Передача, распределение и накопление электроэнергии

Отдельные вопросы расчета и эксплуатации стационарных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей

29 июля 2014 г. в 10:53

Задача по выбору АБ в составе ЭУ постоянного тока формулируется следующим образом: рассчитать емкость и количество элементов аккумуляторной батареи так, чтобы в конце срока службы аккумуляторной батареи обеспечивалась надежное питание всех заявленных нагрузок во время автономного режима при расчетной температуре.

В статье будут использованы данные стационарных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей концерна Exide Technologies GmbH, GNB Industrial Power Division, изготовленных по ГОСТ Р МЭК 896-1-95 (аккумуляторные батареи с жидким электролитом).

Неисправной является АБ, если фактическая емкость составляет 80% от номинальной емкости (п. 2.3.3.1 ГОСТ 26881-86). Неисправная АБ подлежит замене.

Время автономной работы устанавливается НТД или определяется Заказчиком.

Критерий температуры задан в п. 5.5.23 ПТЭ ЭСиС (3).

Расчет емкости АБ выбранной серии выполняется:

  • по номограммам (разрядным характеристикам на положительные пластины, на основе которых изготовляется серия АБ данного типа);
  • методом приведенного тока и времени (метод эквивалентных площадей);
  • с использованием программы для расчета емкости производителя АБ.

Наиболее точный ответ дает расчет по номограммам. По результатам расчета получена емкость АБ, которая «здесь и сейчас» при температуре 20°С удовлетворяет требованиям СОПТ (далее будем говорить об ЭУ постоянного тока применительно к СОПТ).

Полученная емкость АБ должна быть пересчитана к условию «в конце срока службы при температуре 10°С (при необходимости)». Применяются два коэффициента: коэффициент на старение равный 1,25 и коэффициент на температуру (при температуре 10°С К=1,08 (График 1).

Строго говоря, температурный коэффициент должен применяться всегда. Неприменение данного коэффициента должно быть обоснованно в проекте.

Важным является правильный расчет максимально возможного тока КЗ и минимально возможного тока КЗ в каждой защищаемой цепи системы.

Максимально возможный ток КЗ рассчитывается исходя из возможности наступления следующего события: в начале срока службы АБ, в начале аварийного разряда, в начале кабельной линии, изменения сопротивления кабельной сети при протекании тока КЗ, металлический характер КЗ, при температуре 20°С, при максимально возможном напряжении на АБ. При расчете должны быть использованы параметры фактически установленной АБ.

Минимально возможный ток КЗ рассчитывается исходя из возможности наступления следующего события: в конце срока службы АБ, в конце кабельной линии, изменения сопротивления кабельной сети при протекании тока КЗ, дугового характера КЗ, при температуре 10°С, при минимально возможном напряжении на АБ. При расчете должны быть использованы параметры АБ без учета коэффициента на старение и без учета температурного коэффициента.

Следует пояснить, что минимальный ток КЗ рассчитывается при условии, что событие наступило в момент, когда АБ разряжена согласно профиля разряда СОПТ конкретного объекта. Внутреннее сопротивление АБ зависит от глубины разряда (График 2). Учет данного фактора выполняется применением коэффициента к значению внутреннего сопротивления АБ, указанного в документации производителя. В документации производителя указано значение внутреннего сопротивления «новой, 100% заряженной» АБ.

Как результат, получаем АБ, которая удовлетворяет условиям поставленной задачи: аккумуляторная батарея в конце срока службы обеспечивает надежное питание всех заявленных нагрузок оперативного тока во время автономного режима при расчетной температуре, а расчет максимально и минимально возможных токов КЗ позволяет правильно выбрать устройства защиты.

Электроустановка СОПТ имеет продолжительный срок службы. Контроль состояния аккумуляторных батарей в процессе эксплуатации не может рассматриваться в отрыве от контроля состояния конкретной электроустановки постоянного тока. Представляется, что наличие документа на СОПТ, например, формуляра СОПТ, в котором присутствуют: однолинейная схема СОПТ с указанием номиналов элементов, типы и длины кабелей, таблица нагрузок, отметки обо всех изменениях в системе, было бы полезно.

Производитель установил требования к эксплуатации АБ: температура, напряжение постоянного подзаря-да, точность стабилизации постоянного напряжения, уровень пульсации. Отклонение от заданных значений всегда будет приводить к сокращению срока службы АБ.

Инструкция по эксплуатации АБ Classic Exide не содержит указания об обязательном выполнении оценки фактической емкости (контрольном разряде). Производитель определил, что если требования по эксплуатации соблюдаются, то срок службы обеспечивается. В п. 6.5 ГОСТ Р МЭК 896-1-95 установлено, что значение полученной фактической емкости используется для «контроля состояния батареи после длительного периода эксплуатации». Критерий отнесения АБ к неисправной был рассмотрен выше. Фактическая емкость АБ определяется согласно п. 6, п.12, п. 13 ГОСТ Р МЭК 896-1-95.

Следует обратить внимание на указанные пункты ГОСТ, т.к. они определяют правильную методику выполнения контрольного разряда АБ с целью определения фактической емкости.

Стандартами Международного Электротехнического Комитета определена методика определения (не измерения!) внутреннего сопротивления и тока короткого замыкания путем измерения напряжения на клеммах батареи при разряде двумя значениями тока с паузой между нагрузками (п.17 ГОСТ Р МЭК 896-1-95). В новых версиях этого стандарта от 2004 года, действующих в Европе и не введенных пока в России, методика сохранилась. Метод быстрого определения Ri и тока КЗ воздействием на АБ коротких микросекундных импульсов нагрузки не может быть принят исходя из следующих соображений.

Импульсы нагрузки имеют очень малую длительность. При этом во время воздействия аккумулятор находится в нестационарном, переходном режиме. При коротких процессах существенный и малопредсказуемый вклад дают реактивные составляющие комплексного сопротивления аккумулятора, что не позволяет сопоставить полученные результаты с данными, приводимыми производителем.

Аппаратная часть метода, т.е. само устройство, позволяющее организовать такие короткие нагрузки очень большими токами, со всей очевидностью представляет собой конструкцию, которая не включена в реестр измерительных приборов. Как научный эксперимент это может быть рассмотрено, но не может быть применено на реальном объекте энергетики.

Все испытания АБ, если они по методике отличаются от стандартных, должны быть согласованы с производителем.

Выводы:

  1. Расчет, выбор емкости аккумуляторной батареи, расчет максимальных и минимальных токов КЗ в каждой цепи СОПТ должен выполняться корректно. Внесение изменений в существующую схему в процессе эксплуатации изменяют параметры СОПТ.
  2. Работоспособность АБ должна оцениваться по фактической емкости.
  3. Определение фактического значения внутреннего сопротивления АБ выполняется согласно методики п. 17 ГОСТ Р МЭК 896-1-95 при испытаниях на заводе-изготовителе. Необходимость их проведения в процессе эксплуатации отсутствует.

Литература:

  1. ГОСТ Р МЭК 896-1-95 Свинцово-кислотные стационарные батареи. Общие требования и методы испытаний. Часть 1. Открытые типы.
  2. ГОСТ 26881-86 Аккумуляторы свинцовые стационарные. Общие технические условия.
  3. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации, ОРГРЭС, М., 2003 г.

Сергей МАКАРЕНКО,
руководитель производственно-технического
департамента ЗАО «Акку-Фертриб»
Статья опубликована в журнале «Электротехнический рынок», № 3 (57), 2014

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Аккумуляторные батареи Delta для ИБП HR

Батареи DELTA серии HR являются свинцово-кислотными, герметизированными, необслуживаемыми аккумуляторами с системой рекомбинации газов (VRLA). Произведены по технологии AGM (электролит, абсорбированный в стекловолоконном сепараторе). Благодаря данной технологии аккумуляторы не требуют долива дистиллята на протяжении всего срока службы. Особенности: — Технология AGM позволяет рекомбинировать до 99% выделяемого газа; — Нет ограничений на воздушные перевозки; — Соответствие требованиям UL, IEC, Гост Р; — Легированные кальцием свинцовые пластины обеспечивают низкий саморазряд, высокую конструктивную прочность решетки; — Необслуживаемые. Не требует долива воды; — Высокая плотность энергии; — Корпус аккумулятора выполнен из пластика ABS,не поддерживающего горение. Срок службы — До 26Ач включительно – 8 лет. — Delta HR 12-40, HR 12-65, HR 12-100 – 10-12 лет. — Метод заряда: Заряд постоянным напряжением (25°С); — Циклический режим 2,35 – 2,4 В/эл; — Буферный режим 2,25 – 2,3 В/эл ПРИМЕНЕНИЕ — Источники бесперебойного питания; — Источники резервного энергоснабжения; — Медицинское оборудование; — Различные области приборостроения; — Системы солнечной и ветроэнергетики
Николаев Леонид · ЭНЕРГОПУСК · Сегодня · Россия · г Москва
Аккумуляторные батареи Delta для ИБП HR

ПРОДАМ: Системы оперативного постоянного тока

СОПТ рассчитаны на подключение одной группы аккумуляторных батарей. Для размещения аккумуляторных батарей в системах, кроме СОПТ 220/80-1212, в нижней части шкафа имеется отсек с двумя полками. При необходимости СОПТ могут комплектоваться дополнительными аккумуляторными шкафами типа СОПТ А (по отдельному заказу).Электропитание СОПТ осуществляется от двух вводов четырехпроводной или пятипроводной сети трехфазного переменного тока напряжения 380 В или от трехпроводной сети 220 В, частоты (45-65) Гц. Для переключения питания СОПТ с рабочего ввода на резервный и наоборот установлен АВР. Все компоненты системы работают без вентиляторов, используя только естественное охлаждение. Поэтому они не требуют очистителей воздуха, не накапливают пыль внутри системы, не шумят и могут работать в сейсмоопасных регионах. Особенности: — включение выпрямителей при восстановлении напряжения сети переменного тока; — ускоренный заряд аккумуляторной батареи; — ограничение тока заряда аккумуляторной батареи на заданном уровне; — отключение аккумуляторной батареи от нагрузки в конце разряда и подключение к нагрузке при достижении заданного значения напряжения на выходе выпрямителей; — селективное отключение любого неисправного выпрямителя; — деление нагрузки между выпрямителями; — термокомпенсацию выходного напряжения; — батарейное тестирование; — местную световую сигнализацию о нормальной работе или аварии СОПТ, автоматических выключателей нагрузки, наличии сети переменного тока; а также отображение значений напряжения на выпрямителях, аккумуляторной батарее и тока аккумуляторной батареи, на ЖКИ контроллера и при помощи — трелочных измерительный приборов; — формирование шинки «мигающего света» СОПТ обеспечивает контроль: — напряжение и ток двух секций нагрузки; — напряжение и ток аккумуляторной батареи; — температуру в батарейном отсеке; — действующее напряжение сети переменного тока; — напряжение и температуру каждого моноблока (элемента) аккумуляторной батареи (опция); — состояние...
Николаев Леонид · ЭНЕРГОПУСК · Сегодня · Россия · г Москва
Системы оперативного постоянного тока

ПРОДАМ: Аккумулятор MNB MM 100-12

Компания ЭЛМИКС поставляет аккумуляторные батареи свинцово-кислотные MNB. Герметизированная не обслуживаемая аккумуляторная батарея. Произведенная по технологии AGM. Срок службы: 10-12 лет. Напряжение, В: 12 Емкость, Ач: 100 Вес, кг: 30,80 Тип клеммы: B5(M6) Длина: 330 Ширина: 173 Высота: 217
Кауров Владимир · ЭЛМИКС · 27 февраля · Россия · г Москва
Аккумулятор MNB MM 100-12

ПРОДАМ: Установки электропитания Промсвязьдизайн УЭП-2К

УЭП-2К – модульная установка электропитания постоянным током, конструктивно выполненная в каркасе-крейте для установки в 19" стойки и шкафы. Возможна работа как с аккумуляторами в составе бесперебойной системы питания, так и без них. Особенности — одновременное питание нагрузки и заряд аккумуляторной батареи; — защита аккумуляторной батареи от разряда ниже допустимого уровня; — включение выпрямителей при появлении напряжения питающей сети для заряда аккумуляторной батареи, если они выключились в результате пропадания этого напряжения; — отключение аккумуляторной батареи от нагрузки в конце разряда и подключение аккумуляторной батареи к нагрузке при появлении напряжения на выходе выпрямителей; — защита выходных цепей от короткого замыкания на выходе любого из выпрямителей и на любом выводе для подключения нагрузки; — селективное отключение неисправного выпрямителя при повышении его выходного напряжения выше установленного; — распределение тока нагрузки между параллельно работающими выпрямителями; — местная сигнализацию и срабатывание трех аварийных реле дистанционной сигнализации; — индикация напряжения и тока нагрузки. ПРИМЕНЕНИЕ Предназначены для электропитания постоянным током аппаратуры связи различного назначения, аппаратуры пожарной и охранной сигнализации с аккумуляторной батареей или без нее, номинального напряжения 12, 24, 48 или 60 В
Николаев Леонид · ЭНЕРГОПУСК · Сегодня · Россия · г Москва
Установки электропитания Промсвязьдизайн УЭП-2К

ПРОДАМ: Шкаф управления оперативным током ШУОТ-2405-20-115-1-УХЛ4

Шкаф управления оперативным током ШУОТ-2405-20-115-1-УХЛ4 Назначение: Предназначены для питания цепей постоянного тока ответственных потребителей (терминалов РЗА, высоковольтных выключателей, аварийного освещения) установленным напряжением и непрерывного заряда аккумуляторных батарей с контролем их состояния. Пример записи обозначения ШУОТ 2405 сети (линейным), выбранным из предлагаемого диапазона, на номинальный выходной ток 20А, с выходным напряжением 230В, в исполнении 1 по резервированию, в нестандартной комплектации и (или) с дополнительными опциями, для поставок в страны с умеренным климатом: «Шкаф управления оперативным током ШУОТ-2405–20–230–1-УХЛ4 ТИДЖ.435361.001ТУ по опросному листу».
Андреев Дмитрий · Анко · Вчера · Россия · Чувашская республика - Чувашия
Шкаф управления оперативным током ШУОТ-2405-20-115-1-УХЛ4
Российский производитель и бренд низковольтной аппаратуры: электрооборудования для ввода, распределения и учета электричества, локальной автоматизации технологических процессов, а также комплексных энергоэффективных решений для любой отрасли индустрии.