Министерство образования и науки Республики Казахстан Павлодарский государственный университет им. С.Торайгырова

Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет
им. С.Торайгырова
Г.А.Бархатова
ВЫБОР АККУМУЛЯТОРНЫХ
БАТАРЕЙ НА ТЭС
Учебное пособие
для студентов специальности «Электрооборудование станций
и подстанций»
Павлодар
УДК 621.3 (07)
ББК 31.2 я 7
Э45
Рекомендовано ученым советом ПГУ им. С.Торайгырова
Рецензент:
кандидат технических наук., доцент кафедры «Энергетики»
Кургузова Л.И.
Э45 Бархатова Г.А.
Выбор аккумуляторных батарей на электрических станциях:
учебное пособие. – Павлодар, 2006. – 29 с.
В работе приводятся все необходимые справочные данные для
расчета нагрузки на аккумуляторную батарею тепловых станций ТЭЦ
и КЭС с блоками 200, 300, 500, 800 МВт. Дается методика расчета
аккумуляторных батарей, выбора зарядных и подразрядных устройств.
Рассматриваются расчетные графики нагрузки постоянного тока ТЭС
с блоками 200, 300, 500 МВт и ТЭС с поперечными связями, а также
приводятся примеры выбора аккумуляторных батарей.
Данная работа может быть использована преподавателями (при
проведении практических занятий) и студентами (при выполнении
типовых расчетов в проектах по курсу «Электрооборудование
электрических станций и подстанций»).
УДК 621.3 (07)
ББК 31.2 я 7
© Бархатова Г.А., 2006
© Павлодарский государственный университет
им. С.Торайгырова, 2006
2
Предисловие
Предлагаемая работа представляет собой методическую работу
по
выбору
аккумуляторных
батарей
на
проектируемых
электростанциях.
Данная работа может быть использована преподавателями (при
проведении практических занятий) и студентами (при выполнении
типовых расчетов в проек-тах по курсу «Электрооборудование
электрических станций и подстанций»).
В работе приводятся все необходимые справочные данные для
расчета наг-рузки на аккумуляторную батарею тепловых станций ТЭЦ
и КЭС с блоками 200, 300, 500,800 МВт. Дается методика расчета
аккумуляторных батарей, выбора зарядных и подзарядных устройств.
3
1 Характеристика аккумуляторов
В электроустановках
применяются свинцово-кислотные
аккумуляторы типа СК и СН, отличающиеся электрическими
характеристиками, размерами пластин, устройством сосудов и
другими элементами конструкции.
Для аккумуляторов типа СК установлено 45 типоразмеров,
отличающихся числом и размерами (1,2,3…,6,8, …, 20, 24, 28, …, 148),
а для аккумуляторов СН – 14 типоразмеров ( 0,5; 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10,
12, 14, 15 18, 20).
Характеристики аккумуляторов первого номера обоих типов
следующие:
Тип аккумулятора
Продолжительность
разряда, ч
Разрядный ток, А
Номинальная
емкость,
А*ч
СК
10,0
СН
10,0
СК
1,0
СН
1,0
СК
0,5
СН
0,5
3,6
36
4
40
18,5
18,5
20
20
25
12,5
30
15
Емкости и разрядные токи аккумуляторов могут быть
определены
умножением
соответствующих
значений
для
аккумулятора первого номера на типовой номер.
Хотя аккумуляторы СН имеют более совершенную конструкцию
и лучшие разрядные характеристики, максимальная их емкость
недостаточна для обеспечения аварийной нагрузки электростанций,
поэтому они применяются в основном для подстанций.
2 Режим работы аккумуляторных батарей
Аккумуляторные батареи согласно ПТЭ эксплуатируются в
режиме постоянного подзаряда от отдельного выпрямительного
устройства, обеспечивающего напряжение 2,15 В на элемент.
При нормальной работе станции сеть постоянного тока питается
через преобразователь. Батарея заряжена и потребляет лишь
небольшой ток для компенсации саморазряда. При нарушении
нормального режима (исчезновении напряжения переменного тока в
системе собственных нужд) преобразователь отключается и на грузку
принимает на себя батарея.
Расчетную длительность аварийного режима для всех
приемников постоянного тока электростанций, связанных с системой,
принимают равной 0,5ч; для станций, не связанных с системой,- 1 час.
4
В соответствии с ПТЭ напряжение на шинах установки
постоянного тока принимается на 5 % выше номинального, т.е. 230 В.
Число основных элементов аккумуляторной батареи, присоединяемых
к шинам в нормальном режиме,
n0 = 230/2,15 ≈ 108
Общее число элементов баратеи в конце аварийного режима
разряда
n = 230/1,75 = 130
Число дополнительных
коммутатором,
элементов, вводимых
элементным
n доп = 130-108 = 22.
В конце заряда напряжение на элементе поднимается до 2,75 В и
минимальное число элементов, подключаемых к шинам,
n min = 230/2,75 = 88
В
аварийных
условиях
аккумуляторы
подвергаются
значительным толчковым нагрузкам длительностью не выше 5 с,
которые сопровождаются резким снижением напряжения и требуют
проверки уровней напряжения у потребителей; эта толчковая нагрузка
может возникнуть в любой момент аварии, в том числе и в конце
получасового разряда.
На крупных станциях со значительными толчковыми нагрузками
нормальное напряжение 230 В (108 элементов) на шинах оказывается
недостаточным для включения приводов масляных выключателей. В
этом случае предполагаются
следующие схемы питания шин
постоянного тока:
1). В главной схеме предусмотрены только масляные
выключатели.Используются типовые щиты постоянного тока (ЩПТ),
на сборных шинах которых поддерживается напряжение 253 В (115 %
Uном), щиты управления питаются от них
через добавочное
сопротивление для получения напряжения 230 В. Напряжение 253
В обеспечивается подключением к шинам 118 элементов батареи
(2,15х118=253В
5
От шин 253 В питаются цепи соленоидов включения и цепи
двигателей аварийных насосов.
В режиме толчковых нагрузок от электромагнитов включения
нагрузка воспринимается аккумуляторной батареей (подзарядный
агрегат при нагрузке, равной 120 % номинальной, запирается),
поэтому напряжение на шинах определится как
Uш = Uэл * 118 = 2,05*118 = 242 В,
где Uэл = 2,05 В – ЭДС элемента
Таким образом, напряжение на электромагнитах включения не
превысит допустимого (110 % номинального).
2). В главной схеме применены воздушные выключатели, а в
схеме СН – масляные. В этом случае на сборных шинах и шинах
управления поддерживается напряжение 230 В (108 элементов) Для
питания цепей электромагнитов включения предусматривается
отдельный участок ЩПТ, к которому от аккумуляторной батареи
подключается 118 элементов, что способствует напряжению 253 В в
режиме постоянного подзаряда.
После аварийных разрядов необходимо с помощью зарядного
устройства осуществить полный заряд батареи. Режим заряда
характеризуется значениями зарядных токов и напряжения, а также
продолжительностью заряда. Эти величины служат исходными
параметрами
для
оценки
мощности
зарядных
устройств.
Максимальный допустимый зарядный ток до начала газообразования в
аккумуляторе 9N A, а после начала газообразования – 3,6 N A. В
конце заряда предусматривается, увеличение напряжения до 2,75 В.
Продолжительность заряда батареи определяется требованием ПТЭ
обеспечить заряд на 90 % емкости батареи в течение 6-8 ч.
3 Основная нагрузка установки постоянного тока
Основную нагрузку установки постоянного тока на тепловой
станции составляют следующие приемники:
1)
аппараты
устройств
дистанционного
управления,
сигнализации, блокировки и релейной защиты;
2) приводы выключателей, автоматов, контакторов
3) аварийное освещение
4) электродвигатели аварийных маслонасосов в системах
смазки агрегатов;
5) электродвигатели аварийных насосов в системах уплотнения
вала генератора;
6
6) электродвигатели аварийных маслонасосов в системах
регулирования турбин (только для турбин К-300-240 ЛМЗ, имеющих
автономную систему регулирования с приводом аварийных
маслонасосов двигателями постоянного тока);
7) преобразователей агрегат для аварийного питания устройств
связи.
Таблица 3.1- Токи нагрузки установки постоянного тока
Характер
нагрузки
В
нормально
м режиме
В аварийном режиме
Переходном
установившемся
Постоянная
Токи аппаратов устройств управления, блокировки,
сигнализации и релейной защиты
Кратковременна
я
Токи включения и отключения приводов
выключателей и автоматов. Токи аппаратов
устройств управления, блокировки, сигнализации и
РЗ
-
Временная
Пусковые токи
электродвигателе
й
-
Токи аварийного
освещения
Токи
электродвигателе
й и аварийного
освещения
-
Классификация токов нагрузки в зависимости от режима
приведена в таблице 3-1. Постоянная нагрузка соответствует току,
потребляемому с шин постоянного тока в нормальном режиме и
неизменному в течение всего аварийного режима, временная нагрузка
характеризует работу установки в установившемся аварийном режиме,
7
кратковременная нагрузка характеризуется потребляемым током в
переходном аварийном режиме.
4 Расчетные графики нагрузки постоянного тока
Рассмотрим,
как
будет
изменяться
нагрузка
на
аккумуляторную батарею, на примере ряда тепловых станций.
На ТЭЦ мощностью до 200 МВт с поперечными связями в
тепловой части устанавливается одна батарея, а при мощности более
200 МВт – две аккумуляторные батареи одинаковой емкости. После
исчезновения переменного тока в первую секунду в системе СН
включается резервный трансформатор, поэтому на батарею
накладывается толчковая нагрузка тока I3 (рисунок 4-1),
употребляемого электромагнитным приводом выключателя (условно
принято, что от АВР включаются два выключателя ВМП-10 и один
МГ-10). В этот же момент включается резервный преобразовательный
агрегат оперативной связи, потребляющий ток I4 , через 3-5 с
включается аварийное освещение (ток I2 ). Если питание СН не
восстановлено, то через несколько секунд начинают включаться
маслонасосы уплотнений, а затем маслонасосы смазки, создающие
толчки тока I5 и I6 .
От одной батареи могут питаться потребители трех агрегатов
(3х60 МВт или 2х60 МВт + 1х100 МВт). Однако не следует допускать
совпадений пусковых режимов всех маслонасосов.
Период резкопеременной нагрузки называют переходным
режимом. Когда все потребители будут включены, наступает
установившийся режим. В конце аварийного режима (t = 30 мин)
может быть толчковая нагрузка (ток I7 ) от включения выключателя в
главной схеме. На графике условно принято включение выключателя
У-220, имеющего наибольший ток потребления привода (ШПЭ-44).
На станциях с одним блочным щитом, предусматривается, как
правило, одна аккумуляторная батарея. Для блоков мощностью 300
МВт и выше допускается установка отдельной батареи на каждый
блок.
8
Рисунок 4.1 – Расчетный график нагрузки постоянного тока
ТЭС с поперечными связями
Рассмотрим график нагрузки аккумуляторной батареи для двух
блоков 150-200 МВт (рисунок 4-2). Полное совпадение толчковых
аварийных токов обоих блоков могло бы иметь место только при
синхронной потере напряжения в системе СН. Такая возможность в
расчетах не рассматривается,
не нереальная (например, не
принимается в расчет совпадение пусковых токов маслонасосов
разных блоков или токов включения выключателей при АВР2 разных
блоков). Нагрузка I3 состоит из толчковых токов выключателей,
включаемых АВР (двух ВМПЭ-10 и одного ВВБ-220 или У-220 со
стороны высокого напряжения ТСН). В конце аварийного режима на
графике показан ток I7 включения выключателя типа У-220, так как
учет малых токов электромагнитов воздушных выключателей не имеет
смысла и в расчетах не требуется. Ток I4 преобразовательного
агрегата оперативной связи учитывается только при расчете первой
аккумуляторной батареи станции.
9
Рисунок 4.2 – Расчетный график нагрузки постоянного тока
ТЭС с блоками 150-200 МВт (одна батарея на два блока)
Для станции с блоками мощностью 300 МВт и выше
характерны значительные толчковые нагрузки в сети постоянного
тока, так как ввиду отсутствия на валу турбины главного масляного
насоса при исчезновении переменного тока на батарею почти
одновременно накладываются нагрузки приводов выключателей,
электродвигателей маслонасосов смазки, регулирования , агрегата
оперативной связи. В настоящее время все генераторы мощностью 300
МВт и выше снабжаются демпферным баком, который обеспечивает
необходимое давление масла в системе уплотнения в течение более 5
мин без включения насосов постоянного тока. Обычно маслонасосы
уплотнения включаются примерно через 15 с, что и учитывается в
расчетах.
На рисунке. 5.3 показан график нагрузки аккумуляторной
батареи КЭС с блоками 300 МВт ХТЗ. При одновременном
отключении от сети двух блоков, обслуживаемых одной батареей, изза внешних повреждений, например при КЗ на шинах высокого
напряжения,
возможно
действие
технологических
защит
(одновременное закрытие стопорных клапанов турбин) и действие
АВР. При этом практически одновременно включаются маслонасосы
(«первые») обоих блоков от уставки первого реле давления. «Вторые»
маслонасосы включаются мгновенно только при невключенных
«первых», а если «первые» включены, то «вторые» включаются от
устаки второго реле давления с выдержкой времени 2,5 с. Таким
образом, расчетным током для проверки батареи двух блоков 300 МВт
ХТЗ по толчковому току является совмещенный толчок от пусковых
10
токов двух маслонасосов смазки и токов включения выключателей,
участвующих в АВР (четыре выключателя со стороны 6 кВ и один со
стороны высокого напряжения ТСН).
Рисунок 4.3 – Расчетный график нагрузки постоянного тока
ТЭС с блоками 300 МВт (одна батарея на два блока)
Если у турбины 300 МВт имеется установка в системе
регулирования аварийных маслонасосов, пусковой ток, которых (540
А) учитывается в составе суммарной толчковой нагрузки в начале
аварии. Для блока с этой турбиной также характерны значительные
токи длительной аварийной нагрузки, что приводит к необходимости
установки одной батареи на каждый блок. График нагрузок
постоянного тока ТЭС с блоками турбина К-300 – генератор ТВВ-320
приведен на рисунке.4.4.. Включение первого аварийного маслонасоса
смазки (I6 ) и насоса системы регулирования (I8) принято практически
одновременным в начальный момент аварии. Задержка включения
маслонасоса
уплотнений
вала
обеспечивается
установкой
демпферного маслобака.
На станциях с блоками 500 МВт устанавливается одна батарея
на блок. Нагрузка постоянного тока зависит от различного сочетания
генераторов и турбин в блоке. На рисунке5.5 приведен график
нагрузки постоянного тока для ТЭС с блоками турбина К-500 –
генератор ТВВ-500. Ток I3 - от приводов двух выключателей МГГ10ПЭ-21 и одного ВВБ-330, участвующих в АВР. Электродвигатель
аварийного маслонасоса смазки турбин включается в начале аварии,
11
маслонасос уплотнения вала может включаться позднее благодаря
демпферному баку.
Рисунок 4.4 – Расчетный график нагрузки постоянного тока
ТЭС с блоками 300 МВт (одна батарея на один блок)
Анализируя приведенные графики нагрузки в процессе
переходного аварийного режима можно отметить два или более
моментов, характеризуемых значительными толчковыми нагрузками,
как, например, первый момент срабатывания выключателей при АВР
или момент неблагоприятного наложения рабочих и пусковых токов
двигателей аварийных маслонасосов. Каждый из этих моментов
должен подвергаться расчетной проверке с учетом требуемых уровней
напряжения на зажимах соответствующих потребителей (таблица4.1.).
Если в состав расчетного тока входят токи приводов масляных
выключателей, то пользуясь данными таблицы 4.1определяем, что
допустимое минимальное напряжение на зажимах соленоидов должно
быть равным 85 % номинального. Для расчетного тока,
обусловленного только пусковыми токами двигателей, минимальное
напряжение на зажимах двигателей должно составлять 75 %
номинального.
12
Таблица 4.1 Допустимые отклонения напряжения от номинального
(220 В), %
Приемники
Нормаль
ный
режим
Переходный
аварийный
режим до 5 с
1
2
3
Установивш
ийся
аварийный
режим
4
±5
+ 15 ÷ -20
± 10
Устройства управления,
блокировки, сигнализации и
релейной защиты
Приводы масляных выключателей:
при токах включения до 50кА
при токах включения более 50 кА
при отключении
Электромагниты управления
воздушных выключателей
Аварийное освещение
Электродвигатели аварийных
масляных насосов в системах
смазки, уплотнения вала генератора
и регулирования турбин
+ 10 ÷ - 20
+ 10 ÷ - 15
± 20
±5
-
+ 20 ÷ - 35
Без особых
ограничений
+ 15 ÷ -25
+ 10 ÷ - 5
+ 10 ÷ - 5
Рисунок 4.5 – Расчетный график нагрузки постоянного тока
ТЭС с блоками 500 МВт
13
5 Выбор аккумуляторных батарей на ТЭЦ с поперечными
связями
1) Производим расчет токов нагрузки. Расчет делается в
табличной форме.
Таблица 5.1 – Расчет токов нагрузки для выбора АБ на ТЭЦ
Постоянная нагрузка
Аварийное
освещение
Привод
выключателей:
ВМПЭ-10+ПЭ-11
МГ-10+ПС-31
Преобразовательный
агрегат оперативной
связи
Электродвигатель
аварийного
маслонасоса
уплотнений
генератора
Электродвигатель
аварийного
маслонасоса смазки
турбин
Привод выключателя
У-220+ШПЭ-44
Iпуск, А
Iрасч, А
Рном ,
кВт
Iном, А
Наименование
Число
Приемники
Iав,
А
Iт, А
I` т,
А
-
-
-
20
160
-
20
160
20
-
20
160
2
1
-
58
155
-
-
-
116
155
-
1
7,2
38
30
100
30
100
30
3
8
43,5
40
130
120
-
120
3
14
73,5
73
184
219
-
219
3
-
240
-
-
-
-
720
И т о г о: 549 391 1269
В таблице 5.1 приводится расчет нагрузки на одну батарею ,от
которой могут питаться потребители трех агрегатов (3*60МВт или
2*60
МВт+1*100МВт).
Значения
токов,
потребляемых
электромагнитами приводов выключателей следует брать из таблицы
П1 в соответствии с типом выключателей в цепи резервного
трансформатора
собственных
нужд.
Токи,
потребляемые
электромагнитами аварийных маслонасосов турбин и генераторов
следует принять из таблицы П2.
14
2)Определяем типоразмер аккумуляторной батареи (номер) по
формуле
N ≥ 1.05Iав /j,
(5.1)
где N – номер аккумуляторной батареи;
1,05 – коэффициент, учитывающий старение аккумуляторов;
Iав – ток установившегося аварийного разряда, А;
j – допустимый ток получасового аварийного разряда,
приведенный к первому номеру аккумулятора, А/ N (принимается j =
21 А/N при температуре электролита 100С, j = 25 А/N при температуре
250С).
Полученный номер аккумуляторной батареи округляется до
ближайшего большего типового. Например, по разрядному току,
приведенному в таблице 5.1, определим
N ≥ 1.05Iав /j= 1,05*549/25=23,
где j = 25 А/N.
Предварительно принимают типоразмер СК-24.
3) Затем проверяют батарею по уровням напряжения для
наибольших толчковых токов переходного аварийного режима.
Толчок тока может иметь место в начале аварийного режима
(действие АВР). При расчете определяют напряжение на шинах в
момент приложения толчковой нагрузки и составляют с наименьшим
допустимым напряжением на зажимах приемников, участвующих в
расчетной толчковой нагрузки, с учетом падения напряжения в
питающей сети. Так, если минимальное допустимое напряжение на
приводе выключателя составляет 85 %, а падение напряжения в кабеле
– 5 %, то напряжение на шинах должно быть равным 90 %
номинального.
Задав допустимое напряжение на шинах установки
постоянного тока, по кривым (рисунок 5.2) определяют толчковый
ток, приведенный к первому номеру аккумуляторной батареи, и
вычисляют номер
N = Iт /jт.доп
(5.2)
Из двух значений N выбирают большее.
В конце аварии выполняют поочередное включение
выключателей высокого напряжения. Если выключатели масляные (У110, У-22,), то возникают значительные толчковые токи в конце
аварии, которые воспринимаются разряженной батареей. Этот режим
также должен быть проверен. Исходя из предварительно
принимаемого номера батареи N, рассчитывают ток предшествующего
15
разряда j = Iав/ N и толчковый ток в конце аварии, отнесенный к
первому номеру, j` т = I` т/ N . Напряжение на аккумуляторе Uэл в
конце разряда при толчке определяют из графика на рисунке5.1. Из
семейства кривых выбирают кривую, соответствующую току
получасового разряда (8N, 13N…, 25N А) и по значению j` т
определяют Uэл. Число элементов батареи в конце разряда 130,
поэтому напряжение на шинах Uш = Uэл *130.
Полученное
напряжение сравнивают с минимальным допустимым для
потребителей с учетом потерь в кабелях.
Проверим АБ по уровням напряжения для рассматриваемого
примера:
а) по формуле (5.2) имеем
N ≥ Iт /jт.доп= 391/20=19,5,
где Iт принимают по таблице 5.1;
jт.доп= 20 А/N определяют по кривой( рисунок5.2) для 108
элементов из условий обеспечения минимального допустимого
напряжения на приводе выключателя 85 % Uном с учетом падения
напряжения в кабеле 5 % Uном ;
б) при толчке тока в конце аварийного режима (включение У220) ток предшествующего разряда
j = Iав/ N = 549/24 = 23 А/N,
ток в момент толчка, приведенный к первому номеру,
j` т = I` т/ N = 1269/24=53 А/N;
по кривой( рисунок5.1) определяют напряжение на элементе в момент
толчка Uэл = 1,55 В и напряжение на шинах батареи Uш = 1,55*130 =
202 В, или 92 % Uном .
Окончательно выбираем батарею типа СК-24.
16
Рисунок 5.1 – Напряжение на аккумуляторе типа СК во время
толчкого тока при различной степени разряда перед толчком
Рисунок 5.2 – Зависимость напряжения от толчкового тока
при+250С(- - -) и +100С
4)Затем производим выбор подзарядных устройств. Подзарядное
устройство находится длительно в работе и в нормальных условиях
17
одновременно с подзарядом батареи питает постоянно включенную
нагрузку. К подзарядному устройству присоедиединены основные
элементы батареи. Добавочные элементы батареи находятся в режиме
постоянного подзаряда от отдельного устройства с автоматическим
регулированием напряжения.
Ток подзаряда основных элементов принимают равным 0,25N
А, а для добавочных элементов – 0,05N А.
Таким образом, подзарядное устройство основных элементов
выбирается из условий:
Iпз.о ≥ 0,15N + Iп ;
Uпз.о ≥ 2,15n0 ,
(5.3)
а добавочных элементов Iпз.доб ≥ 0,05N ;
Uпз.доб ≥ 2,15nдоб ,
(5.4)
где Iп - ток постоянно включенной нагрузки.
В качестве подзарядного устройства на станциях используется
выпрямительный зарядно-подзарядный агрегат ВАЗП-380/260-40/80,
выполненный на кремниевых выпрямителях с автоматической
стабилизацией напряжения. Питание его осуществляется от сети
переменного тока 380 В. Максимальное напряжение в рабочем режиме
260 и 380 В, рабочий ток – 80 и 40А соответственно. При небольшой
нагрузке постоянного тока, в частности на подстанциях, этот агрегат
обеспечивает и заряд батареи.
Произведем выбор подзарядного и зарядного устройств для
рассматриваемого примера. Для подзарядного устройства основных
элементов по формуле(5.3)
Iпз.о ≥ 0,15N + Iп ≥ 0,15*24 + 20 = 23,6 А;
Uпз.о ≥ 2,15n0 ≥ 2,15*108 = 232 В.
Выбирается агрегат ВАЗП-380/260-40/80.
Для подзарядного устройства добавочных элементов по
формуле(5.4)
Iпз.доб ≥ 0,05N ≥ 0,05*24 = 1,2 А
Uпз.доб ≥ 2,15nдоб ≥ 2,15*22 = 47,7 В.
18
Принимается выпрямительное устройство типа АРН-3,
поставляемое комплектно с панелью автоматического регулирования
напряжения типа ПЭХ-9045-00А2.
Выбораем зарядное устойство. В соответствии с ПТЭ оно
должно работать периодически (один раз в квартал) при выполнении
уравнительных зарядов, а также заряда батареи после аварийных
разрядов. Максимальный ток при уравнительном заряде составляет 5N
А. При этом следует учитывать и ток Iп. Напряжение на элементе в
конце заряда 2,75 В, и номинальные параметры зарядного устройства
должны удовлетворять условиям
Iз ≥ 5N + Iп ;
Uз ≥ 2,75n.
(5.5)
В качестве зарядных устройств для аккумуляторных батарей
электрических станций применяются двигатели-генераторы серии П
на напряжение Uном =270 В (таблица 5-2) Для зарядного агрегата в
рассматриваемом примере расчета АБ по формуле5.5 получим
Iз ≥ 5N + Iп ≥ 5*24 + 20 = 140 А;
Uз ≥ 2,75n ≥ 2,75*130 = 356 В.
Выбирается генератор постоянного тока типа П-91 (Рном= 43
кВт, Uном= 270 В, Iном = 159 А), соединенный с электродвигателем
переменного тока типа А2-82-4 (Рном= 55 кВт).
Таблица 5.2- Технические характеристики генераторов серии П с
номинальным напряжением 270 В и частотой вращения 1450 об/мин
Номинальные
При напряжении
Номер Мощность,
220 В
320 В
в
кВт
Ток, КПД, Мощность, Ток, Мощность,
серии
А
%
кВт
А
кВт
61
7,2
26,7
80
5,9
26,7
7,2
62
9,2
34
81
7,5
34
9,2
62
22
81,5
87
17,9
81,5
22
71
13
48
81,5
10,6
48
13
72
17,5
65
83
14,3
65
17,5
82
22
82
84
18
82
22
82
30
111 86,5
24,5
111
30
91
43
159 86,5
35
159
43
92
60
222 89,0
49
222
60
101
80
296 89,5
65
296
80
102
100
371 90,5
81,5
371
100
19
Ток,
А
22,5
28,8
69
40,6
55
69
94
135
188
250
313
В настоящее время также разработаны и применяются на
новых
станциях
выпрямительные
зарядно-подзарядные
коммутационные
полупроводниковые
устройства
(ВАЗПК),
применение которых исключает необходимость во вращающихся
зарядных агрегатах, элементных коммутаторах и в целом делает
экономичнее установку постоянного тока.
6 Выбор
электростанций
аккумуляторных
батарей
для
блочных
Рассмотрим расчет и выбор аккумуляторной батареи для
блочной электростанции с агрегатами 150-200 МВт (одна батарея на
два блока).
Расчет токов нагрузки. Производится в табличной форме
(таблица 6.3).
Таблица 6.3 – Расчет токов нагрузки
Постоянная нагрузка
Аварийное
освещение
Привод
выключателей:
ВМПЭ-10+ПЭВ-11А
У-220+ШПЭ-44
Преобразовательный
агрегат оперативной
связи
Электродвигатель
аварийного
маслонасоса
уплотнений
генератора
Электродвигатель
аварийного
маслонасоса смазки
турбин
Iпуск, А
Iрасч, А
Рном ,
кВт
Iном, А
Наименование
Число
Приемники
Iав,
А
Iт, А
I` т,
А
-
-
-
30
200
-
30
200
30
-
30
200
2
3
-
100
240
-
-
-
200
720
720
1
7,2
38
30
100
30
100
30
2
25
128
120
320
320
-
240
2
14
73,5
73
184
146
-
146
И т о г о: 646 1050 1366
20
Выбор аккумуляторной батареи.призводится по той же
методике,что и для выше рассмотренного примера. По разрядному
току найдем: номер АБ
N ≥ 1.05Iав /j= 1,05*64/25=27,1.
Предварительно принимаем типоразмер СК-28.
Затем проверяем АБ по уровням напряжения:
а) N ≥ Iт /jт.доп= 1050/47=22,4,
где Iт берем из таблицы 6.3;
jт.доп= 47 А/N определяем по кривой( рисунок 5.2) для 118
элементов из условия обеспечения минимального допустимого
напряжения на приводе выключателя 85 % Uном;
б) при толчке тока в конце аварии (включение У-220) ток
предшествующего разряда составит
j = Iав/ N = 646/28 = 23 А/N,
ток в момент толчка, приведенный к первому номеру равен
, j` т = I` т/ N = 1366/28=49 А/N;
По кривой (рисунок 5.1) определяем напряжение на элементе Uэл =
1,56 В и напряжение на зажимах батареи из 130 элементов Uш =
1,56*130 = 130 В или
92,5 % Uном.Окончательно выбираем батарею типа СК-28
Таблица 6.4 – Расчет токов нагрузки АБ (одна батарея на два
блока по300 МВт)
1
Постоянная нагрузка
Аварийное освещение
Привод
выключателей:
ВМПЭ-10+ПЭВ-11А
ВВБ-330
Преобразовательный
агрегат оперативной
связи
Iпуск, А
Iрасч, А
Iном, А
Рном ,
кВт
Наименование
Число
Приемники
Iав,
А
I` т,
А
2
-
3
-
4
-
5
40
250
6
-
7
40
250
8
40
-
4
3
-
100
5
-
-
-
400
15
1
7,2
38
30
100
30
100
21
Продолжение Таблица 6.4
1
Электродвигатель
аварийного
маслонасоса
уплотнений
генератора
Электродвигатель
аварийного
маслонасоса смазки
турбины
2
2
3
11
4
59
5
50
6
150
7
100
8
-
2
32
166
155
530
310
1060
Постоянная нагрузка
Аварийное освещение
Привод
выключателей:
2хВМПЭ-10+ПЭВ11А
ВВБ-220
Преобразовательный
агрегат оперативной
связи
Электродвигатель
аварийного
маслонасоса
уплотнений
генератора
Электродвигатель
аварийного
маслонасоса смазки
турбины
Электродвигатель
аварийного
маслонасоса системы
регулирования
Iпуск, А
Iрасч, А
Iном, А
Рном ,
кВт
Число
И т о г о: 730 1615
Таблица 6.5 – Расчет токов нагрузки АБ(одна батарея на блок
300 МВт)
Приемники
Iав,
I` т,
А
А
Наименование
-
-
-
25
130
-
25
130
25
-
2
3
-
100
5
-
-
-
200
15
1
7,2
38
30
100
30
30
1
25
128
120
300
120
-
1
42
214
140
540
140
540
1
42
216
200
540
-
540
И т о г о: 445
22
1350
Таблица 6.6 – Расчет токов нагрузки АБ для одного блока
500МВт
Постоянная нагрузка
Аварийное
освещение
Привод
выключателей:
2хМГГ-10+ПЭ-21
ВВБ-330
Преобразовательный
агрегат оперативной
связи
Электродвигатель
аварийного
маслонасоса
уплотнений
генератора
Электродвигатель
аварийного
маслонасоса смазки
турбины
Iпуск, А
Iрасч, А
Iном, А
Рном ,
кВт
Наименование
Число
Приемники
Iав,
А
I` т,
А
-
-
-
35
180
-
35
180
35
-
2
3
-
148
5
-
-
-
296
15
1
7,2
38
30
100
30
30
1
42
216
190
540
190
540
1
42
2166
140
540
140
140
И т о г о: 575
1056
Расчет и выбор аккумуляторных батарей для блочных станций
с блоками 300, 500 и 800 МВт производятся аналогично.
Расчет токов нагрузки аккумуляторной батареи для КЭС с
агрегатами 300,
500,800МВт приведен в таблицах 6.4, 6.5 ,6.6 ,6.7.
23
Таблица 6.7 – Расчет токов нагрузки АБ для одного блока 800
МВт
Постоянная нагрузка
Аварийное
освещение
Привод
выключателей:
Преобразовательный
агрегат оперативной
связи
Электродвигатель
аварийного
маслонасоса
уплотнений
генератора
Электродвигатель
аварийного
маслонасоса смазки
турбины
Iпуск, А
Iрасч, А
Iном, А
Рном ,
кВт
Наименование
Число
Приемники
Iав,
А
I` т,
А
1
7,2
-38
70
250
-
70
250
30
100
30
70
300
30
1
32
168
150
420
150
420
2
42
216
200
540
200
540
И т о г о: 700
1360
24
Список используемых источников
1 Аберсон М.Л. Источники оперативного тока на подстанциях. –
М. : изд. «Энергия», 1964. – 48 с. (Биб-ка электромонтера. Вып.138)
2 Гук Ю.Б., Кантан В.В., Петрова С.С. Проектирование
электрической части станций и подстанций: учеб, пособие для вузов. –
Л. : Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1985 . – 312 с.
3 Околович М.Н. Проектирование электрических станций:
учебник для вузов. – М. : Энергоиздат, 1982. – 400 с.
4 Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и
подстанций : учебник для техникумов . – изд. 2-е перераб. – М. :
«Энергия», 1980. – 600 с.
25
Приложение А
( Справочное )
Таблица П 1- Основные технические характеристики аварийных
маслонасосов и приводных электродвигателей для турбин и
генераторов 50-800 МВт
Типы
турбин,
генератора
К-50-90
К-100-90
К-160-130
К-200-130
ПТ-60
Р-50-130
Т-50-130
Т-100-130
К-300-240
ХТЗ
К-300-240
ЛМЗ
К-500-240
Тип и технические
характеристики
Ток
длительного
Насоса
Двигателя
режима, А
(Uном = 220
В)
Маслонасосы системы смазки
4НДВ
Q = 108
м3/ч
П-62
Рном = 14
кВт
5НДВ
Q = 180
м3/ч
12-КМ-20А
Q = 300
м3/ч
П-81
Рном = 32
кВт
П-82-ВЗ
Рном = 42
кВт
Пусковой
ток, А
73
184
155
530
140
540
Насос системы регулирования
К-300-240
ЛЗМ
НВР-35-12
П-72
Рном = 42
кВт
26
200
540
Продолжение Таблица П. 1
Маслонасосы системы уплотнения вала генератора
П-42
Рном = 8 кВт
ЭМН-10
П-62
Рном = 25
кВт
П-72
Рном = 42
кВт
П-51
Рном = 11
кВт
ЗМСМ10х8
ЧМСМ10х6
ТГВ-165-2
ТГВ-200-2
ТГВ-300-2
ТГВ-500-2
ЧМК-7х2
Таблица
выключателей
Тип
привода
1
2
Потребляем
ый ток
привода, А
(Uном = 220
В)
130
120
300
200
540
50
150
характеристики
3
ВМГ- ПЭ11 58
10,
ВМП10,
ПЭ11 58
ВМП10 ПЭ11 100
К
ВМП10 ПЭ- 250
У
22
80
ВМП10 ПЭГ- 148
ЭВМП
7
250
приводов
Тип
Тип
Потребляемы
выключат привода й ток привода,
еля
А
(Uном = 220 В)
При
включе
нии
При
отключ
ении
Тип
выключ
ателя
П.2-Технические
40
При
включе
нии
При
отключ
ении
ТВФ-60-2
ТВФ-100-2
ТВФ-120-2
ТВВ-165-2
ТВВ-200-2
ТВВ-320-2
ТВВ-800-2
ТВВ-500-2
4
5
6
7
8
1,25
МКП-35
У-35
ВМК-35
МКП110М
У-110-40
У-110-50
ШПЭ-21
ШПЭ-36
ПЭ-31Н
ШПЭ-33
ШПЭ-44
ШПЭ-46
ШПВ46
П
(наполю
с
124
232
166
244
480
450
5
5
2,5
5
5
2,5
10
10
45
10
1,25
2,5
2,5
1,25
2,5
2,5
У-220-40
27
Продолжение Таблица П.2
1
2
3
4
Э10
ПЭВЭМ-6
21
155
2,5
ВЭМ10 ПЭ21
П
--А
101
2,5
МГГ10
ПС45
31
244
5
МГГ10--ШПЭ
63К
12
МГ-10, ШПЭ
МГ-20
-38
С35М10
С-35-50
5
У-220-25
6
ШПЭ-46
(на
олюс)
ШПЭ44
П
(наполю
с
ШПВ45
П
(наполю
с
7
240
8
5
5
5
Таблица П.3 – Технические характеристики электромагнитов
управления воздушных выключателей
Тип выключателя
Потребляемый ток электромагнита
управления, А, на полюс
в форсированном
в установившемся
режим
режиме
ВВБм-110, ВВШ-110, ВВБ220,
ВВД-220Б, ВВ330Б, ВВ-500Б
12
4,5
ВВБ-330Б, ВВБк-330, ВВД330Б,
ВВБ-500, ВВБ750
20
5
ВНВ-220, ВНВ-330Б, ВНВ500
13,5
4,5
28
Содержание
Введение …………………………………………………………… …3
1 Характеристика аккумуляторов………………………………………..4
2 Режим работы аккумуляторных батарей………………………………4
3 Основная нагрузка постоянного тока………………………………….6
4 Расчетные графики нагрузки постоянного тока………………………8
5 Выбор аккумуляторных батарей на ТЭЦ с поперечными
связями………………………………………………………………….14
6 Выбор аккумуляторных батарей для блочных
электростанций…………………………………………………………20
Список используемых источников …………………………………...25
Приложение А………………………………………………………….26
29