基于I EEE 485—2010 规范的直流电源计算

杨林娜

（华陆工程科技有限责任公司，西安710065）

1 引言

直流电源作为变电站控制、信号、保护及自动装置和其他二次回路的电源，是变电所设计中重要的一环，正确选择直流电源容量能在保证系统安全稳定运行的基础上尽可能地降低投资，保证经济性。

2 直流电源选型要点

首先，根据负荷情况确定直流电源系统电压，专供动力负荷的直流电源宜采用220V，其余情况可选用220V 或110V。其次，选择蓄电池型式，蓄电池型式包括阀控式铅酸蓄电池、固定型排气式铅酸蓄电池及镉镍碱性蓄电池，目前大多选用阀控式铅酸蓄电池。最后充电装置和接线方式的选择，充电装置有高频开关电源模块型及相控型。化工项目中大多选用高频电源模块型，且一般为1 组蓄电池，带1 套充电装置，单母线接线。

3 直流负荷的分类与统计

DL/T 5044—2014《电力工程直流电源系统设计技术规程》[1]中直流负荷分类按功能可分为控制负荷和动力负荷。常见的电气控制、信号、测量、继电保护、自动装置及监控系统、跳闸信号，弹簧合闸机构等都属于控制负荷；动力负荷则包括直流电机、电磁操作合闸机构等。化工项目中以控制负荷为主。需注意直流负荷统计时应考虑规定的负荷系数。

直流负荷按性质分可分为经常负荷、事故负荷和冲击负荷。经常负荷是在直流电源系统正常和事故停电时间内都应该可靠供电的负荷，事故负荷是在交流电源系统事故停电时间内应该可靠供电的负荷，而冲击负荷是指短时间内施加的较大负荷电流，包括出现在事故初期（1min）的初期冲击负荷及出现在事故末期或事故过程中的随机负荷（5s）。化工项目中经常负荷有电气控制、保护装置等；冲击负荷有高压断路器跳闸。仅装设1 组蓄电池时，按全部负荷统计。

IEEE 485—2010《固定设施用酸性铅蓄电池尺寸测定推荐规程标准》[2]中负荷分类则是根据负荷的持续时间分为连续负荷（Continuous load）、非连续负荷（Noncontinuous load）以及瞬时负荷（Momentary load）。连续负荷持续时间贯穿于整个事故放电周期内；非连续负荷持续时间仅为事故放电周期内的某一时段，这些负荷可能会在某一工作时段的任何时间启动，并可能会持续一段设定的时间后自动或手动终止，或者持续到放电周期结束；瞬时负荷持续时间小于1min，可能发生在事故放电周期内的任一时段，对于瞬时负荷， 在负荷统计中， 通常做法是每个负荷持续时间按1min 考虑。此规范中负荷统计并没有负荷系数的要求。

4 选择实例

多数涉外项目认可的标准为IEC 或IEEE 规范，在对国标及行业标准不认可时，对直流电源电池容量的计算可采用IEEE 485—2010《固定设施用酸性铅蓄电池尺寸测定推荐规程标准》规范。本文以某国外项目中11kV 变电所直流电源容量选择为例，对选择过程做以下详细说明。

该项目某11kV 变电所设11kV/6kV/0.4kV 三级供电电压。11kV 采用单母分段接线，开关柜共14 面，其中进线柜2 面，母联柜及隔离柜各1 面，11/6kV 变压器馈线柜2 面，11/0.4kV 变压器馈线柜2 面，电容器馈线柜2 面，PT 柜2 面；6kV 采用单母线接线，开关柜共5 面，其中进线柜2 面，电动机馈线柜3 面。

11kV 及6kV 采用施耐德PIX17 中压开关柜，断路器采用HVX17 真空断路器，进线柜保护采用MICOM P127 及MICOM P521，11/6kV 变压器保护采用MICOM P632，隔离柜保护采用MICOM P143，电动机回路保护采用MICOM P225，其余回路保护采用MICOM P127。

柜内风机、加热器、照明等由柜内交流小母线提供电源，直流负荷主要包括断路器跳闸线圈、断路器合闸线圈、指示灯、综合保护装置、闭锁继电器、避雷器放电记录仪、真空度监测仪、关口表等。具体负荷统计如表1 和表2 所示。

表1 开关柜内直流负荷统计及分类

表2 直流负荷计算结果

本项目直流电源系统采用110V 电压，采用EnerSys 品牌Genesis TD 系列阀控式铅酸免维护电池，蓄电池个数54，终止

放电电压1.75V，事故停电时间按4h 计算。根据IEEE 485—

2010《固定设施用酸性铅蓄电池尺寸测定推荐规程标准》计算

电池容量见表3，其中A1=（505.7+2656.7）/（54×1.75）=33.46A；A2=505.7/（54×1.75）=5.35A；AR=360/（54×1.75）=3.81A。

表3 电池容量计算

最大阶段容量+随机容量=未修正容量24.94+2.08=27.02

根据直流负荷完成蓄电池容量计算后，还需对计算结果进行修正。主要从温度修正系数、设计裕度系数及老化系数3 方面考虑：（1）温度修正系数。蓄电池的额定容量是在的标准温度条件25℃获取的，电池的可用容量受其工作温度的影响，温度越低，蓄电池输出的容量越小。本项目的温度修正系数取1。（2）设计裕度系数。为了预防出现预期之外的直流负荷增加，以及维护不当、近期放电或环境温度低于预期等，综合考虑这些因素，蓄电池容量在选取时应有一定的裕度。本项目的设计裕度系数取1.1。（3）老化系数。IEEE 450—2002《通气固定铅蓄电池组的维护、试验及更换》建议当电池的实际容量下降至其额定容量的80%时，应更换电池，因此为了确保电池在其整个使用寿命内能够满足其设计负载，电池的额定值容量应至少为其使用寿命结束时预期负载的125%，即老化系数为1.25。

综上，电池容量：27.01×温度修正系数（1）×设计裕度系数（1.1）×老化系数（1.25）=37.15；如果计算容量超过标准容量，选下一级标准容量。因此，最终选择容量为50A·h。

5 结语

本文按照IEEE 485—2010《固定设施用酸性铅蓄电池尺寸测定推荐规程标准》计算方法，通过计算实例详细展示了直流电源容量的计算过程，对合理选择直流电源容量提供了依据。