電池容量換算法

1、電池容量換算法(一) 按事故狀態(tài)下持續(xù)放電負荷計算蓄電池容量 蓄電池容量取決于事故放電容量、事故放電持續(xù)時間和限定的放電終止電壓，而事故放電持續(xù)時間和限定的放電終止電壓決定了蓄電池的容量系數(shù)。所以蓄電池的計算容量 (4-9)式中 Cs事故放電容量 (Ah); Kcc蓄電池容量系數(shù); Krel可靠系數(shù)，一般取Krel1.40(參見4.4節(jié))。 在式(4-9)中，當(dāng)事故負荷在放電期間恒定不變時，事故放電容量Cs由事故放電電流 Is (A)和事故放電時間ts (h)的乘積決定，即 CsIsts (4-10)當(dāng)事故負荷在放電期間變化時，一般多為階梯形負荷曲線，當(dāng)不是階梯形時，也可近似地用階梯形代替。對

2、于階梯形負荷，可采用分段計算法計算。 對圖4-6所示的階梯負荷圖，有n個時段 m1、m2mimn，劃分為n個計算分段t1、t2tatn。 圖4-6 階梯負荷分段計算的說明圖任意一個時段mi的放電容量為 CmiIitmi (4-11)從放電開始，到包含時段mi的任意分段ta結(jié)束，總的負荷容量為 (4-12)在計算分段ta內(nèi)，所需要的蓄電池容量計算值為 (4-13)其中容量系數(shù)Kcca按計算分段的時間ta決定。 分別計算n個分段的蓄電池計算容量，然后按其中最大者選擇蓄電池，則蓄電池容量為 (4-14)(二) 放電電壓水平的校驗 (1) 持續(xù)放電電壓水平的校驗。事故放電末期，電壓將降到最低，校驗是否

3、符合要求的方法如下。 事故放電期間蓄電池的放電系數(shù) (4-15)式中 Cs事故放電容量 (Ah)，按式 (4-10) 或式 (4-12) 確定; t事故放電時間 (h)。 根據(jù)K值，由蓄電池放電時間和電壓關(guān)系曲線 (參見圖4-1) 查出單個電池的電壓 (Ufin)，然后求得蓄電池組的端電壓 U=nUfin(4-16)(2) 沖擊放電電壓水平的校驗。沖擊放電過程中，放電時間極短，放電電流較大。盡管消耗電量很少，但對電壓影響很大 (參見第5.1節(jié)5.1.4內(nèi)容)。所以，在按持續(xù)放電算出蓄電池容量后，還應(yīng)校驗事故放電初期、末期以及其他放電階段中，在可能的大沖擊放電電流作用下蓄電池組的電壓水平。 1)

4、 事故放電初期，電壓水平的校驗 事故放電初期的沖擊系數(shù)為 (4-17)式中 Krel可靠系數(shù)，通常取1.1; Ich0事故放電初期沖擊放電電流 (A); C10蓄電池額定容量 (Ah)。 根據(jù)Kch0值，由蓄電池沖擊放電曲線族中的 “0”曲線查得單個電池的電壓值Uch0，即求得蓄電池組的端電壓 U=nUch0 (4-18)式中 n蓄電池組的電池個數(shù)。 2)事故放電過程中，包括事故放電末期出現(xiàn)大沖擊電流時電壓水平的校驗。計算事故放電過程中出現(xiàn)大沖擊電流時放電系數(shù)和沖擊系數(shù) (4-19)(4-20)根據(jù)沖擊系數(shù)Kchf，查蓄電池沖擊放電曲線族(參見圖4-2或圖4-3)中對應(yīng)于Kf的曲線，求得單個電

5、池電壓Uchf，并由此求得蓄電池組的端電壓 UDnUchf (4-21)由式 (4-16)、式 (4-18) 和式 (4-21) 求得的端電壓值應(yīng)不小于要求值 (參見4.2節(jié))。 一般情況下，事故放電初期和末期或大電流放電階段末期的電壓水平，往往是整個事故放電過程的電壓控制點。并且分別由事故放電初期沖擊系數(shù)Kch0和最嚴重放電階段末期的沖擊系數(shù)Kchf決定。對給定的蓄電池，在限定的放電終止電壓下，蓄電池允許的沖擊電流是一定的，因而允許的Kch0或Kchf也是確定的。 (三) 按電壓水平計算蓄電池容量 按電壓水平計算蓄電池容量，實際上是校驗電壓水平的反運算。 (1) 按持續(xù)放電末期電壓水平計算蓄

6、電池容量。事故放電末期，蓄電池的終止電壓應(yīng)為 (4-22)式中 Ku表示電壓下降的系數(shù)，參見4.2節(jié)，對控制用電池Ku0.86; 對動力用電池， Ku0.885。 Un直流系統(tǒng)額定電壓。 n蓄電池個數(shù)。 設(shè)事故計算時間為ts，按Ud和ts值用容量系數(shù)曲線 (參見圖4-4) 確定Kcc值。 蓄電池的計算容量Cc仍按式 (4-9) 或式 (4-11) (4-13) 計算。 在按持續(xù)放電確定蓄電池容量時，如果決定Kcc的放電終止電壓已滿足電壓水平要求，則在事故放電末期，蓄電池的電壓水平一定能滿足要求，就不需要再進行上述電壓水平的計算。 (2)按沖擊放電電壓水平計算蓄電池容量。在沖擊放電電流Ich作用

7、下，蓄電池的端電壓應(yīng)為 (4-23)式中 Ku表示電壓下降的系數(shù)，其值根據(jù)沖擊負荷的要求確定，一般可取KuKu。 沖擊放電電流Ich所要求的蓄電池容量計算值為 (4-24)其中Kch為沖擊系數(shù)。 如果沖擊放電電流出現(xiàn)在放電初期，則IchIch0，此時根據(jù)Uch、ts和K=0用圖4-2中的 (0) 曲線確定KchKch0，進而即可由式 (4-24) 算出滿足電壓水平要求的蓄電池容量。 如果沖擊放電電流Ich是出現(xiàn)在以放電系數(shù)K持續(xù)放電1h或0.5h末期，則因蓄電池容量是未知數(shù)，尚不能用式 (4-19)算出相應(yīng)的放電系數(shù)K值。此時須用漸近法計算： 先給出一個K值，根據(jù)已知的Uch和ts值由圖4-2

8、(當(dāng)ts1h時)或圖4-3(當(dāng)ts0.5h時)確定一個對應(yīng)K值的沖擊系數(shù)KchKchm。再用式 (4-24) 算出蓄電池的計算容量Cc，然后計算與Cc 對應(yīng)的放電系數(shù) 如果K小于并接近于給定的K值，則可按算出的Cc值確定蓄電池的容量。否則須重復(fù)進行上述計算。 (四) 計算例題 【例4-1】 某發(fā)電廠，一臺300MW發(fā)電機組，110V直流負荷列于表4-4，選用GF型鉛酸蓄電池。計算蓄電池容量，校驗蓄電池組端電壓水平。電池個數(shù)為53個。 表4-4 300MW機組110V直流負荷統(tǒng)計表 序 號負 荷 名 稱計算容量 (kW)計算 電流 (A)經(jīng)常 電流 (A)沖擊放電電流(A)隨機或事故 末期放電電

9、流 (A)初 期 01min130min3060min16kV斷路器跳閘5140.642422指示燈50.6333333記錄器50.6333334電氣控制及繼電器250.6154154455BTG盤熱工負荷100.6656556熱工控制及繼電器400.62410241010578電流統(tǒng)計(A)25I193I225I325IR109容量統(tǒng)計(Ah)12，512.510容量累加(Ah)Cs12.525解： (1) 容量選擇計算。 1)按持續(xù)放電負荷計算蓄電池容量。該蓄電池組僅帶控制負荷，取電壓系數(shù)Ku0.86。單個電池的放電終止電壓為 取Ud1.80V。 由表4-4知，事故計算時間ts1h，由圖4

10、-4對應(yīng)于Uz1.80V和ts1h，查出容量系數(shù) Kcc0.41。 蓄電池的計算容量用式 (4-9) 計算為 2)按沖擊負荷計算蓄電池容量。放電初期沖擊放電電流最大，Ich093A，已知滿足電壓水平的放電終止電壓Ud1.80V，因是放電初期，則由圖4-2中的 “0” 曲線查出沖擊系數(shù) Kch0.78。 蓄電池的計算容量用式 (4-24) 計算為 3) 比較兩個計算值知，在本例中，蓄電池容量由沖擊負荷決定。故選用的蓄電池額定容量為 C10200Ah(2) 實際電壓水平計算。 1)事故放電末期的電壓水平。按表4-4中的負荷計算，ts1h，Cs25Ah，取Krel1.1，由式 (4-15) 算出放電

11、系數(shù) 由圖4-1，對應(yīng)于ts1h，K=0.14求出單個電池的電壓為2.01V。蓄電池組的端電壓為 U=532.01=106.53V，即實際電壓為額定電壓的96.8%。 圖4-1 GF-1000Ah蓄電池不同放電率時，時間與電壓的關(guān)系曲線圖4-2 GF-1000型蓄電池持續(xù)放電1h 沖擊放電曲線族圖4-3 GF-1000型鉛蓄電池持續(xù)放電0.5h沖擊放電曲線族圖4-4 GF型蓄電池放電容量與放電時間的關(guān)系曲線2)事故放電初期承受沖擊放電電流時的電壓水平。由表4-4，沖擊電流Ich093A，由式 (4-17)，求出沖擊系數(shù) 查圖4-2中的“0”曲線，當(dāng)Kch00.51時，U01.88V，則蓄電池組

12、的端電壓為U=1.88 53=99.6V，即實際電壓為額定電壓的90.6%。 【例4-2】 某發(fā)電廠，一臺300MW發(fā)電機組，220V直流負荷列于表4-5，選用GF型鉛酸蓄電池。計算蓄電池容量，并校驗蓄電池端電壓水平。已知蓄電池組的電池個數(shù)為108個。 表4-5 300MW機組220V直流負荷統(tǒng)計表 序 號負 荷名 稱計算容量 (kW)計算 電流 (A)經(jīng)常 電流 (A)事故放電電流(A)隨機或事故 末期放電電流 (A)初 期 01min130min3060min1汽機油泵400.9187.2416187.2187.22給水泵油泵7.520.865.3163.265.33氫密封油泵(5.5+4

13、)0.842.1105.242.142.14UPS裝置400.6111.3111.3111.35事故照明51.022.722.722.722.76廠用電自投(14720.5)1471477斷路器合閘(1471.0)14714789電流統(tǒng)計(A)I1965.4I2428.6I3252IR14710容量統(tǒng)計(Ah)214.312611容量累加(Ah)Cs.0.5214.3Cs.1340.30.43/0.95解： (1) 容量選擇計算。 1)按持續(xù)放電負荷計算蓄電池容量。該蓄電池組僅帶動力負荷，取電壓系數(shù)Ku0.885 (參見4.2節(jié))，單個電池的放電終止電壓為 在表4-5中，事故負荷按式 (4-1

14、2)計算，Cs340.3Ah，事故計算時間ts1h，對應(yīng)于 Ud1.80V和ts1h由圖4-4查出容量系數(shù)Kcc0.41。 蓄電池的計算容量用式 (4-13) 計算 2)按沖擊負荷計算蓄電池容量。事故放電初期沖擊放電電流最大為Ich0965.4A，已知滿足電壓水平的放電終止電壓Ud1.80V，因是放電初期，則由圖4-2中的“0”曲線查出沖擊系數(shù)Kch0.78。 蓄電池的計算容量用式 (4-24) 計算 3) 比較兩個計算值可知，在本例題中，蓄電池計算容量由沖擊負荷決定，故選用的蓄電池額定容量為 C101800Ah(2) 實際電壓水平計算。 1)事故放電末期的電壓水平。按表4-5中的負荷計算，ts1h，Cs340.3Ah，取Krel1.1，由式 (4-15) 算出放電系數(shù) 由圖4-1，對應(yīng)于ts1h，K=0.21，求出單個電池的電壓為1.93V蓄電池的電壓為U= 1081.93=208.4V，為額定電壓的94.7%。 2)事故放電初期，蓄電池組突然承受沖擊電流時的電壓水平： 按式 (4-17)計算沖擊系數(shù) 查圖4-2