直流及UPS电源系统计算书

XXXX项目

直流及UPS电源系统

计算书TOC\o"1-5"\h\z1计算依据12设备选择1蓄电池组1蓄电池个数12.1.2蓄电池均衡充电电压选择12.1.3蓄电池放电终止电压选择12.1.4蓄电池容量选择2电压控制法（方法一）：22.1.4.2阶梯计算法（方法二）：82.1.5结论112.2充电装置及整流模块选择132.2.1高频开关电源整流装置选择132.2.1.1高频开关电源模块配置和数量选择132.2.2充电装置选择132.2.2.1充电装置额定电流选择132.2.2.2充电装置回路设备选择14交流不间断电源（UPS）16交流不间断电源（UPS）容量选择162.3.1.1交流不间断电源（UPS）的负荷统计16\o"CurrentDocument"2.3.1.2容量选择计算16\o"CurrentDocument"结论16高频通信电源（DC/DC）17高频通信电源（DC/DC）容量选择172.4.1.1高频通信电源（DC/DC）的负荷统计172.4.1.2通信电源蓄电池容量选择计算172.4.1.3高频通信电源模块配置和数量选择18结论181计算依据《电力工程直流系统设计技术规程》DL/T5044-2004《电力用直流和交流一体化不间断电源设备》DL/T1074—2007《工业与民用配电设计手册》（第三版）《电力工程直流系统设计手册》（第二版）2设备选择2.1蓄电池组蓄电池型式：阀控式密封铅酸蓄电池单体电池标称电压：2V直流系统标称电压：220V2.1.1蓄电池个数按浮充电运行时，直流母线电压为1.05Un选择蓄电池个数n=1.05Un/Uf（B.1.1）=1.05X220V/2.23V=104（只）式中：Un--直流系统标称电压，VUf--单体蓄电池浮充电电压，V阀控式密封铅酸蓄电池的单体浮充电电压值宜取2.23V~2.27V（7.1.2.2）2.1.2蓄电池均衡充电电压选择1）根据电池个数及直流母线电压允许的最高值选择单体蓄电池均衡充电电压值2）对于控制负荷和动力负荷合并供电UcW1.10Un/n（B.1.2）W1.10X220V/104=2.33（V）式中：Uc--单体蓄电池均衡充电电压，VUn--直流系统标称电压，Vn--蓄电池个数2.1.3蓄电池放电终止电压选择1）根据电池个数及直流母线电压允许的最高值选择单体蓄电池事故放电末期终止电压值2）对于控制负荷和动力负荷合并供电UmN0.875Un/n（B.1.3）N0.875X220V/104=1.85（V）式中：Um--单体蓄电池放电终止电压，VUn--直流系统标称电压，Vn--蓄电池个数

2.1.4蓄电池容量选择2.1.4.1电压控制法（方法一）：2.1.4.1.1直流负荷统计表1.1直流负荷统计表序号负荷

名称装机容量KW负荷系数计算电流A经常

负荷

电流

AAh随机事故放电时间及放电容量初期1min0.5持续h5sI,

choI,

chm信号、位置指示器和位置•继电器0.61.3641.3641.3640.6821.36枝.727控制、保护、监控系统表1.1直流负荷统计表序号负荷

名称装机容量KW负荷系数计算电流A经常

负荷

电流

AAh随机事故放电时间及放电容量初期1min0.5持续h5sI,

choI,

chm信号、位置指示器和位置•继电器0.61.3641.3641.3640.6821.36枝.727控制、保护、监控系统断路器跳闸0.80.60.6断路器自投（电磁操动机构1）6恢复供电断路器合闸交流不停电电源DC/DC变换器直流长明灯事故照明合计1.60.50.60.82.1822.1822.1821.0912.1824.3643.6363.6367.27321.827.27321.8210.9121.8243.643.5452912.6825.3650.737.273注：事故初期（1min注：事故初期（1min）的冲击负荷，按如下原则统计:1）2）3）4）低电压、母线保护、低频减载等跳闸回路按实际数量统计。电气及热工的控制、信号和保护回路等按实际负荷统计。事故停电时间内，恢复供电断路器电磁操动机构的合闸电流（随机负荷），应按断路器合闸电?最大的1台统计。并应与事故初期冲击负荷之外的最大负荷或出现最低电压时的负荷相叠加。

2.1.4.1.2容量选择计算满足事故全停电状态下的持续放电容量(B.1)一(B.1)Cc=KkK^ccC50.73Ah.=K\2.0=1.40—0688=103.25Ahcc式中:Cc--蓄电池10h放电率计算容量，AhCs.x--事故全停电状态下相对应的持续放电时间的放电容量，AhKk--可靠系数，取1.40Kcc--容量系数，在指定的放电终止电压下，对应事故放电时间xh，从附录表B.8中查出，当蓄电池放电终止电压为1.85V且事故放电时间为2h时，Kcc=0.688根据Cc计算值，选择接近该值的蓄电池标称容量C10暂时选择150AH铅酸蓄电池2.1.4.1.3电压水平计算1）事故放电初期（1min）承受冲击放电电流时，蓄电池所能保持的电压Kcho=K卜(B.2)Kcho=K卜(B.2)15A式中:Kcho--事故放电初期（1min）冲击系数Kk--可靠系数，取1.10Icho--事故放电初期（1min）冲击放电电流值，AI10--10h放电率电流，A根据Kcho值，由本附录图B.3冲击曲线中的“0”曲线，查出单体电池电压值Ud为2.09V，贝UD=nUd（B.3）=104X2.09V=217.36VN0.875Un式中:Ud--蓄电池组出口端电压值，Vn--蓄电池组的单体电池个数Ud--单体电池电压值，V

'KW-----10a）当t=0.5h时，b）当t=1.0h时，c）当t=2.0h时，式中：2）任意事故放电阶段末期，承受随机（5s）冲击放电电流时，蓄电池所能保持的电压（B.4）K=K-S—=1.10一CO5'KW-----10a）当t=0.5h时，b）当t=1.0h时，c）当t=2.0h时，式中：K=KCL=1.10CL。=1.102'36Ah=1.86m.1.0ktxI1hx15A15AhK=K-Cs^=1.10Cs.2.0=1.1050.73Ah=1.86

m.2.0ktxI102hx15A30AhKm.x--任意事故放电阶段的10h放电率电流倍数Kk--可靠系数，取1.10Cs.x--xh事故放电容量，Aht--事故放电时间，hI10--10h放电率电流，AKchmx=K'jhm（B.5）10=1.107^^=0.5315A式中：Kchm.x--xh事故放电末期冲击系数Kk--可靠系数，取1.10Ichm--事故放电末期冲击放电电流值，AI10--10h放电率电流，A由本附录图B.3〜图B.5冲击曲线中，选定事故放电时间0.5h、1h或2h后冲击放电曲线图，然后根据Km.x值找出相应的曲线，对应Kchm.x值，查出单体电池电压值Ud，贝9UD=nUd（B.6）a）当t=0.5h时，UD=nUd=104X2.03V=211.12VN0.875Un=192.5Vb）当t=1.0h时，UD=nUd=104X2.02V=210.08VN0.875Un=192.5Vc）当t=2.0h时，UD=nUd=104X1.99V=206.95VN0.875Un=192.5V式中：Ud--蓄电池组出口端电压值，Vn--蓄电池组的单体电池个数Ud--单体电池电压值，V''KW-----10a）当t=0.5h时，b）当t=1.0h时，c）当t=2.0h时，式中：（B.7）K=K-S—=1.10一CO5一=1.1012,68Ah=1.86

m.0.5ktxI100.5hx15A7.5AhK=KCL=1.10CL。=1.102'36Ah=1.86m.1.0ktxI1hx15A15AhK=K-Cs^=1.10Cs.2.0=1.1050.73Ah=1.86

m.2.0ktxI102hx15A30AhKm.x--任意事故放电阶段的10h放电率电流倍数Kk--可靠系数，取1.10Cs.x--xh事故放电容量，Aht--事故放电时间，hI10--10h放电率电流，A由本附录图B.3〜图B.5冲击曲线中，选定事故放电时间0.5h、1h或2h后冲击放电曲线图，然后根据Km.x值找出相应的曲线，对应Kchm.x=0值，查出单体电池电压值Ud，贝UD=nUd（B.8）a）当t=0.5h时，UD=nUd=104X2.04V=212.16VN0.875Un=192.5Vb）当t=1.0h时，UD=nUd=104X2.03V=211.12VN0.875Un=192.5Vc）当t=2.0h时，UD=nUd=104X2.00V=208.00VN0.875Un=192.5V式中：Ud--蓄电池组出口端电压值，Vn--蓄电池组的单体电池个数Ud--单体电池电压值，V蛊€<定布兵四击.0Y8圈'内盟€<«布其®-E0•Lco.8画==ou•=罟Mfen—ZE-t-一蓝胃麾，密尊忘_R-S--8一:;;。.「S■-£，1|.\|'>图B.5阀控式贫液铅酸蓄电池持续放电2.0h后冲击放电曲线2.1.4.2阶梯计算法（方法二）:2.1.4.2.1直流负荷统计表1.2直流负荷统计表序号负荷名称装机容量KW负荷系数计算电流A经常负何电流A事故放电时间及放电电流A初期持续h随机1min1~3030~6060~1205sI.I1—I2—I3—I4—IR—1信号、位置指示器和位置继E鹰50.61.361.361.361.361.361.362控制、保护、监控系统0.80.62.182.182.182.182.182.183断路器跳闸0.64断路器自投（电磁操动机构）1.60.53.643.645恢复供电断路器合闸1.61.07.277.276交流不停电电源8.00.621.8221.8221.8221.8221.827DC/DC变换器0.88直流长明灯1.09事故照明1.0合计3.5529.0025.3625.3625.367.272.1.4.2.2容量选择计算按第一阶段计算容量(B.9)Cc广KMC29A=1.^^—=32.74Ah1.24/h式中:(B.9)Cci--蓄电池10h放电率第一阶段的计算容量，AhKk--可靠系数，取1.40Ii--第一阶段的负荷电流，AKc--imin放电时的容量换算系数，1/h，从表1.3中查出，当蓄电池放电终止电压为1.85V且事故放电时为imin时，Kc=1.24/h按第二阶段计算容量CC2ZKk>1.4—(l-ljKiK2iCiCC2ZKk>1.4—(l-ljKiK2iCiC2」10.78/h29A+-10.8/h(25.36A-29A)-(B.10)=45.68AhCc2--蓄电池10h放电率第二阶段的计算容量，AhKk--可靠系数，取1.40Ii--第一阶段的负荷电流，AI2--第二阶段的负荷电流，AKd第二阶段中全部放电时间的容量换算系数，1/h，从表1.3中查出，当蓄电池放电终止电压为1.85V且事故放电时间为30min时，Kc=0.78/hKc2--第二阶阶段中除第一阶梯时间外放电时间的容量换算系数，1/h，从表1.3中查出，当蓄电池放电终止电压为1.85V且事故放电时间为29min时，Kc=0.80/h按第三阶段计算容量CC3>XCC3>X>1.4上1+上(I-I)+上(I-I)K1K21K32C1C2C3」-^―29A+―1—(25.36A-29A)+-^(25.36A-25.36A)0.54/h0.558/h0.78/h=66.05Ah式中：Cc3--蓄电池10h放电率第三阶段的计算容量，AhKk--可靠系数，取1.40--第一阶段的负荷电流，A--第二阶段的负荷电流，A--第三阶段的负荷电流，AKc1--第三阶段中全部放电时间的容量换算系数，1/h，从表1.3中查出，当蓄电池放电终止电压为1.85V且事故放电时间为60min时，Kc=0.54/hKc2--第三阶阶段中除第一阶梯时间外放电时间的容量换算系数，1/h，从表1.3中查出，当蓄电池放电终止电压为1.85V且事故放电时间为59min时，Kc=0.558/hKc3--第三阶阶段中除第一、二阶梯时间外放电时间的容量换算系数，1/h，从表1.3中查出，当蓄电池放电终止电压为1.85V且事故放电时间为30min时，Kc=0.78/h—I+—(I-I)+上(I-I)+上(I-I)KC11KC221KC332KC443CC4>Kk>1.4（B.12）按第四阶段计算容量__1_29A+―1—(—I+—(I-I)+上(I-I)+上(I-I)KC11KC221KC332KC443CC4>Kk>1.4（B.12）=103.21Ah式中：Cc4--蓄电池10h放电率第四阶段的计算容量，AhKk--可靠系数，取1.40--第一阶段的负荷电流，A--第二阶段的负荷电流，A--第三阶段的负荷电流，A--第四阶段的负荷电流，AKd--第四阶段中全部放电时间的容量换算系数，1/h，从表1.3中查出，当蓄电池放电终止电压为1.85V且事故放电时间为120min时，Kc=0.344/hKc2--第四阶阶段中除第一阶梯时间外放电时间的容量换算系数，1/h，从表1.3中查出，当蓄电池放电终止电压为1.85V且事故放电时间为119min时，Kc=0.344/hKc3--第四阶阶段中除第一、二阶梯时间外放电时间的容量换算系数，1/h，从表1.3中查出，当蓄电池放电终止电压为1.85V且事故放电时间为90min时，Kc=0.428/hKc4--第四阶阶段中除第一、二、三阶梯时间外放电时间的容量换算系数，1/h，从表1.3中查出，当蓄电池放电终止电压为1.85V且事故放电时间为30min时，Kc=0.780/h

随机（5s）负荷计算容量(B.13)CR7.27A1.34/h=5.43Ah式中:随机（5s）负荷计算容量(B.13)CR7.27A1.34/h=5.43AhCr--随机负荷计算容量，AhIR--随机负荷电流，AKcr--随机（5s）负荷的容量换算系数,1/h，从表1.3中查出，当蓄电池放电终止电压为1.85V时，KcR=1.34/h将Cr叠加在Cc2-Cc4中最大的阶段上，然后与Cc1比较，取其大者，即为蓄电池的计算容量。C=C+C=45.68Ah+5.43Ah=51.11AhCC=CC+C=66.05Ah+5.43Ah=71.48AhC：4=Cc4+CR=103.21Ah+5.43Ah=108.64Ah计算结果：Ccm4>CcM2、CcM3、Cc1，故选择CcM4，故需选择108.64AH以上电池2.1.5结论根据直流负荷情况，利用电压控制法及阶梯计算法，本工程直流系统最终选择104节2V150AH阀控制铅酸蓄电池（贫液）

表1.3阀控式密封铅酸蓄电池（贫液）（单体2V）的容量选择系数表放电终止电压V容量系数和容量换算系数不同放电时间t的K一及K一值5s1min29min0.5h59min1.0h89min1.5h2.0h1.75Kcc0.4920.6150.7190.774Kc1.541.531.0000.9840.6200.6150.4820.4790.3871.80Kcc0.4500.5980.7080.748Kc1.451.430.9200.9000.6000.5980.4760.4720.3741.83Kcc0.4120.5650.6830.714Kc1.381.330.8430.8230.5700.5650.4580.4550.3571.85Kcc0.3900.5400.6420.688Kc1.341.240.8000.7800.5580.5400.4320.4280.3441.87Kcc0.3780.5200.6120.668Kc1.271.180.7640.7550.5480.5200.4130.4080.3341.90Kcc0.3380.4900.5720.642Kc1.191.120.6850.6760.4950.4900.3830.3810.321=二=虬•££_L（Uh）=M注：容量系数m（t一放电时间，h）；容量换算系数mCt—放电时间，h）2.2充电装置及整流模块选择2.2.1高频开关电源整流装置选择2.2.1.1高频开关电源模块配置和数量选择（C.2.1）每组蓄电池配置一组高频开关电源模块，其模块选择方法如下基本模块的数量：铅酸蓄电池：_1.0、〜1.251“TOC\o"1-5"\h\zni%10meme1.25x15A3.55A八”+=2.2310A10A附加模块的数量n2=1（当n1W6时）;n2=2（当n1N7时）n=n1+n2=3+1=4式中：I10--铅酸蓄电池10h放电率电流，AIjc--经常负荷电流，AIme--单个模块额定电流，An--高频开关电源模块选择的数量，当模块选择数量不为整数时，可取邻近值，但模块数量宜N32.2.2充电装置选择2.2.2.1充电装置额定电流选择(C.1.1)满足浮充电要求铅酸蓄电池：Ir=0.01l10+Ijc=3.65A满足初充电要求铅酸蓄电池：Ir=1.0I10〜1.25I10=15~18.75A满足均衡充电要求铅酸蓄电池：Ir=(1.0I10〜1.25I10)+Ijc=18.5~22.25A式中：Ir--充电装置额定电流，AIjc--直流系统的经常负荷电流，AI10--铅酸蓄电池10h放电率电流，A2.2.2.2充电装置回路设备选择2.2.2.2.1整流模块交流输入电流计算当已知整流器的整流线路接线方式时I>KjzK]KjxPrd《工业与民用配电设计手册》（12.21）220x40Aj>1.3x1.52x1.05x=18.25A1000P=UU220Vx40A=8.8KWrd10001000式中：Kjx--整流器的接线系数，三相桥式取1.05Ki--交流功率换算成电流时的系数，三相380V时为1.52Kjz--校正系数，可控硅整流器可取1.2~1.3Prd--整流器直流输出额定功率，KWUr--整流器直流输出额定电压，VIr--整流器直流输出额定电流，A2.2.2.2.2直流断路器选择a）充电装置输出回路断路器额定电流按充电装置额定输出电流选择，即In>（E.3.1）1.2x60A=72A式中：In--充电装置输出回路断路器额定电流，AIm--充电装置额定输出电流，AKk--可靠系数，取1.2b）蓄电池组出口回路断路器额定电流按蓄电池的1h放电率电流选择，即In>1止（E.3.6）>5.5x15A=82.5A式中：In--蓄电池组出口回路路断路器额定电流，AI1h--蓄电池1h放电率电流，A，阀控式铅酸蓄电池可取5.5I10按保护动作选择性条件，即额定电流应大于直流馈线中断路器额定电流最大的一台来选择，即In>Kc4In.max（E36）2x32A=64A式中：In--蓄电池组出口回路路断路器额定电流，AIn。max--直流馈线中直流断路器最大的额定电流，AKc4--可靠系数，取1.2配合系数，一般可取2.0，必要时取3.0

取以上二种情况中电流最大者为断路器额定电流，并应满足蓄电池出口回路短路时灵敏系数的要求。同时还应按事故初期（1min）冲击放电电流校验保护动作时间。表C.1充电装置回路设备选择表A充电装置额定电流A202531.540506380熔断器及刀开关额定电流A63100直流断路器额定电流A3263100电流表测量范围A0〜300〜500〜800〜100充电装置额定电流A100125160200250315400熔断器及刀开关额定电流A160200300400630直流断路器额定电流A225400630电流表测量范围A0〜1500〜2000〜3000〜4000〜500表F.1防酸式和阀控式密封铅酸蓄电池回路设备选择蓄电池容量Ah100200300400500600回路电流A55110165220275330熔断器及刀开关额定电流A100200315400500直流断路器额定电流A100160200250315400电流测量范围A±100±200±300±400放电试验回路电流A1020304050602.3交流不间断电源（UPS）2.3.1交流不间断电源（UPS）容量选择2.3.1.1交流不间断电源（UPS）的负荷统计表2交流不间断电源（UPS）负荷统计表序号负荷名称装机容量KW1微机监测、监控系统1.8542电能计费系统0.033自动和保护装置1.454火灾监测系统0.2165主控室监控主机1.66事故照明0.24合计5.392.3.1.2容量选择计算UPS的额定容量是指逆变器交流输出的视在功率（kVA）S=KKKK二（C.1）cidtaCOS中PP5.39kW=KiKdKK向=Ke=1.43-^-=9.64KVA式中：SC--UPS计算容量，kVAKj--动态稳定系数，取1.1〜1.15Kd--直流电压下降系数，取1.1Kt--温度补偿系数，取1.05〜1.1Ka--设备老化系数及设计裕度系数，取1.05〜1.1P广-全部负荷的计算功率，kWcos--负荷功率因数，取0.7〜0.8（滞后）则可靠系数：Krei=KjKdKtKa=1.33〜1.53取可靠系数取平均值值Krei=1.43，cos咛0.82.3.2结论通过计算表明，根据本工程UPS负荷情况，选择2个5KVA工频UPS，配置方式为1+1冗余并联2.4高频通信电源（DC/D