3. 直流负荷统计与计算
直流系统容量不是“把所有负荷功率加起来”这么简单。真正决定蓄电池组容量和充电装置规格的，是负荷在时间轴上的分布特征：哪些负荷长期带电、哪些负荷只在操作瞬间出现、哪些负荷只在交流失电后才投入。因此，直流负荷统计的第一步不是算功率，而是按“负荷性质”分类，再按“同时率、持续时间、冲击倍数”逐类折算，最后合成计算容量。
一、三类负荷的定义与识别
工程上通常把直流负荷分为三类：
- 持续负荷：正常运行时长期带电的负荷，如继电保护装置、监控通信装置、信号灯、常亮照明、直流电源模块自身损耗等。其特点是电流稳定、持续时间长，是蓄电池容量的基础部分。
- 冲击负荷：短时出现、电流远大于额定值的负荷，典型代表是断路器合闸线圈、电磁操动机构的合闸电流。合闸瞬间电流可达额定值的数倍甚至十几倍，持续时间通常为几十毫秒到几百毫秒。它不决定蓄电池的安时容量，但决定蓄电池的瞬时放电能力和直流母线电压跌落是否越限。
- 事故负荷：交流电源消失后才投入的负荷，如事故照明、UPS 直流输入、通信备用电源、消防联动直流负荷等。其特点是“事故状态下才出现”，持续时间按事故放电时间（通常 1h、2h 或 4h）计算。
二、分类统计表与同时率
统计时应逐屏、逐回路列出负荷清单，记录额定电压、额定电流、负荷性质、同时率和持续时间。同时率用于反映多台设备不会同时满负荷运行的实际概率，一般持续负荷取 0.6～0.9，事故负荷取 0.8～1.0，冲击负荷按实际动作台数计入。下表为某 110kV 变电站直流负荷统计示例（示例数据，仅用于说明方法）：
| 负荷名称 | 类别 | 额定电流(A) | 同时率 | 计算电流(A) | 持续时间 |
|---|---|---|---|---|---|
| 保护测控装置 | 持续 | 2.0 | 0.8 | 1.6 | 长期 |
| 监控通信装置 | 持续 | 1.5 | 0.8 | 1.2 | 长期 |
| 常亮信号灯 | 持续 | 1.0 | 0.9 | 0.9 | 长期 |
| 断路器合闸线圈 | 冲击 | — | 1.0 | 5.0(瞬时) | 0.2s |
| 事故照明 | 事故 | 3.0 | 1.0 | 3.0 | 1h |
| 通信备用电源 | 事故 | 2.0 | 1.0 | 2.0 | 1h |
三、容量确定方法
持续负荷和事故负荷共同决定蓄电池的安时容量。常用计算方法为“负荷曲线法”或“阶梯负荷法”：把事故放电时间分成若干时段，逐段累加该时段内所有投入负荷的计算电流，得到各时段放电电流，再按蓄电池放电容量公式折算。
以 220V 直流系统、事故放电时间 1h 为例，持续负荷计算电流合计 3.7A，事故负荷合计 5.0A，则事故期间总放电电流为 8.7A。若蓄电池额定电压 2V、单体终止电压 1.85V，按 1h 放电率折算，所需容量约为：
C = I × t / K
= 8.7A × 1h / 0.55
≈ 15.8Ah
其中 K 为容量换算系数（示例取 0.55，实际应按厂家放电曲线选取）考虑裕度系数 1.2～1.4 及温度修正后，可选用 20Ah 或 24Ah 蓄电池。冲击负荷不参与安时容量计算，但必须校验：合闸瞬间母线电压不应低于额定电压的 85%～90%，否则应增大蓄电池容量或缩短直流电缆长度、加大截面。
四、计算中的关键判断
实际工程中，容量确定还需注意三点。第一，事故放电时间应按规程选取：变电站通常取 1h，发电厂或重要枢纽站可能取 2h 甚至 4h，时间越长所需容量越大。第二，容量换算系数 K 必须按蓄电池厂家提供的放电曲线查取，不同放电率下 K 值差异明显，不能统一取一个常数。第三，冲击负荷校验应使用蓄电池内阻和电缆电阻计算母线压降，若压降超限，优先加大直流电缆截面，其次才考虑增大蓄电池容量，因为后者成本更高。
完成统计后，应形成一份完整的直流负荷统计表，作为蓄电池容量计算书和直流系统接线设计的输入依据。表中至少应包含负荷名称、类别、额定电流、同时率、计算电流、持续时间和备注，确保后续校核可追溯。