5.12. Выбор аккумуляторной батареи

На тяговых подстанциях обычно применяется постоянный оперативный ток, источником которого являются свинцово-кислотные аккумуляторные батареи типа СК, работающие в режиме постоянного подзаряда. Аккумуляторную батарею выбирают по необходимой емкости, определяемой типовым номером батареи, и по напряжению, которое должно поддерживаться на шинах постоянного оперативного тока (110 или 220 В).

При выборе батареи исходят из аварийного режима работы электроустановки, когда к постоянной нагрузке батареи добавляется нагрузка аварийного освещения и других потребителей, переключаемых на питание от постоянного тока при исчезновении переменного напряжения. К постоянной нагрузке на подстанциях относятся цепи управления, сигнализации, защиты, автоматики, телемеханики, блокировок безопасности, на тяговых подстанциях постоянного тока дополнительно – держащие катушки быстродействующих выключателей.

Кроме того, батарею проверяют по кратковременному толчковому току, значение которого определяется, помимо постоянной и аварийной нагрузок, еще и током, потребляемым наиболее мощным приводом выключателей. Значения тока включения некоторых выключателей указаны в табл. 5.16 – 5.18.

Количество последовательно соединенных аккумуляторных элементов определяется необходимым напряжением на шинах.

Аккумуляторные батареи являются источником постоянного оперативного тока 110 или 220 В. В настоящее время целесообразно проектировать батареи напряжением 220 В. У батареи имеются отпайки для получения различных напряжений, необходимых для питания цепей включения выключателей, сигнализации, управления и защиты.

Порядок выбора аккумуляторной батареи

Перед выбором аккумуляторной батареи необходимо определить токовую нагрузку всех присоединенных к батарее потребителей, которая может быть постоянной и аварийной.

Постоянно присоединенные приемники:

а) Лампы положения выключателей постоянного и переменного тока, количество которых определяется количеством выключателей на подстанции по однолинейной схеме. Выбирается ток сигнальной лампы (0,035; 0,065 или 0,09 А).

б) Держащие катушки быстродействующих выключателей преобразовательных агрегатов и фидеров контактной сети (по типу выбранных быстродействующих выключателей и их количеству по однолинейной схеме).

в) Устройства автоматики, управления и защиты определяются выбранными устройствами. На этапе расчета аккумуляторной батареи – в зависимости от типа подстанции по заданию преподавателя-консультанта.

Постоянно присоединенные приемники определяют нагрузку на аккумуляторную батарею – I_пост.

Затем определяются приемники электрической энергии, питающиеся от аккумуляторной батареи, присоединяемые при аварийном режиме:

а) Устройства телеуправления, телесигнализации и связи (по заданию преподавателя-консультанта).

б) Аварийное освещение (по заданию преподавателя-консультанта). Эти две нагрузки определяют ток I_ав.

в) Ток, потребляемый наиболее мощным приводом при включении одного выключателя (на опорных подстанциях возможно одновременное включение двух или трех выключателей). Нагрузка, потребляемая приводом, определяются по выбранным типам выключателей, а их количество – по оперативной (однолинейной) схеме. Это будет ток I_вкл.

Расчет токовой нагрузки рекомендуется свести в таблицу по типу табл. 5.47

На основании данных табл. 5.47 определяются токи длительного и кратковременного разрядов.

Таблица 5.47

Потребители постоянного тока	Число одно-временно работающих	Ток одного потребителя, А	Нагрузки на батарею, А
			длительная	кратковре-менная
Постоянно присоединенные приемники лампы положения выключа-телей держащие катушки БВ устройства автоматики, управления защиты	+ +	+ +	+ + +
Iпост
Приемники, присоединяемые при аварийном режиме устройства телеуправления, телесигнализации и связи аварийное освещение			+ +
Iав
Тип привода и выключателя				+
Iвкл				(+)
Итого			+ +	(+)

1. Ток длительного разряда в аварийном режиме

,

где I_пост – ток постоянной нагрузки рабочего режима, А; I_ав – ток временной аварийной нагрузки, А.

Ток кратковременного разряда в аварийном режиме

,

где I_вкл – ток, потребляемый наиболее мощным приводом выключателя, А.

2. Определяют необходимую расчетную емкость батареи, ,

,

где t_ав – длительность разряда при аварии, принимается для тяговых подстанций равной 2 ч.

3. Выбирают номер аккумуляторной батареи по требуемой емкости:

, (5.44)

где – емкость аккумулятора СК-1 при длительности разряда t_ав = 2 ч.

4. Выбирают номер аккумуляторной батареи по току кратковременного разряда:

, (5.45)

где 46 – кратковременно допускаемый разрядный ток аккумулятора СК-1, А.

5. По результатам расчетов (см. п. 3.4) принимают наибольший из двух значений номер аккумуляторной батареи. Дробное значение номера округляют до ближайшего типового номера в большую сторону.

Надо пояснить из каких сообщений принят тот или иной тип аккумуляторов (С или СК), их конструктивное выполнение.

Выбирая номер аккумулятора нужно знать, что они могут быть следующими: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 24, 28 и т.д. через 4 до 148.

Так как от батареи делаются несколько выводов, надо определить общее количество аккумуляторных элементов, питающих шины, к которым присоединен подзарядный выпрямитель. Для этих расчетов нужно знать как максимальное напряжение на шинах постоянного тока, от которых питаются включающие катушки выключателей, и напряжение на шинах, к которым присоединен подзарядный выпрямитель, так и минимально допустимое напряжение одного аккумулятора и напряжение подзаряда аккумулятора.

Определяют полное число последовательно включенных элементов аккумуляторной батареи

, (5.46)

где U_ШВ – напряжение на шинах включения, принимаемое 258 В при первичном напряжении подстанции 110 – 220 кВ и 245 В при напряжении подстанции 10 – 35 кВ;

U_ПЗ – напряжение аккумуляторного элемента при подзаряде аккумуляторных элементов, нормально питающих шины управления и защиты, равное 2,15 В.

Число аккумуляторных элементов, нормально питающих шины управления и защиты

, (5.47)

где U_Ш – напряжение на шинах управления и защиты, равное 232 В.

6. Выбор зарядно-подзарядного устройства (ЗПУ) следует выполнить, сравнивая его номинальные значения тока, напряжения и мощности с требуемыми значениями.

7. Расчетная мощность ЗПУ, кВт,

.

Напряжение заряда ЗПУ, В,

,

где n – полное число элементов батареи.

Зарядный ток батареи, А,

(для СК-1 – СК-5);

(для СК-6 – СК-20).

Окончательный выбор ЗПУ выполняют по следующих условиям:

(5.48)

где I_н.ЗПУ, U_н.ЗПУ, Р_н.ЗПУ – номинальные параметры зарядно-подзарядного агрегата.

В качестве зарядно-подзарядного агрегата широко применяют выпрямительный агрегат типа ВАЗП-380/260-40/80, обеспечивающий стабилизированное напряжение до 260 В при токе 80 А, максимальной мощностью 20,8 кВт. Во время формовочного заряда батарей с номером больше СК-10 включают два таких агрегата.

Пример.

Выбрать аккумуляторную батарею и зарядно-подзарядный агрегат промежуточной тяговой подстанции переменного тока, на которой установлен в рабочей перемычке выключатель МКП-110, а общее количество выключателей на подстанции – 25. Номинальное напряжение батареи 220 В.

Расчет

Определяем нагрузку на аккумуляторную батарею, сведенную в табл. 5.48.

Ток длительного разряда в аварийном режиме

А.

Ток кратковременного разряда в аварийном режиме

А.

Таблица 5.48

Потребители постоянного тока	Число одновременно работающих	Ток одного потребителя, А	Нагрузка батареи, А
			длитель-ная	кратковре-менная
Постоянно присоединенные приемники лампы положения выключате-лей устройства автоматики, управ-ления и защиты	25	0,065	1,6 15
Iпост			16,6
Приемники, присоединяемые при аварийном режиме устройства телеуправления, телесигнализации и связи аварийное освещение			1,4 10
Iав			11,4
Привод ШПЭ-33 выключателя МКП-110				244
Итого			28	244

Расчетная емкость батареи

Номер батареи по требуемой емкости

; принимаем N = 3.

Номер батареи по току кратковременного разряда . Окончательно принимаем аккумуляторную батарею СК-6. Полное число элементов батареи

Напряжение заряда ЗПУ

В.

Зарядный ток батареи А.

Расчетная мощность ЗПУ

кВт.

Принимаем зарядно-подзарядный агрегат типа ВАЗП-380/260-40/80, технические данные которого удовлетворяют условиям выбора: