蓄电池组容量计算在斐济南德瑞瓦图水电站中的应用

2016-09-02孙立宁张梦瑶

水利水电工程设计 2016年2期

关键词：因数厂房蓄电池

孙立宁孙想张梦瑶

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斐济南德瑞瓦图水电站厂房直流系统蓄电池容量选择按满足全厂事故停电时间48 h计算，无相关设计标准，设计中对各类负荷进行了详细分析，并合理划分了直流蓄电池事故放电阶段，对今后国外项目类似的直流系统设计具有借鉴意义。

水电站直流系统蓄电池容量计算

1 工程概况

南德瑞瓦图水电站位于斐济Vitilevu岛中南部，设计安装2台单机容量22 MW的立轴冲击式水轮发电机组，总装机容量44 MW，电站按 “无人值班”原则设计。本电站为峡谷电站，库容小，汛期水量较大时采用堰顶过水泄洪，电站进场道路可能被淹没，运行管理人员无法在短期内到达电站厂房，基于以上特点，电站直流系统事故停电时间需按48 h设计，远远超出相关标准。本工程直流系统包括厂房、开关站、大坝及隔离阀等几部分。本文以厂房直流系统为例，介绍蓄电池组容量的计算选择（以下所称直流系统均为厂房直流系统）。

本工程咨询工程师为新西兰MWH公司，设计标准主要执行澳新标准，经查阅澳洲、美国、英国及国内相关标准，其中美国标准ANSI/IEEE Std 485及国内标准DL/T 5044—2004中均给出了一般电站直流系统蓄电池容量的计算方法，在蓄电池容量计算举例中给出的最大事故放电时间为3 h。澳洲标准AS 3011.2及AS 2676.2中也无对较长时间蓄电池容量计算及负荷统计的具体规定。若按常规的负荷统计并计算直流蓄电池组容量，将需要设置相当大容量的蓄电池组，这样不但会大大增加投资，在蓄电池组的布置上也较困难；因此，既要考虑电站建设的经济性，又要满足48 h的事故供电要求情况下，经与咨询工程师沟通后，并参照美国及国内相关标准，本工程直流系统蓄电池容量计算主要从以下2个方面来解决此问题。

首先，多次与监控、励磁、保护及开关柜等厂家进行沟通，更加准确地统计每套设备的用电量。同时更细化在事故48 h下电站各设备需要直流供电的负荷，考虑到事故停电48 h的概率较小，有些设备较以往统计直流负荷时取较低的负荷系数，详见表1。

其次，厂房直流系统的设计要求1套冗余的直流110 V供电系统，配置2组蓄电池组，满足厂房内控制、保护、监控及通讯等系统在事故停电时的直流供电需求。本直流系统设计采用单母线分段运行方式，以确保所有保护及控制装置的直流供电为冗余配置。每段直流母线配备1组蓄电池和1组高频开关充电装置。通常情况下，在无人值班电站，每段母线应按承担100%负荷进行统计，而本工程每段母线按50%直流负荷进行计算，2段母线之间设计1个母线联络开关。在必要时，可合上母联开关，直流系统转换为单母线运行方式，可为电站提供100%用电负荷。同时，在实际接线中也充分考虑2台机组用电的均衡，从而确保电站的安全运行。

2 直流负荷统计

依据DL/T 5044—2004《电力工程直流系统设计技术规定》，直流负荷按照性质分为经常负荷、事故负荷和冲击负荷。装设2组动力和控制合并供电蓄电池组时，每组负荷应按全部控制负荷统计，动力负荷宜平均分配在2组蓄电池上。根据本工程厂房内设备的配置情况，对厂房内需要直流供电的负荷进行统计，分别列出每个部分的直流峰值负荷及连续负荷（按48 h供电）。

表1 直流负荷统计表(DC110 V)

3 蓄电池容量计算

参照美国标准ANSI/IEEE STD 485，本工程采用阶梯法计算蓄电池组容量。蓄电池组放电分为几个周期，在整个放电周期内，可按照不同放电阶段分别计算每个阶段所需蓄电池组的容量，将计算的几个阶段蓄电池组容量进行比较，取最大者来确定工程的蓄电池组容量。在本工程中，共分2个放电周期，第一放电周期为30 s，即S1=30 s，第二放电周期为48 h，即S2=48 h。根据蓄电池在不同的放电周期的放电电流绘制其放电曲线，本工程2个放电周期的放电曲线图如图1所示。