Расчет аккумуляторной батареи

На электростанциях для подержания напряжения на шинах постоянного тока применяется тиристорный зарядно-подзарядный агрегат, позволяющий изменять число включенных в работу элементов. На подстанциях, в связи с низкой нагрузкой потребителей постоянного тока, указанный агрегат может не применяться.

Число основных элементов n₀, присоединяемых к шинам аккумуляторной батареи в режиме постоянного подзаряда:

где – максимальное напряжение на шинах батареи (230 В); U_пз – напряжение на элементе в режиме подзаряда (2,23 для аккумуляторов типа Varta и 2,15 В – для аккумуляторов типов СК и СН).

В режиме полного заряда при максимальном напряжении на элементе =2,7/2,35 В (для электростанций/для подстанций) к шинам присоединяется минимальное число элементов n_min:

.

В режиме аварийного разряда при напряжении на элементе = 1,75 В, а на шинах батареи не ниже номинального ( = 220 В) к шинам подключается общее число элементов n:

.

К тиристорному зарядно-подзарядному агрегату присоединяется

n_зп = n - n_min элементов.

При определении типа элемента аккумуляторной батареи необходимо знать нагрузку батареи в аварийном режиме I_ав. Она складывается из нагрузки постоянно подключенных потребителей I_п и временной нагрузки I_вр потребителей, подключаемых в аварийном режиме. В случае отсутствия точной информации в приближенных расчетах можно принимать следующие значения постоянно включенных нагрузок:

для тепловых электростанций с поперечными связями (на одну батарею) – 20А;

для тепловых блочных электростанций с агрегатами 150…200 МВт (одна батарея на два агрегата) – 30…40 А;

для тепловых электростанций с энергоблоками 300 МВт и выше (одна батарея на энергоблок) – 40…70 А;

для подстанций 110…500 кВ – 15…25 А;

для крупных подстанций 330…500 кВ – 25…60 А.

Временную нагрузку для подстанций 110…500 кВ можно принять равной 65…75А.

Для аккумуляторов типа СК и СН определяют типовой номер по формуле:

,

где I_aв – нагрузка установившегося получасового (часового) аварийного разряда, А; 1,05 – коэффициент запаса; j – допустимая нагрузка аварийного разряда, А/N, приведенная к первому номеру аккумуляторов (рис. 1), в зависимости от температуры электролита (25С).

Полученный номер округляется до ближайшего большего типового номера.

Рис. 1 Зависимость тока разряда аккумулятора от температуры электролита:

1 – разряд 0,5 ч; 2 – разряд 1 ч

Для аккумуляторов Varta тип определяют по допустимому току разряда I_разр при получасовом (часовом) режиме разряда:

Выбранный аккумулятор проверяется по наибольшему толчковому току:

для аккумуляторов типа СК

;

для аккумуляторов типа СН

;

для аккумуляторов типа Varta

,

где 46 или 50 – коэффициент, учитывающий допустимую перегрузку; I_{разр(30)} – разрядный ток в режиме тридцатисекундного разряда; I_т.max = I_ав + I_пр – максимальный толчковый ток; I_пр – ток, потребляемый электромагнитными приводами выключателей, включающихся в конце аварийного режима. Учитывается одновременное включение двух выключателей. Технические характеристики различных приводов выключателей см. в таблицах 6 и 7.

Выполняют проверку батареи по допускаемому отклонению напряжения на шинах в условиях наибольшего толчкового тока.

Для аккумуляторов типа СК и СН на рис. 2 приведены кривые зависимости напряжения на аккумуляторе первого номера от значения толчкового (кратковременного) тока разряда. По току разряда, отнесенному к номеру аккумулятора,

,

определяют по кривой, соответствующей температуре аккумуляторов, отклонение напряжения, %, на аккумуляторах.

Рис. 2 Зависимость напряжения от тока разряда аккумулятора первого номера СК и СН

На рис. 3 представлены кривые зависимости напряжения на аккумуляторе типа Varta с пластинами емкостью 50 и 100 Ач соответственно от тока разряда в расчете на одну пластину. По току разряда, отнесенному к одной пластине аккумулятора

,

определяют величину остаточного напряжения на шинах U_ост = U_рn, В, на аккумуляторах при протекании максимального толчкового тока. Зная общее число последовательных элементов n, определяют отклонение напряжения, %, на аккумуляторах

.

Рис. 3 Характеристики элемента Varta bloc

с пластинами емкостью 50 (–––)Ач и 100 (----) Ач

Найденное значение U_ш/U_ном сравнивается с допустимыми значениями отклонений напряжения по табл. 7.1 [3] с учетом потери напряжения в соединительных кабелях.