 電池標稱的浮充電壓只是一種均值， 所選定的浮充電壓並不能滿足每一節電池的要求， 如果電池長期
處於浮充狀態，其結果必定是，部分電池的電量能保證充滿， 而有一部分電池是無法充滿的。沒充滿的電池表現出來的電壓是虛的，需要放電時，其放電能力很差。因此，直流電源充電系統需具備定期對電池作維護性的均充活化功能，以免電池硫化、虛充，確保電池的放電能力和使用壽命。
1.3.鉛酸蓄電池與鎘鎳蓄電池的比較
鎘鎳蓄電池具有放電倍率高， 放電容量隨放電電流的增加下降較緩，使用壽命較長，低溫特性好等優點， 但也存在自放電容量損失較大，**較高，維護工作量較大等缺點。閥控式鉛酸蓄電池具有自放電容量損失較小，維護工作量較少，**相對較低、無汙染等優點， 但也存在放電容量隨放電電流的增加下降較陡，低溫特性較差等缺點。綜上所述， 並考慮到目前變配電所中一般均採用彈簧操作機構， 容量較以前採用電磁操作機構小很多， 可有效的避免閥控式鉛酸蓄電池放電容量隨放電電流的增加下降較陡的缺點，故目前大多數的變配電所採用閥控式鉛酸蓄電池。
2 、直流負荷分類
2.1 按功能分類
2.1.1 控制負荷： 電氣和熱工的控制、訊號、測量和繼電保護、自動裝置等負荷。
2.1.2 動力負荷：各類直流電動機、斷路器電磁操動的合閘機構、交流不停電電源裝置、遠動、通訊裝置的電源和事故照明等負荷。
2.2 按性質分類
2.2.1 經常負荷：要求直流系統在正常和事故工況下均應可靠供電的負荷。
2.2.2 事故負荷：要求直流系統在交流電源系統事故停電時間內可靠供電的負荷。
2.2.3 衝擊負荷：在短時間內施加的較大負荷電流。衝擊負荷出現在事故初期（1min）稱初期衝擊負荷， 出現在事故末期或事故過程中稱隨機負荷（5s）。
3、直流負荷統計
下面以某40萬噸規模水廠為例分析統計。
該工程總變配電所為35kv /10 kv 變配電所，均採用3ah5 斷路器，主要裝置如下：
35kv 變配電系統配電櫃共13 臺， 其中斷路器櫃6 臺；10kv 變配電系統配電櫃共25臺，其中斷路器櫃22 臺（包括10 臺電動機櫃和12 臺其它斷路器櫃，電動機櫃停電後均要求跳閘， 再來電時單台起動）；35kv /10 kv配電系統的綜合保護器分散在各開關櫃上安裝，未設單獨保護屏，各開關櫃內的櫃內加熱器、櫃內照明燈均採用交流小母線供電，交流不停電電源裝置由自控專業單獨供電， 應急照明由相關燈具自帶蓄電池。直流負荷僅為彈簧操作機構、分合閘線圈、綜合保護器、繼電器、溫濕度控制器、訊號燈及線路損耗等。該變配電所為有人值班變電所， 交流停電時間按1h 計算。
直流負荷統計表：
注：表中電動機開關櫃斷路器僅10 臺。
4、蓄電池個數及容量選擇計算
4.1 蓄電池個數
本工程也按2v 電池設計，直流系統中控制負荷和動力負荷採用合併方式供電。
a.蓄電池個數的選擇
按浮充電執行時， 直流母線電壓為.05un 選擇蓄電池個數：
n =1.05un/ uf =1.05x220v/2.25v =102.7
（取103 只）採用閥控式鉛酸蓄電池。
b.蓄電池均衡充電電壓選擇。根據蓄電池個數及直流母線電壓允許的最高值選擇單體蓄電池均衡充電電壓值。
uc ≤1.10un/ n =1.10x220v/103 =2.35v（取2.3v）。
c.蓄電池放電終止電壓選擇。根據蓄電池個數及直流母線電壓允許的最低值選擇單體蓄電池事故放電末期終止電壓。
um≥0.875un/n=0.875x220v/103=1.87v（取1.9v）。
公式中：un―直流系統標稱電壓，v;
uf―單體蓄電池浮衝電壓，v;
uc―單體蓄電池均衡充電電壓，v;
um― 單體蓄電池放電末期終止電壓，v;
n―蓄電池個數。
4.2 蓄電池容量選擇計算
採用電壓控制法：容量選擇計算，應滿足事故全停電狀態下的持續放電容量：cc = kk* kcc， ＝is* ts ＝2280/220*1=10.4ah，kcc 對應池事故
放電末期終止電壓1.9v，查相關閥控式鉛酸蓄電池的容量選擇選擇係數表得：0.571。
公式中：
cc― 蓄電池10h 放電率計算容量，ah;
事故全停電狀態下相對應的持續放電時間的放電容量;
kk―可靠係數，取1.40;
kcc―容量係數，在指定的放電終止電壓下，對應事故放電時間xh。
故：cc = kk * kcc ＝1.40*10.4/0.571＝25.5 ah， 選擇接近的蓄電池標稱容量c10 取值為30 ah。
4.3 電壓水平計算
a、事故放電初期（1min）承受衝擊放電電流時，蓄電池所能保持的電壓：
kcho = kk * icho / i10
icho=（1200w+900w+2280w）/220v=19.9a
kcho =1.1*19.9a/3a=7.3
根據kcho 值，由圖4.3 曲線查出單體電池電壓值ud 為1.87v。則ud =n*ud =
103*1.87v=192.6v。即為標稱電壓的87.55％，滿足要求。
b、1h 事故放電階段末期，承受隨機（5s）衝擊放電電流時，蓄電池所能保持的電壓：
=（ kk * /（ t*i10） =（1.1*10.4ah）/（1h*3）=3.81
= kk * ichm / i10=1.1*0.68a/3=0.25
由持續放電1.0h 後衝擊放電曲線（見圖4.3）， 根據 值找出對應的曲線， 對應 值查出單體電池電壓值ud=1.94v，
則：ud=nud=103*1.94v=199.82v。即為標稱電壓的90.8％，滿足要求。
c、1h 事故放電階段末期， 蓄電池所能保持的電壓：
=（ kk * /（ t*i10）=（1.1*10.4ah）/（1h*3）=3.81。
由持續放電1.0h 後衝擊放電曲線（見圖4.3）， 根據 值找出對應的曲線， 對應 值查出單體電池電壓值ud=1.95v，
則：ud=nud=103*1.95v=200.85v。即為標稱電壓的91％，滿足要求。公式中：
c10―蓄電池10h 放電率標稱容量，ah；
事故放電容量，ah；
icho―事故放電初期（1min）衝擊放電電流值，a；
ichm―事故放電階段末期隨機（5s）衝擊放電電流值，a；
i10―10h 放電率電流，a；
kcho―事故放電初期（1min）衝擊係數；
事故放電末期衝擊係數；
任意事故放電階段的10h 放電率電流倍數；
kk―可靠係數，取1.10；
短路容量計算
一.概述 供電網路中發生短路時,很大的短路電流會使電器裝置過熱或受電動力作用而遭到損壞,同時使網路內的電壓大大降低,因而破壞了網路內用電裝置的正常工作.為了消除或減輕短路的後果,就需要計算短路電流,以正確地選擇電器裝置 設計繼電保護和選用限制短路電流的元件.二.計算條件 1.假設系統有無限大的容量....
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