變電站操作電源包括斷路器以及電動負荷開關與電動隔離開關合分閘操作電源、信號指示以及數(shù)字式(微機)保護與監(jiān)控裝置供電電源。合分閘操作電源中又分為斷路器操動機構儲能電源以及合分閘線圈需要的控制電源。

　　變電站操作電源斷電后，控制、信號與數(shù)字式(微機)保護與監(jiān)控裝置電源同時斷電，變電站就會在無繼電保護情況下運行;此時一旦發(fā)生短路事故就會引起越級跳閘，由上一級變電站的繼電保護動作跳閘，從而造成全站停電，擴大停電范圍，增加事故停電造成的經(jīng)濟損失;如果發(fā)生過電流或過負荷，繼電保護拒動會燒毀變壓器或相關設備。所以變電站操作電源的可靠性必須保證，變電站的負荷等級越高，操作電源的可靠性要求就越高。

　　一、變電站操作電源分類

　　變電站操作電源分為交流與直流兩種，分別稱為交流操作與直流操作。交流操作的操作電源可直接取自所用變或變壓器220/380V低壓側，小型變電站也可以取自電壓互感器二次側，此時需要設計100/220V升壓變壓器。采用數(shù)字式(微機)保護后，還需要選用UPS不間斷電源作為后備電源。

　　直流操作的操作電源利用整流技術將AC220/380V交流電轉換為DC220V、DC110V或DC48V直流電作為操作電源，同時配備相應電壓等級的蓄電池組，平時由AC220/380V交流電源通過整流后的直流電源供電，并給蓄電池組浮充電。AC220/380V交流電源斷電后，自動而且無延時(又稱為無擾動)切換到由蓄電池組供電。直流操作的操作電源的可靠性非常高。

　　二、變電站操作電源的技術要求

　　1.變電站操作電源的電壓等級

　　國家《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》(GB/T 14285—2006)第6.1.2條規(guī)定：“二次回路的工作電壓不宜超過250V，最高不應超過500V”。我國變電站操作電源的電壓等級分為：AC220V、DC220V、DC110V與DC48V，DC48V一般用于配電網(wǎng)自動化的監(jiān)控系統(tǒng)。

　　2.變電站操作電源的負荷性質

　　變電站操作電源除可靠性要求高之外，從工作性質上分為長期運行負荷、短期運行負荷與瞬時運行負荷。信號設備與數(shù)字式(微機)保護與監(jiān)控裝置為長期運行負荷，斷路器操動機構的儲能電源、以及電動負荷開關與電動隔離開關的合分閘操作電源所帶的負荷為短期運行負荷，短期運行負荷每次工作時間只有10s～30s。斷路器合分閘時的合分閘線圈為瞬時運行負荷，瞬時運行負荷每次工作時間只有0.1s～0.2s。而且短期運行負荷與瞬時運行負荷，只有在斷路器以及電動負荷開關與電動隔離開關每次合閘或分閘時才出現(xiàn)一次。

　　三、變電站操作電源設計中有關問題

　　1.交流操作與直流操作的選擇

　　交流操作設備簡單，價格低但可靠性也低。常規(guī)繼電器式繼電保護如果選用電流脫扣器，事故跳閘與操作電源無關，高壓熔斷器保護事故跳閘也與操作電源無關，所以可選用交流操作。

　　目前數(shù)字式(微機)保護與監(jiān)控裝置已經(jīng)得到廣泛應，由于數(shù)字式(微機)保護裝置的裝置電源斷電后就會停止運行，而且數(shù)字式(微機)監(jiān)控裝置只能夠通過合閘與分閘線圈進行合閘與分閘操作，所以采用交流操作電源的變電站，選用數(shù)字式(微機)保護與監(jiān)控裝置后，必須選用可靠的后備電源。目前一般選用UPS不間斷電源作為后備電源。但UPS不間斷電源不僅過載能力差，而且不適用于感性負荷。

　　變電站采用直流操作需要選用直流屏，價格高但可靠性也高，變電站采用數(shù)字式(微機)保護與監(jiān)控裝置后，應優(yōu)先選用直流操作。但直流電源蓄電池容量大時價格比較高?，F(xiàn)在變電站用小型直流電源已經(jīng)開始推廣，它可以分散安裝于電壓互感器柜或隔離柜儀表室，也可以集中組屏替代現(xiàn)有直流屏，當變電站開關柜數(shù)量不超過10面時可以選用小型直流電源，并采用分散安裝方式。

　　2.操作電源的電壓等級選擇

　　由于現(xiàn)有UPS不間斷電源的標準輸出電壓為AC220V，所以交流操作電源電壓應選用AC220V，如果選用AC110V，就要選用輸出電壓為AC110V的非標準UPS不間斷電源，會給訂貨與日后維護造成不必要的麻煩。直流操作電源電壓有DC220V、DC110V與DC48V三種。DC220V與DC110V廣泛應用于各種變電站，DC48V主要用于有配電網(wǎng)自動化的環(huán)網(wǎng)柜與箱式變壓器。

　　斷路器曾經(jīng)采用電磁操動機構，其合閘電流都大于100A，所以直流操作電源都選用DC220V。現(xiàn)在電磁操動機構已經(jīng)被淘汰，彈簧儲能操動機構與永磁操動機構的儲能與合分閘操作需要的電流都非常小，一般不超過5A，所以采用直流操作時，應選用DC110V電壓等級。國家建筑標準設計圖集D203-1～2《變配電所二次接線》說明中已經(jīng)提出采用彈簧儲能操動機構后，直流操作應優(yōu)先選用DC110V電壓等級，但并沒有引起大家的重視。

　　3.操作電源的容量選擇

　　變電站操作電源容量一直沒有引起設計與運行單位重視。變電站操作電源容量計算也存在許多不確定因素，設計時一般都根據(jù)經(jīng)驗來選擇，交流操作后備電源容量一般選用1～3kVA。直流操作的直流屏蓄電池容量一般選用38～100Ah。

　　四、變電站操作電源設計中應注意的關問題

　　1.變電站照明等其他用電負荷電源設計

　　變電站照明負荷宜與操作電源分開，因為照明負荷斷電，變電站運行會受到影響，但不會引起或擴大事故。照明負荷可以與建筑物內部的事故照明統(tǒng)一考慮，變電站為獨立建筑物時，可以選用應急照明電源(EPS)或應急照明燈。變電站照明負荷與操作電源分開設計，可以減小操作電源的容量，提高操作電源的可靠性，降低變電站的工程造價。

　　柜內照明只有開關柜檢修時才使用，而且一般不同時使用，沒有應急照明電源(EPS)時，也可以考慮由操作電源供電，但此時照明燈具的額定電壓要與操作電源電壓相同。

　　現(xiàn)在開關柜都有自動加熱裝置，實際上為除濕器，也叫凝露控制。當濕度大時空氣中水分就多，溫度低時就容易結露，使絕緣強度降低，自動加熱后可以通過升溫的方法降低濕度，保證絕緣強度。開關柜在運行過程中帶電導體會發(fā)熱，所以除濕在停電時效果才好，雖然也需要備用電源，但不一定由操作電源供電，可以與柜內照明一起由室內照明備用電源供電。

　　2.電動負荷開關與隔離開關合分閘控制

　　在環(huán)網(wǎng)柜與箱變中，目前一次系統(tǒng)采用高壓熔斷器與負荷開關接線方式比較多。高壓熔斷器用于短路保護，電動負荷開關與隔離開關用于有配電網(wǎng)自動化的遙控合分閘操作。

　　電動負荷開關與隔離開關合閘由電動機直接驅動，電流比較大，合分閘時動作時間也比較長。要保證配電網(wǎng)自動化遙控合分閘操作的可靠性，操作電源的可靠性就要有保證，采用UPS不間斷電源驅動為感性負荷的電動機，是不符合有關規(guī)定的，設計時應選用過載能力強，可以驅動電動機感性負荷的直流或變電站用交流備用電源。

　　3.高壓接觸器控制

　　高壓電動機需要頻繁起動或要求正反轉控制時，需要選用高壓真空接觸器。接觸器屬于電保持，接觸器線圈的起動電流比較大，一般為幾百瓦，起動時間很短，可以按照瞬時負荷考慮;起動后的保持電流比較小，一般只有十幾瓦，需要按照長期運行負荷考慮;計算直流操作電源負荷時應注意。

　　4.環(huán)網(wǎng)柜與箱變操作電源

　　環(huán)網(wǎng)柜與箱變采用負荷開關與隔離開關比較多。當有配電網(wǎng)自動化要求時就需要選用電動負荷開關與隔離開。由于此時只有數(shù)字式(微機)監(jiān)控，而無數(shù)字式(微機)保護，可以選用交流操作，但一定要選用過載能力強，而且可以帶動電動負荷開關與隔離開關感性負荷的交流后備電源。為保證后備電源的可靠性，不宜選用現(xiàn)有UPS不間斷電源，也可以采用直流操作，選用DC48V的小型直流電源。

　　5.操作電壓接地問題

　　為了保證變電站操作電源的可靠性，變電站操作電源均應采用不接地運行方式，而且應設計對地絕緣監(jiān)視。采用不接地運行方式后，如果發(fā)生一點接地故障，由于沒有回路故障電流就非常小，可以繼續(xù)運行一定時間，此時對地絕緣監(jiān)視報警后，值班人員就可以進行處理。現(xiàn)有UPS不間斷電源的輸出端實現(xiàn)不接地運行方式，還需要在其輸出端增加隔離變壓器，這一點應引起設計與運行單位注意。

　　五、變電站操作電源的發(fā)展

　　1.小容量直流操作電源

　　現(xiàn)在數(shù)字式(微機)保護與監(jiān)控裝置已經(jīng)實現(xiàn)分布式安裝在開關柜儀表室。變電站小型直流電源已經(jīng)開始推廣，由于它體積小，而且可以采用分布式安裝。重要負荷出線可以采用一面開關柜安裝一臺小型變電站直流電源，一般負荷出線可以幾面開關柜安裝一臺小型變電站直流電源，這樣也可以避免選用一臺直流屏，直流屏故障時造成全站操作電源均斷電危險情況出現(xiàn)。

　　2.變電站專用交流操作電源

　　為滿足采用交流操作的變電站對操作電源可靠性的要求，需要開發(fā)用于變電站的專用交流操作電源。它應滿足過載能力強，可以帶感性負荷等要求，還應利用單片機通信技術進行自動與遠程控制的蓄電池充放電活化處理功能，以延長蓄電池的使用壽命。用它代替現(xiàn)有UPS不間斷電源后，可提高變電站操作電源的可靠性。