開閉所所用電源設計方案的探討

鄧 玲 ，桂 實

1.宜昌電力勘測設計院變電室，湖北宜昌 443003

2.三峽水力發(fā)電廠運行部，湖北宜昌 443000

0 引言

隨著城鎮(zhèn)規(guī)模擴大，為之提供電力的中低壓配網(wǎng)也在同步發(fā)展，無論其數(shù)量還是運行的要求，都在發(fā)生顯著變化，尤其是在城市配網(wǎng)建設中，配網(wǎng)自動化的要求逐漸由經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)擴大范圍，越來越多的地區(qū)正在進行或者準備進行配網(wǎng)自動化的建設。

所謂配網(wǎng)自動化就是指是運用計算機技術、自動控制技術、電子技術、通信技術及新的高性能的配電設備等技術手段，對配電網(wǎng)進行離線與在線的智能化監(jiān)控管理，使配電網(wǎng)始終處于安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟、高效的最優(yōu)運行狀態(tài)，提高供電可靠性和供電質(zhì)量；有效縮短事故處理時間，減少停電范圍；提高配電系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，降低運行維護費用，提高企業(yè)經(jīng)濟效益；提高整個配電系統(tǒng)的管理水平和工作效率，改善為用戶服務的水平。

在這種前提下，筆者所在電網(wǎng)，目前正在進行開閉所監(jiān)控系統(tǒng)改造試點，通過在開閉所增設監(jiān)控系統(tǒng)及遠動通信設備，實現(xiàn)在遠方調(diào)度端對開閉所進行遙信、遙測、遙控，并將在后期，逐步實現(xiàn)開閉所遙視。

1 開閉所內(nèi)二次負荷分析

目前開閉所建設分為設置監(jiān)控系統(tǒng)和不設監(jiān)控系統(tǒng)兩種，要求實現(xiàn)配網(wǎng)自動化地區(qū)的開閉所內(nèi)是需要設置監(jiān)控系統(tǒng)以及遠動通信設備。其工作電源交直流均可。對于DTU，個別廠家可自帶不停電電源。

開閉所內(nèi)一般包括如下二次負荷：

斷路器操作電源——斷路器操作電源一般采用直流220V，也可采用交流220V。

分散安裝的保護測控裝置電源——一般交直流均可，針對配網(wǎng)設備直流工作電壓一般為24V，也可選擇直流220V。當采用交流電源輸入時，由于遙信插件工作電源必須為直流，因此，實際上每個單裝置內(nèi)部均配有交直流轉(zhuǎn)換插件。

DTU——即開閉所終端設備，集合多臺分散的保護測控裝置、遠動通信裝置的功能于一體，裝置一般要求其能同時接納交、直流供電方式。正常情況下，由兩路交流電源互為備用供電方式，且一旦兩路交流電源均中斷，裝置可在無擾動情況下自動切換到直流供電方式；當交流電源恢復供電時，裝置可自動切回交流供電方式。

3 幾種所用電源供給方式及分析

筆者總結(jié)了一下，目前有以下幾種電源供給方式：

1）通過兩回進線電壓互感器為開閉所提供二次操作、保護測控、照明電源等電源。電壓互感器采用2臺單相電壓互感器，組成Vv接線，二次設0.5級和3級，0.5級繞組二次電壓100V用于保護、測量、計量，3級繞組二次電壓220V，容量一般2kVA～3kVA。兩回進線電源可各帶一部分負荷同時運行，也可一主一備運行，但都需要通過交流切換箱自動切換，一主一備運行時切換回路原理圖參考如下：

圖1 交流切換電源箱原理

該方式是我地區(qū)前幾年新建開閉所的主要電源供電方式，優(yōu)點是簡單易行，節(jié)省投資，但缺點也顯而易見：

（1）并不是所有開關柜廠家都能采用交流電源作為斷路器機構(gòu)分合閘電源,主要是外資或者國內(nèi)大廠才能提供，使用有局限；而對于ABB等公司采用交流操作電源的斷路器而言，其合閘電流很大，可達到200A，在斷路器合閘時，這種由線路 TYD提供的電源系統(tǒng)容量不能滿足斷路器合閘條件下的壓降要求，因此，開關柜廠家一般需要另外配置帶蓄電池的專用UPS電源供給機構(gòu)合閘用；

（2）在采用單母分段，兩回進線的開閉所中，通常兩回進線一主一備運行，設置備用電源自投裝置，當運行線路因故障被切除，在滿足備用電源自投條件前提下，通過備自投裝置，將備用電源進線自動投入。

但在這種二次電源供電方式下，當工作進線因故障切除，備自投裝置也會立即失去工作電源而使備投功能形同虛設，發(fā)揮不了作用。

2）在第一個方案基礎上，從所外單獨引一回AC380/AC220V電源，作為備用電源。

這一方式避免了第一種供電方式的弊端，能滿足所內(nèi)操作以及各二次裝置要求，但需要增設電源切換箱，切換箱接線原理見下圖：

交流電源切換箱接線原理圖

由圖可知，由站外引接電源投資增加且所外必須存在該電源才可行。

3）采用帶蓄電池的高頻開關電源系統(tǒng)為全所二次設備及斷路器分合閘供電，蓄電池容量按照保護測控裝置2h、監(jiān)控及遠動通信設備8h事故放電時間考慮。

該供電方式最為可靠，但增加投資，且蓄電池在運行過程中，需要運行維護，增加配網(wǎng)管理負擔。筆者所在城區(qū)電網(wǎng)目前有21座開閉所，隨著可以預見的開閉所數(shù)量較快增長速度，勢必造成配網(wǎng)運行人員負擔過重，因此相關運行部門普遍反對增設大容量蓄電池的供電方式。

4）在現(xiàn)有開閉所進行監(jiān)控系統(tǒng)改造的工程中，我們則采取了在開閉所現(xiàn)有電源系統(tǒng)基礎上，僅為新增的監(jiān)控系統(tǒng)及遠動通信設備增設帶蓄電池的電源模塊的方式，新增電源模塊容量按照8h事故放電時間考慮，蓄電池容量較小。

改造完成后，所內(nèi)實際存在兩套電源系統(tǒng)，優(yōu)點是分層級解決所內(nèi)各設備電源，供電可靠；有效降低了蓄電池容量，減低造價，可與開閉所監(jiān)控設備共同組柜，減少了占用空間，便于更換。缺點是開閉所電源不統(tǒng)一。

4 結(jié)論

開閉所的所用電源目前并沒有統(tǒng)一模式，地區(qū)發(fā)展及要求也差異較大，具體工程的建設中，一方面著眼于滿足現(xiàn)階段要求，在合適的條件下，可適當考慮今后的發(fā)展，為配網(wǎng)自動化改造預留一定的設備間及設備接口，包括電源的設置。

[1]《國家電網(wǎng)公司輸變電工程典型設計——10kV配電工程分冊》，2006.

[2]《貴州電網(wǎng)110千伏及以下變電工程標準設計》第三卷.10千伏開閉所及臺變標準設計.