配電（開(kāi)關(guān)）站自供電電源的作用主要是包括在正常運(yùn)行時(shí)，供給保護(hù)、信號(hào)，自動(dòng)、遠(yuǎn)動(dòng)、通信和斷路器跳閘、合閘以及其他機(jī)電設(shè)備的操作電源;而在發(fā)生事故時(shí)，供給保護(hù)、斷路器跳閘以及其他設(shè)備的事故操作電源。因此，配電（開(kāi)關(guān)）站自供電源實(shí)質(zhì)上就是全站動(dòng)力來(lái)源。

配電（開(kāi)關(guān)）站則屬于配電網(wǎng)的重要組成部分之一，起著電能從主電力網(wǎng)向用戶分配、運(yùn)行方式改變以及切除電網(wǎng)故障等重要作用。因此，在配電（開(kāi)關(guān)）站規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，選用性價(jià)比高、高可靠性、維護(hù)量小的自供電源接線優(yōu)化方式，對(duì)于保證配電（開(kāi)關(guān)）站連續(xù)可靠運(yùn)行，是十分必要的。

典型自供電源方式

配電（開(kāi)關(guān)）站自供電電源按電壓等級(jí)分，有380V,220V,110V,48V和24V五擋；按照電源性質(zhì)分，有直流和交流兩種。按照取得電源方式主要有以下幾種方式：TV供電方式、DC供電方式、UPS供電方式。

TV供電方式中的TV為電壓互感器，用來(lái)進(jìn)行電壓信號(hào)變換的電力設(shè)備。TV供電方式主要是利用TV向配電（開(kāi)關(guān)）站提供供電源。最為常見(jiàn)的方式是由TV經(jīng)過(guò)中間變壓器提供220V操作電源或者直接帶220V二次繞組；

DC供電方式是采用蓄電池通過(guò)直流電源屏（箱）向系統(tǒng)提供電源。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，由整流電路或高頻開(kāi)關(guān)電源提供直流操作電源；交流失電時(shí)，由蓄電池經(jīng)穩(wěn)壓回路提供直流電源。在配電（開(kāi)關(guān)）站中使用直流電源供電，完全可以避免TV供電時(shí)可能出現(xiàn)的斷電問(wèn)題；

而UPS供電方式是正常情況下低壓系統(tǒng)交流電通過(guò)UPS向操作回路供電；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，UPS通過(guò)將蓄電池的直流電逆變成交流電不間斷地向操作回路和保護(hù)設(shè)備供電。

配電（開(kāi)關(guān)）站自供電源主要供電對(duì)象是斷路器操作電源，本文涉及到的操作機(jī)構(gòu)指彈簧操作機(jī)構(gòu)。下面我們根據(jù)配電（開(kāi)關(guān)）站典型主接線方式闡述如何優(yōu)化選擇自供電源接線方式。

主接線方式為單回進(jìn)線多回出線的小型小型配電（開(kāi)關(guān)）站

在這種配電（開(kāi)關(guān)）站中，由于開(kāi)關(guān)柜的數(shù)量較少，線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多為單回路進(jìn)線，通常沒(méi)有站用電或外電源，這給電源供電方式一般選取TV供電方式。本文以三臺(tái)10kV高壓開(kāi)關(guān)柜威力進(jìn)行來(lái)討論。典型的主接線方式見(jiàn)圖1（單回進(jìn)線二條出線）。

圖1典型主接線方式1

1、簡(jiǎn)單采用TV供電方式

目前這種自供電源接線方式以其接線簡(jiǎn)單、投資低廉（就配置一臺(tái)增加了220V二次繞組的TV即可）、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，而大量在單回路電源進(jìn)線的小型配電（開(kāi)關(guān)）站中使用。

但是這種方式也有其結(jié)構(gòu)上的缺陷，就是：站用電源是由進(jìn)線同時(shí)提供的（經(jīng)過(guò)TV二次變壓得到），一旦外部線路故障或者因?yàn)檫\(yùn)行維修的需要而導(dǎo)致單回路進(jìn)線失電，則站用電源同步失去，可靠性很低；另外，如果操作回路有整流器件，將在BK中產(chǎn)生諧波并耦合到計(jì)量回路中，對(duì)計(jì)量精度產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，該接線方式一般在放射性供電、用戶供電重要性以及對(duì)可靠性要求不高的場(chǎng)合。

2、采用TV和UPS混合供電方式

UPS供電方式完全適用于配電（開(kāi)關(guān)）站電源要求。高壓電源正常時(shí)，由TV二次側(cè)電源向系統(tǒng)負(fù)荷供電，系統(tǒng)失電或故障時(shí)則轉(zhuǎn)由UPS供電。

UPS供電方式中，操作電源不受與高壓母線電壓的影響，可避免TV供電方式時(shí)出現(xiàn)的計(jì)量問(wèn)題和保護(hù)拒動(dòng)現(xiàn)象。只要訂貨時(shí)將斷路器和保護(hù)設(shè)備的操作電源訂為交流220V，其它可視同于直流操作電源。

在實(shí)際工程應(yīng)用中，UPS供電方式存在一個(gè)缺陷，就是：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)操作過(guò)電壓及諧波等因素時(shí)，會(huì)讓UPS電源失效，從而導(dǎo)致微機(jī)保護(hù)失效等嚴(yán)重事故。因此，以上TV和UPS混合供電方式適用于放射性供電、配電（開(kāi)關(guān)）站全站失壓后對(duì)電網(wǎng)影響不大的場(chǎng)合。

?環(huán)網(wǎng)供電方式下的大中型配電（開(kāi)關(guān)）站

如果在用戶供電重要性以及對(duì)可靠性要求高的場(chǎng)合呢？我們注意到，這些用戶的供電方式一般為環(huán)網(wǎng)供電方式了。環(huán)網(wǎng)供電方式的最大的亮點(diǎn)是“一主一備”。這種供電方式為解決上述TV供電方式的結(jié)構(gòu)缺陷提供了客觀條件。

原因在于：當(dāng)主線路故障跳閘時(shí)，故障切除后由備用線路環(huán)網(wǎng)供電，站用電源在短暫失電后恢復(fù)供電。這樣從根本上克服了這個(gè)缺陷（但是需要增加多一臺(tái)帶220V二次繞組的TV）。目前很多住宅小區(qū)、中大型工礦企業(yè)或者商場(chǎng)等系統(tǒng)設(shè)計(jì)均采用這種方式。但在具體自供電源設(shè)計(jì)中有四種不同方式：

1、TV加入系統(tǒng)內(nèi)，以小車形式組成PT柜或PT+聯(lián)絡(luò)柜（圖2）

圖2 典型主接線方式2

在此系統(tǒng)中，AH9、AH10為進(jìn)線柜，且互為備用。AH7、AH8柜為系統(tǒng)提供操作電源，AH3、AH4為出線柜。開(kāi)始時(shí)，先是進(jìn)線柜手動(dòng)儲(chǔ)能并合閘，此時(shí)系統(tǒng)一次帶電。接著AH7或AH8柜PT二次提供站用電源，主要表現(xiàn)為出線柜電動(dòng)儲(chǔ)能并合閘。分閘時(shí)，因彈簧已完成儲(chǔ)能，一發(fā)信號(hào)即完成電動(dòng)分閘。

2、TV與進(jìn)線柜結(jié)合，固定安裝于進(jìn)線電纜入口端，即PT安裝于進(jìn)線開(kāi)關(guān)前端（圖3）

圖3 典型主接線方式3

在此系統(tǒng)中，3#、6#為進(jìn)線柜同時(shí)也為系統(tǒng)提供電源，1#、2#、7#、8#柜為出線柜。開(kāi)始時(shí)，進(jìn)線開(kāi)關(guān)雖未合閘，但電纜頭側(cè)帶電。PT二次有電壓輸出，能為系統(tǒng)提供電源。此時(shí)表現(xiàn)為進(jìn)線、出線斷路器均可進(jìn)行電動(dòng)操作。

3、TV以下PT手車的形式與進(jìn)線柜結(jié)合（圖4）

圖4 典型主接線方式4

在此系統(tǒng)中，原理與圖3基本一致。唯一不同是此方式中為PT手車，可在檢測(cè)PT與更換熔芯時(shí)方便地抽出。

以上三種方式中，圖3方式成本最低，但安全性、可操作性皆不高。檢測(cè)PT和更換熔芯需帶電作業(yè)或是上一級(jí)開(kāi)關(guān)跳閘，優(yōu)點(diǎn)在于電源可持續(xù)提供。

圖2設(shè)計(jì)上考慮了PT的檢測(cè)和熔芯的更換，但不足在于進(jìn)線開(kāi)關(guān)分閘后或第一次投入均需手動(dòng)儲(chǔ)能及合閘。不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的自動(dòng)化操作。若開(kāi)關(guān)為負(fù)荷開(kāi)關(guān)，則可能因分閘進(jìn)入一半時(shí)失掉操作電源而在死點(diǎn)無(wú)法手動(dòng)操作。

相比之下圖4優(yōu)點(diǎn)更為突出。其既考慮了操作電源提供的可持續(xù)性又考慮了檢測(cè)PT與更換熔芯的方便性與安全性。下PT手車可由工作位置拉出到斷開(kāi)位置（柜外），此時(shí)檢測(cè)、更換元器件更加安全，可靠。

4、進(jìn)一步的優(yōu)化

圖4還有進(jìn)一步的優(yōu)化空間。這是因?yàn)槟壳按笕萘縋T的選用，使其二次側(cè)電流額定電流也在不斷上升。下PT手車的操作過(guò)程也可看作帶負(fù)荷推拉手車。解決方案是將下PT手車改為PT固定安裝加隔離刀即可（圖5）。

隔離刀合閘，PT可輸出二次操作電源；隔離刀分閘，因?yàn)橛忻黠@的可見(jiàn)斷口，操作人員可安全地進(jìn)行更換、拆卸元器件。此時(shí)隔離刀與熔斷器共同使用，相當(dāng)于組合電器保護(hù)PT。由于隔離刀只需開(kāi)斷額定電流（mA級(jí)），短路故障電流由熔斷器負(fù)責(zé)開(kāi)斷，所以此隔離刀的參數(shù)要求可以很低，制造成本也不高。

圖5 典型主接線方式5

5、關(guān)于”TV+DC”供電方式

TV供電方式方便簡(jiǎn)潔，投資小，運(yùn)維簡(jiǎn)易。但是由于其接線方式的特點(diǎn)，決定了TV供電方式只能在交流系統(tǒng)負(fù)荷中應(yīng)用。隨著直流供電方式的微機(jī)保護(hù)大量應(yīng)用，以及配網(wǎng)自動(dòng)化的推廣使用，這種供電方式已經(jīng)不能滿足二次系統(tǒng)負(fù)荷的要求。而且，TV供電方式嚴(yán)重依賴外線路電源的缺陷，也嚴(yán)重制約其在重要客戶中的應(yīng)用。為此，有必要引入直流系統(tǒng)供電方式，以滿足系統(tǒng)負(fù)荷的要求。

從系統(tǒng)用電負(fù)荷劃分出發(fā)，配電（開(kāi)關(guān)）站直流負(fù)荷主要包括斷路器操作、信號(hào)、控制、報(bào)警等，配網(wǎng)自動(dòng)化的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、通信設(shè)備等；交流負(fù)荷主要包括開(kāi)關(guān)柜加熱器、指示燈、站內(nèi)報(bào)警、站內(nèi)通風(fēng)和照明（含事故）等。

因此，根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷的性質(zhì)，我們可以采用“重要負(fù)荷采用直流供電、其他負(fù)荷采用交流供電”的自供電源接線優(yōu)化方式。即是：在交流負(fù)荷方面，系統(tǒng)仍然采用TV供電的方式進(jìn)行供電；在直流負(fù)荷方面，采用DC供電方式。

配電（開(kāi)關(guān)）站直流電源通常都是由高頻開(kāi)關(guān)電源和微機(jī)監(jiān)控裝置組成，可以對(duì)蓄電池、直流電壓、電流、絕緣進(jìn)行監(jiān)控，甚至具有“四遙”功能。直流電源箱和壁掛直流電源的容量一般在10～36Ah之間，完全可以滿足16臺(tái)以內(nèi)斷路器的操作要求。

這設(shè)備布置和選型方面，配電（開(kāi)關(guān)）站由于結(jié)構(gòu)緊湊，放置大型的直流電源屏較為困難。目前，市場(chǎng)上有一種小型直流電源設(shè)備，即直流電源箱和壁掛直流電源。這種小型直流電源體積較小，可掛在墻上或在墻角安裝，或者分布在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)安裝，完全適合裝在小型變電所的高壓配電房?jī)?nèi)。

直流電源箱和壁掛直流電源的設(shè)備總購(gòu)置費(fèi)用價(jià)格一般為同類直流電源屏的1/3～1/2，約4萬(wàn)元以內(nèi)，性價(jià)比較高。以圖1的方式考慮，一只10Ah的壁掛式直流電源就足可以夠用了。在很多的項(xiàng)目中已開(kāi)始采用此種操作電源供電方式，都取得了很好的效益。

?總結(jié)

一方面隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，用戶對(duì)電力供應(yīng)的質(zhì)量和可靠性要求也越來(lái)越高。作為完成最后“一公里”和“一百米”供電任務(wù)的配電（開(kāi)關(guān)）站的重要性日益突出。另一方面，配電（開(kāi)關(guān)）站自供電源方式也從最初的TV二次繞組供電、增加二次繞組或中間變壓器供電，到采用DC和UPS供電方式，其供電技術(shù)和設(shè)備制造水平也在不斷發(fā)展中。

因此，廣大工程技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)用戶用電性質(zhì)、配電（開(kāi)關(guān)）站主接線方式等工程實(shí)踐，選用合適的、性價(jià)比較高、可靠性較好的自供電源方式，以保證配電（開(kāi)關(guān)）站可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

本文編自《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“配網(wǎng)配電（開(kāi)關(guān)）站自供電源接線優(yōu)化方式”，作者為陳建軍。