power supply forsecondary circuit in substation
简介
变电所中供给控制、信号、测量、继电保护、微机监控、断路器跳合闸的电源。变电所二次回路电源有蓄电池直流电源、交流不停电电源、交流二次电源、复式整流电源和电容储能电源等数种。
蓄电池直流电源 由蓄电池组、充电和浮充电装置、直流配电屏和网络等组成的直流电源系统。中国多数变电所都采用防酸隔爆式铅酸蓄电池，阀控式铅酸蓄电池。在技术经济合理的情况下，也可采用中倍率镉镍碱性蓄电池。35kV及以下变电所，如直流负荷电流较小但冲击负荷较大，也可采用高倍率镉镍碱性蓄电池。
装设条件 500 kV变电所通常装设110 V或220V两组蓄电池。220～330 kV变电所通常装设110 V或220 V一组蓄电池。110 kV重要变电所通常装设110 V或220 V一组蓄电池。采用镉镍电池的变电所通常装设一组110 V或220 V全容量或两组半容量高倍率镉镍电池。有些变电所采用弱电控制和弱电信号，一般只装设一组或两组(对500 kV变电所而言)48 V蓄电池。
容量 蓄电池容量应满足全变电所事故停电1h的放电容量， 对于无人值班变电所有的要求满足事故停电，2h放电容量，应计及在此期间的冲击负荷电流和迭加的随机负荷电流，确定蓄电池容量时，应按最严重的事故方式校验直流母线电压， 其最低值应满足直流负荷的要求。
充电和浮充电 蓄电池组都设有充电设备， 正常情况除向直流负荷供电外， 同时还对蓄电池组进行浮充电、均衡充电以及事故放电后补充电。1组蓄电池一般装设两套充电设备， 两组相同电压的蓄电池应装三套充电设备。充电设备目前已普遍采用硅整流装置，它同时具有浮充电、均衡充电和手动充电三种功能，其自动稳压和稳流的精度较高， 可以在额定电流值的5%～100%范围内稳定运行。当充电设备和蓄电池组并联运行时，充电设备输出电压的波纹系数不能大于2%。在中国， 近年来已有少数110～220 kV变电所采用高频开关整流器作为蓄电池的充电设备， 当采用高频开关整流器时，整流模块应有一定的冗余。蓄电池组一般不装设端电池和调压装置， 因为端电池容易硫化和老化，很难维持蓄电池的均衡一致，还增加许多维护工作量。
接线方式 直流系统都采用单母线接线或单母线分段接线。每组蓄电池和它的充电设备都接在同一段母线上。如果充电设备为两组蓄电池共用，这台充电设备则能切换到相应的两段母线上。在电气主接线简单的110 kV及以下变电所中，直流网络都采用环形供电方式。220 kV及以上变电所、110 kV枢纽变电所，为便于调试检修和寻找接地故障点， 直流电源系统一般采用辐射状供电方式。
交流不停电电源(UPS) 正常运行时由所用电供电，经整流器、逆变器、静态开关输出交流电源对用户供电; 当输入电源消失或整流器故障时， 由蓄电池经逆变器、静态开关对用户供电; 当逆变器故障时，由旁路静态开关对用户供电; 当两个静态开关故障时，也可由交流电源直接供电。它的原理方框图如下图所示。
交流不停电电源原理方框图
UPS用蓄电池可由UPS自备或直接由变电所蓄电池作电源，其容量一般应满足1 h供电要求。UPS—般输出为单相交流220 V，50±0.5 Hz，当负载突变由0%至100%及100%至0%， 电压只有±2%的变化，总谐波失真度不超过5%。UPS输出供给微机监控系统(或运动装置)，故障录波器打印机、电能计费系统等不能间断使用交流电源的设备。
交流二次电源 变电所中的控制、信号和合闸回路直接由所用电和电压互感器取得电源， 以及保护装置和断路器跳闸回路直接由电流互感器和电压互感器取得电的电源总称。交流电源具有投资省和接线简单等优点，但难以适应较复杂的保护装置，灵敏度和可靠度也较低， 在过去仅适用于不重要的35 kV及以下的变电所。在当前由于直流电源的多样化(如采用阀控式铅酸蓄电池、中倍率及高倍率镉镍电池等)以及对用户供电可靠性的提高， 35 kV变电所一般也采用直流电源， 对于10 kV用户变电所， 为节省投资， 仍有采用交流二次电源的。
特点 对于二回10 kV进线的变电所， 各自控制用交流二次电源由另一路进线的电压互感器经100/220 V隔离变压器供电，该电源作为断路器正常的合、跳闸及信号电源 (10 kV断路器采用弹簧储能机构)。两路二次电源经备用电源自动投入装置互为备用。
继电保护装置的电源 通常方式有：正常运行时，跳闸线圈被三相电流继电器常闭触点短路， 发生故障后保护动作，继电器常开触点闭合而常闭触点打开，将断路器跳闸线圈接入电流互感器二次侧， 利用短路电流的能量跳开断路器。
复式整流电源 由所用变压器或电压互感器供电，同时由能反映故障短路电流的电流互感器供电，从而可以保证在正常和事故情况下不间断地向直流系统供电。其优点是投资省、寿命长和占地少，缺点是结构复杂、设备配套和调试较困难，可靠性受电力网运行方式变化影响。以前复式整流电源只用于不重要的35～110 kV变电所， 目前很少采用。
三相式复式整流接线中，直流母线电压为220 V，其电源由所用变压器和变电所电源进线上的电流互感器经整流后复合供电。所用变压器经隔离变压器后整流供电，电流互感器经铁磁谐振稳压器整流供电。铁磁谐振稳压器的作用是保持直流母线电压不变。正常运行时由所用变压器供给直流电源(电压源)，短路故障时由电流互感器经铁磁谐振稳压器供给直流电源 (电流源)。
电容储能电源 利用正常时进行充电的电容器组储存的能量作为继电保护和断路器的跳闸电源。这种设施的优点是投资少和体积小， 缺点是电容器组放电电压将按指数曲线衰减， 只宜在扩建的35 kV及以下变电所选用电容储能电源设备。
电容储能装置 电容器储存的能量应保证继电保护装置和断路器的跳闸线圈可靠动作， 一般分为如下的各独立组：①送出线瞬时动作保护1组;②送出线带时限保护1组;③每台变压器保护1组;④信号电源1组; ⑤试验电源1组。