《中国高新技术企业》 2011年7月下-2 - 图文(4)

变电站直流系统蓄电池容量选择探讨

王鹏洋（广东天联集团有限公司，广东 广州 510600）变电站直流电源是变电站非常重要的一种二次设备，由蓄电池组、充电设备、直流屏等设备组成。直摘要：

流系统的电压水平是衡量直流供电质量的重要指标，取决于直流系统的接线方式、单个蓄电池的放电电压和蓄电池组的电池个数。文章介绍了一种变电站直流系统蓄电池组容量、个数选择方法和设计依据。

变电站；直流系统；蓄电池容量选择；容量换量法关键词：

TM621 　　 　文献标识码：A 　　　文章编号：1009-2374（2011）21-0089-03中图分类号：

变电站直流电源是变电站非常重要的一种二次设备，由蓄电池组、充电设备、直流屏等设备组成。它的主要任务就是给继电保护、开关合分及控制提供可靠的直流操作电源，它在发电厂和变电所中是一个独立的电源，不受交流的影响，在全厂或全所失电的情况下，仍能保证控制信号、保护、自动装置等电源及事故处理工作，因此其性能和质量的好坏直接关系到电网的稳定运行和设备安全。

参数为：（1）单体电池额定电压：2V；（2）单体电池浮充电电压：2.23～2.27V；（3）单体电池均衡充电电压: 2.30～2.35。

二、蓄电池选择及容量计算

（一）蓄电池的选择直流系统的电压水平是衡量直流供电质量的重要指标。直流系统的电压水平取决于直流系统的接线方式、单个蓄电池的放电电压和蓄电池组的电池个数。

1．蓄电池个数的选择。浮充电运行时，按直流母线电压为1.05Un来确定电池个数，即 （1）式中：Un——直流系统额定电压（V）； Uf——单个电池的浮充电压（V）。按均衡充电运行的直流母线电压来校验蓄电池组的电池个数。

对于动力专用蓄电池组，直流母线电压不宜高于1.115Un，则充电电压应满足：

nfUc≤1.115Un （2）式中：Uc——蓄电池均衡充电时单个蓄电池的电压（V）。

一、蓄电池部分

阀控式密封铅酸蓄电池是近年来发展起来的新型蓄电池。该类蓄电池多采用紧装配密集极板，超细玻璃纤维作隔膜，贫电液结构。也有采用管式正极板，专用隔板胶体电解液的富电液结构的，其基本原理都使气体在极板间转移，促进了再化合反应，同时利用减压阀保持电池内部有一定压力。这类蓄电池具有防酸式铅酸蓄电池的优点，而且基本上属于免维护，同时由于没有酸雾和氢体排出，容量在300Ah以下时，可以与成套直流电源柜一起安装在主控室，现在已广泛应用于各类变电站中，为无人值班变电站首选蓄电池。现变电站主要采用阀控式密封铅酸蓄电池，主要技术

着电力设备在线监测技术的发展，在线监测电力设备的绝缘状况是历史发展的必然趋势，超高频方法在线测量时的抗干扰能力远强于是脉冲电流法，超高频在线监测方法必将成为变压器局部放电在线监测的有力工具。

参考文献

[1] 　 王国利，郑毅，郝艳捧，李彦明.用于变压器局部放电检测

的超高频[J]．中国电机工程学报，2002，（4）．[2] 　 欧阳旭东，袁鹏，林春耀，郑晓光．变压器局部放电超高频

检测方法的应用[J]．广东电力，2004，（4）．[3] 　 李军浩，司文荣，王颂，袁鹏，李彦明．电力变压器局部放

电定位方法的现状及发展[J]．变压器，2007，（6）.

（责任编辑：赵秀娟）2011.0789

对于控制专用蓄电池组，直流母线电压不宜高于1.10Un，则充电电压应满足：

（3）2．蓄电池放电终止电压的校验。根据直流母线允许的最低电压，并计算蓄电池至直流母线间的电压降来校验蓄电池的放电终止电压Ud。

对动力专用蓄电池组，应满足：

U885Ud≥0.n nf （4）对控制专用蓄电池组，应满足：

（5）式中 Ud——蓄电池的允许放电终止电压。（二）容量计算1．容量计算的可靠系数。在蓄电池的容量计算中，无论采用何种算法，都应考虑适量的容量储备，即选取合理的可靠系数。可靠系数应考虑以下三个因素：（1）温度修正系数Kt。蓄电池的额定容量是在给定终止放电电压和环境温度下的放电容量。随着环境温度的变化，电解液温度改变，蓄电池的放电容量也将偏离额定值。为保证足够的容量，考虑可能的较为不利环境温度，取温度修正系数

。

（2）老化系数Ka。任何蓄电池，在使用过程中，初期容量略有上升，之后要不断下降，直至下降到其额定容量的80％时，认为蓄电池寿命终止。为延长蓄电池的运行期限，通常用老化系数来计及蓄电池的老化，并且，一般取老化系数

。

（3）裕度系数Kr。蓄电池充电－放电过程受多种因素影响，计算时所依据的特性曲线和数据，也都存在一定误差，同时也可能有一些不可预计的负荷。在容量计算中，以裕度系数Kr来计及这些因素。并取裕

度系数

。（4）可靠系数Krel。

综合上述三个因素，蓄电池容量计算的可靠系数为：

（6）

取Krel=1.3。

2．蓄电池容量计算。

目前国内常用的蓄电池容量计算方法有两种。一种叫容量换算法（以往也称为电压控制法）：按事故状态下直流负荷消耗的安·时值计算容量，并按事故放电末期或其他不利条件下校验直流母线电压水平。另一种叫电流换算法（以往也称为阶梯负荷法）：按事故状态下直流负荷电流和放电时间来计算容量。

本文仅介绍容量换算法：

第一，按事故状态下持续放电负荷计算蓄电池容量。蓄电池容量取决于事故放电容量、事故放电持续时间和限定的放电终止电压，而事故放电持续时间和

90

2011.07限定的放电终止电压决定了蓄电池的容量系数。所以蓄电池的计算容量：

CKc=relCKSc （7）

式中 CS——事故放电容量（Ah）； ——蓄电池容量系数； Krel——可靠系数，一般取Krel=1.3（6）在式（7）中，当事故负荷在放电期间恒定不变时，事故放电容量CS由事故放电电流IS(A)和事故放电时间tS(h)的乘积决定，即

CS=IStS （8）当事故负荷在放电期间变化时，一般多为阶梯形负荷曲线，当不是阶梯形时，也可近似地用阶梯形代替。对于阶梯形负荷，可采用分段计算法计算。

如对图1所示的阶梯负荷图，有n个时段m1、m2…

mi…mn，划分为n个计算分段t1、t2…ta…tn。

任意一个时段mi的放电容量为： （9）从放电开始，到包含时段mi的任意分段ta结束，总的负荷容量为：

（10）在计算分段ta内，所需要的蓄电池容量计算值为： （11）其中容量系数Kcca按计算分段的时间ta决定。分别计算n个分段的蓄电池计算容量，然后按其中最大者选择蓄电池，则蓄电池容量为：

n

Cc≥maxa=1

Cca （12）图1 阶梯负荷分段计算的说明书第二，放电电压水平的校验。

（1）持续放电电压水平的校验。事故放电末期，电压将降到最低，校验是否符合要求的方法如下。

事故放电期间蓄电池的放电系数： （13）式中Cs——事故放电容量（Ah），按式（8）或（10）确定；

t——事故放电时间（h）。

根据K值，由蓄电池放电时间和电压关系曲线查出单个电池的电压（Ufin），然后求得蓄电池组的端电压： （14）

（2）冲击放电电压水平的校验。冲击放电过程

中，放电时间极短，放电电流较大。尽管消耗电量很少，但对电压影响很大。所以，在按持续放电算出蓄电池容量后，还应校验事故放电初期、末期以及其他放电阶段中，在可能的大冲击放电电流作用下蓄电池组的电压水平。

首先，事故放电初期，电压水平的校验。事故放电初期的冲击系数为

（15）式中Krel——可靠系数，通常取1.1； Ich0——事故放电初期冲击放电电流（A）； C10——蓄电池额定容量（Ah）。根据

值，由蓄电池冲击放电曲线族中的“0”曲

线查得单个电池的电压值

，即求得蓄电池的端电压

（16）

式中n——蓄电池组的电池个数。

其次，事故放电过程中，包括事故放电末期出现大冲击电流时电压水平的校验。计算事故放电过程中出现大冲击电流时放电系数和冲击系数： （17） （18）根据冲击系数Kchf，查蓄电池冲击放电曲线族中对应于Kf的曲线，求得单个电池电压Uchf，并由此求得蓄电池组的端电压：

（19）

由式（14）、式（16）和式（19）求得的端电压

值应不小于要求值。

一般情况下，事故放电初期和末期或大电流放电阶段末期的电压水平，往往是整个事故放电过程的电压控制点。并且分别由事故放电初期冲击系数

和最

严重放电阶段末期的冲击系数Kchf决定。对给定的蓄电池，在限定的放电终止电压下，蓄电池允许的冲击电流是一定的，因而允许的

或Kchf也是确定的。再次，按电压水平计算蓄电池容量。

按电压水平计算蓄电池容量，实际上是校验电压水平的反运算。

（1）按持续放电末期电压水平计算蓄电池容量。事故放电末期，蓄电池的终止电压应为：

UKUd≥

un

（20）式中Knu——表示电压下降的系数，对控制用电池

Ku=0.86；对动力用电池，Ku=O.885。

Unn——直流系统额定电压。

——蓄电池个数。

设事故计算时间为ts，按Ud和ts值用容量系数曲线

确定值。

蓄电池的计算容量Cc仍按式（7）或式（9）～（11）计算。

在按持续放电确定蓄电池容量时，如果决定

的

放电终止电压已满足电压水平要求，则在事故放电末期，蓄电池的电压水平一定能满足要求，就不需要再进行上述电压水平的计算。

（2）按冲击放电电压水平计算蓄电池容量。在冲击放电电流

作用下，蓄电池的端电压应为：

（21）式中K′u

——表示电压下降的系数，其值根据冲击负荷的要求确定，一般可取K′u=Ku。冲击放电电流所要求的蓄电池容量计算值为： （22）其中为冲击系数。如果冲击放电电流出现在放电初期，则，

此时根据、ts和K=0用冲击放电曲线中的（0）曲线确定

，进而即可由式（22）算出满足电压水

平要求的蓄电池容量。

如果冲击放电电流

是出现在以放电系数K持续

放电lh或0.5h末期，则因蓄电池容量是未知数，尚不能用式（17）算出相应的放电系数K值。此时须用渐近法计算：先给出一个K值，根据已知的和ts值由

冲击放电曲线确定一个对应K值的冲击系数

。

再用式（22）算出蓄电池的计算容量Cc，然后计算与

Cc对应的放电系数

K′=

KtrelCssCc

如果K′小于并接近于给定的K值，则可按算出的

Cc值确定蓄电池的容量。否则须重复进行上述计算。

（五）直流系统需注意的相关问题1．需多级配置防雷设备，避免雷击。2．防止外部交流系统的过压和矢压。

3．做好模块的潵热和防尘，延长电子器件寿命，保证模块可靠性。

4．虽已采用新型阀控蓄电池，但仍需加强对蓄电池的定期维护。

5．注意各级自动空气开关的配合，避免越级跳闸。

参考文献[1] 　 电力工程直流系统设计技术规程（DL/T 5044-2004）[S]．[2] 　 能源部西北电力设计院．电力工程电气设计手册2：电气

二次部分[M]．北京：中国电力出版社．

（责任编辑：赵秀娟）2011.0791

浅谈500kV线路保护更换的若干问题

王其林（深圳供电局，广东 深圳 518000）摘要：文章以500kV深圳站500kV鹏深乙线路保护更换的实际工作为基础，详细分析了对带线路刀闸的

500kV线路在空充时发生故障的保护动作情况和目前保护配置可能存在的风险点，并提出了解决方案。

500kV线路保护；空充线路；远跳回路；鹏深乙线一次接线图关键词：

TM773 　　　文献标识码：A 　 文章编号：1009-2374（2011）21-0092-02中图分类号：

500kV深圳站是深圳地区的第一个500kV变电站，是连接岭澳核电站和香港的枢纽变电站，其继电保护的可靠性对整个深圳电网甚至广东电网具有极其重大影响。由于500kV深圳站500kV线路保护运行时间长，2010年进行了500kV线路保护整体更换工作，由原有的南瑞继保LFP系列保护装置升级为RCS系列保护装置。

护都采用双重化配置。保护更换前的保护配置如下：

1P：线路主I保护：LFP-901D + LFP-902D + LFP-925；

2P：线路主II保护：LFP-902DK + LFP-925；3P：T区保护：LFP-924 + LFP-924；4P：边断路器断路器保护：LFP-921B；5P：中断路器断路器保护：LFP-921B。保护更换后配置为：

1P：线路主I保护：RCS-931DMM + RCS-925A + FOX-41A；

2P：线路主II保护：RCS-931DMM + RCS-925A + FOX-41A；

3P：T区保护：RCS-924A + RCS-924A；4P：边断路器断路器保护：RCS-921A+CZX22G；5P：中断路器断路器保护：RCS-921A+CZX22G。

一、500kV深圳站500kV线路保护配置

50422P2P1P111LH T区210LH T区1504209LH 断路器保护-测量表计-录波08LH 主变保护207LH 主变保护150416504127504217P15011617P2504227P25042150416750412P2117LH T区2116LH T区1115LH 电度表114LH 测量表计-安稳A113LH 安稳B-录波112LH 主2111LH 主1P1P106LH 1M母差105LH 1M母差204LH 断路器保护504103LH 测量02LH T区101LH T区2PT二、空充线路故障时本侧RCS-931DMM误动的问题

对于深圳站这种带线路刀闸的情况，对侧空充到本侧时只需断开线路刀闸50416，而边断路器5041和中断路器5042在合闸位置，本侧合环运行。此时若空充线路发生故障，按照选择性和快速性的原则，对侧主保护RCS-931DMM的纵联电流差动可靠动作切除故障，同时本侧RCS-931DMM的纵联电流差动应可靠不动作。否则只能利用对侧保护的后备保护延时切除故障，切除时限较长。

但RCS-931DMM保护为解决区内三相故障时，弱电源侧电流起动元件可能不动作的问题，设有低电压差动启动元件。若装置收到对侧的差动保护允许信号，则判别差动继电器动作相关相、相间电压，若小于65%额定电压，则辅助电压起动元件动作，去开放出口继电器正电源7秒，即低压差流起动元件。

在空充线路故障时，由对侧电源向故障点供电，

P2504115041171M图1 鹏深乙线一次接线图在500kV电压等级普遍采用3/2接线方式，每条线路经两个断路器与系统相连，图1为深圳站500kV第四串鹏深乙线一次接线图。图中我们可以看到该线路存在线路刀闸50416，保护CT与PT在线路上。线刀的存在可以使线路检修或停运时，不切除边断路器和中间联络断路器，合环运行，保证系统完整性和可靠性。

鹏深乙线配置5块保护屏，分别为：线路主I保护屏、线路主II保护屏、T区保护屏、边断路器断路器保护屏、中断路器断路器保护屏。线路主保护和辅助保

92

2011.07对侧CT流过故障电流，本侧CT无流，因而对侧保护电流起动元件动作并检测到差流，即向本侧RCS-931DMM发差动允许信号。由于线路故障时，本侧线路PT安装处电压降低，又由于差流的存在，低压差流起动元件动作，本侧保护即可向对侧发送差动允许信号，保证对侧差动保护正确动作切除故障。但同时，本侧RCS-931DMM满足跳闸条件：保护起动、有差流、收到对侧允许信号，即动作跳闸，误跳本侧合环运行的断路器。因此两侧电流差动保护满足跳闸条件（保护起动、差流达到定值、收到对侧允许信号），动作跳闸，深圳站侧误跳合环运行的5033、5032断路器。

对于此问题在保护更换验收过程中进行试验验证，结论是：无论空充线路发生单相或多相故障，在线路相电压UA、UB、UC及相间电压UAB、UBC、UCA这6个电压量中，任何一个低于65%额定电压，都会造成本侧保护误动，而与故障相相别无关。单相故障时纵联差动保护跳单相，多相故障时跳三相，而且本侧动作时间比对侧快。

建议解决办法：

1．在线路空充到本侧，线路刀闸在分闸位置，断路器合环运行方式下，退出RCS-931DMM的保护跳闸出口压板和启动失灵压板。同时将鹏城站侧线路保护的后备保护动作延时缩短(如将相间及接地距离二段时间改为0.1s)。

2．增加线路刀闸位置开入功能。当线路空充或退出运行时，线路刀闸位置开入为1时，保护逻辑自动取消低压差流起动元件，同时强制RCS-931DMM保护TWJA、TWJB、TWJC为1， RCS-931DMM收到线路的跳位信号开入，在差动保护逻辑中，线路跳闸位置且无流情况下，若检测到任一相差动元件动作，则向对侧发差动动作允许信号，可以保证此时发生区内故障对侧纵联差动保护可靠跳闸，而本侧保护不会误切运行中的断路器。

三、空充线路由容升效应造成的RCS-925A误动问题

如图2所示，线路空充时由于长线路的对地电容形成容升效应，本侧末端电压升高，可能使RCS-925A过电压保护动作，在远跳对侧的同时，经延时整定误跳了本侧合环运行的断路器，给本侧系统运行带来风险。

5042U50411M图2 空充线路容升效应示意图建议解决办法：

1．退出过电压保护跳本侧的出口压板或将RCS-925A装置“过电压保护跳本侧”的控制字置为0；

2．将RCS-925A装置“远跳经跳位闭锁”的控制字置为0。

以上两项措施需同时执行。

四、鹏深乙线空充运行时，两侧失灵保护存在误跳对侧运行断路器的问题

对于500kV充电运行线路，线路两侧无直接电气联系，当某一侧开关拒动时，开关拒动侧失灵保护除了可靠跳开本站内相关开关隔离故障外，还会通过远跳装置（RCS-925A）发远跳信号，可能引起误跳对侧开关（就地判据满足），造成事故范围扩大。

解决措施建议：退出鹏深乙线两侧断路器失灵保护启动远跳压板。

五、鹏深乙线空充运行时，鹏城侧重合闸退出后存在相邻间隔停电的问题

考虑到500kV充电运行线路的重要性较正常运行线路低，为避免重合到永久性故障，对系统再次造成冲击，充电线路故障一般不投重合闸，事故跳闸后可以通过试送的方式恢复其充电运行状态。

例如，若鹏城站5041开关处于检修状态，如图3所示。由于联络开关5042重合闸退出，当安鹏甲线发生单相瞬时故障时，保护装置将直接三跳5042开关，造成安鹏甲线停电。

1M1M50415031安鹏甲线#3主变变高鹏城站深圳站50425032充电侧断开侧鹏深甲线504350332M2M图 3 500kV图3 500kV鹏深甲线充电运行示意图鹏深甲线充电运行示意图若鹏城站退出鹏深乙线5042、5043开关重合闸，5042开关单相偷跳时，开关不对应无法启动重合闸，造成安鹏甲线停电。

解决措施建议：

1．仍然投入鹏城站侧合环运行的5042、5043开关保护单相重合闸。

2．将鹏城站鹏深乙线线路保护运行控制字“投三相跳闸方式”置为“1”。

以上两项措施需同时执行。

（责任编辑：赵秀娟）2011.0793

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