摘 要：通過對箱式變電站操作電源的分析，提出使用UPS作為箱式變電站高壓柜操作電源的控制方案。UPS電源應用在空間狹小的箱式變電站中，能最大限度利用箱變中有限的空間，提高系統(tǒng)可靠性和經濟性。實踐證明完全能滿足高壓交流操作的工作特點，對大容量箱式變電在選擇操作電源方面，提出了新的思路。

關鍵詞：不間斷電源（UPS）；箱式變電站；操作電源

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）24-0077-02

1 引 言

在城鎮(zhèn)電網建設中，因土地資源緊張，箱式變電站越來越多的得到了應用。箱式變電站高壓側較多采用如圖1的接線方式。對于容量較大的箱式變電站，因需要安裝保護裝置，需要有操作電源，因箱式變電站安裝直流柜操作電源不現實，所以可以通過運用交流電操作電源的方式，通過電壓互感器，從而達到供電目的的供電方法。

該方式的供電主要通過利用電壓互感器進行回路操作，以此來達到為回路提供電源的目的，該操作方式以交流電的形式進行，但是在操作過程中存在如下的弊端。

（1）在進線柜運行過程中，因為需要承擔電能計量的功效，而在計量過程中需要采取單獨二次線圈的形式進行，在這個過程中一旦計量以及操作同時運用同一組電壓互感器，將會產生安裝困難，此外，這種方式成本較高，因此，很多電力企業(yè)并不會優(yōu)先選用這種方式進行。針對這種情況，很多電力企業(yè)會采取雙繞組的形式，如圖2所示，該方案選取0.2S級別的繞組完成計量任務，并且選取另外一個容量較大的繞組為整體電路提供220V的操作電源，此外，取消了操作回路中存在的整流器件，從而避免了整流器件產生諧波影響計量的可能性。

（2）對于TV供電方式，如果高壓母線、進線發(fā)生短路的情況，這時電壓的互感器產生的殘壓數值非常低，并且保持一定數值持續(xù)下降，一旦系統(tǒng)的二次電壓降低到斷路器的保護電壓時，斷路器會由于供電不足，失去其保護效果，因而產生安全隱患。

（3）大容量箱式變電站都采用微機保護，在微機保護器正常運行過程中，運用的便是TV供電設備，2中分析該設備會出現因無工作電源，導致保護裝置無法起到其系統(tǒng)保護作用的情況出現這將會造成大容量箱式變電站的安全隱患。

因此，想要解決這個問題，可以采取更換操作電源的方式進行，而操作電源中最穩(wěn)定的便是不間斷電源——UPS。

2 UPS供電方式的工作原理

2.1 UPS的基本功能

（1）穩(wěn)壓功能。電網電壓正常時，TV的電壓能夠進入UPS進行穩(wěn)壓后，供給負載使用，此外還能夠通過儲存電能的方式為系統(tǒng)提供操作電壓。

（2）蓄電功能。電網電壓出現故障時，UPS能夠將儲存的電能釋放出來，從而保證系統(tǒng)的正常運行。

（3）切換功能。UPS能夠實現蓄電池以及電網之間的自行切換，從而保證系統(tǒng)供電不會出現間斷。

在高壓電源正常的情況下，低壓電源能夠通過UPS向操作回路供電；高壓電源出現故障或者斷電的情況下，UPS能夠向高壓電源供電；而系統(tǒng)出現故障時，UPS能夠將蓄電池中的儲備直流電直接轉換、逆變成系統(tǒng)以及操作回路使用的交流電，從而為整個系統(tǒng)提供電力，保證整個系統(tǒng)不會受到斷電影響。

2.2 UPS的優(yōu)點和作用

（1）提供高穩(wěn)定度的電壓波形，具有承受電網波動和擾動（浪涌、跌落和諧波）、間斷甚至短時停電的能力，即使面對線性以及非線性負載，UPS也具備低阻抗輸出的能力。

（2）UPS供電、操作電源不受高壓母線電壓的影響，可避免TV供電方式時出線的計量問題和保護拒動現象。

（3）當TV故障和母線短路時，提供微機保護裝置在一定時間內繼續(xù)保持工作和斷路器儲能、分合閘的能源。

（4）3kVA容量的UPS的體積只有500×600×250mm，其體積很小，完全能安放在箱式變電站中。

3 UPS操作電源的選擇

3.1 UPS的優(yōu)點和作用

UPS主要分為兩種模式：①后備式。后備式的UPS在正常情況下，以交流電形式進行電力輸出，一旦發(fā)生故障或者系統(tǒng)電力中斷的情況，便自行切換為蓄電池輸出供電，在這個過程中，切換時間僅為10ms；②在線式。在線式的UPS在出現故障的情況下，能夠實現市電模式、電池模式無間隔切換。

UPS輸出3kVA以下為小容量，3～10kVA為中小容量，10kVA以上為中大容量。一般機器銘牌上只注明伏安（VA），而負載容量為瓦特（W），為統(tǒng)一起見，將以功率因數0.6與伏安之間的乘積為算式結論。由于UPS容量與成本關系成正比，而且體積越小安裝越便捷，因而在選取時，滿足正常使用需求的前提下，容量越小越好。

UPS在分類上，可以按照輸入、出的方式進行，主要分為單相輸入、輸出；三相輸入、單相輸出；三相輸入、單相輸出。在系統(tǒng)中，由于開關柜特點，在操作電源設計上通常采用單向的電源，因而在UPS操作電源中，選擇單向輸入、輸出的方式便能夠滿足UPS的使用要求。

3.2 容量驗算

現在一般3～10kV電壓等級中，常用VS1型斷路器，這種斷路器是彈簧操作機構。分合閘線圈的功率為300～400VA（W），電流1.2～2A（AC220V時），儲能電機的功率為70～100W，電流0.5～1A（AV220V時）。小型UPS的容量有0.5、1、3kVA等幾種規(guī)格，其配置的時間限制在15min左右?；趫D1的情況，在變電所故障發(fā)生時，由高壓斷電直至恢復給電，系統(tǒng)中2臺斷路器的分合閘以及電機儲能計一次功效，其中：分合閘計2s、電能儲能計60s來計算，斷路器完成一次任務，需要耗能達4.22WH。

選擇3kVA的UPS標準配置，輸出功率大約為1800W，可進行上述操作106次。

4 接線方式

接線方式如圖3，采用TV與UPS配合的供電方式，在沒有外電源的情況下，完全保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，當然，也可以由外電源與UPS配合的形式。

5 注意事項

（1）訂貨時將斷路器和保護設備的操作電源訂為交流220V。

（2）UPS電源主機對環(huán)境溫度的要求是+5～40℃。因箱式變電站安裝于戶外，根據南方的天氣情況，冬季溫度最低溫度存在0℃以下的情況，需要在箱變中增加自動增溫除濕設備。

（3）使用環(huán)境清潔、少塵。

（4）系統(tǒng)啟動前應保證UPS啟動電壓在UPS額定電壓以內。

（5）UPS電源功率應遠小于輸入電源的功率。

（6）應注重UPS電源運行維護，建立完善的運行維護制度，定期進行UPS充放電及試驗，確保功能完善。

6 結 語

綜上所述，本文以UPS的經濟性及可靠性為起點，在箱式變電站中UPS的應用可行性進行簡要分析，并且得出相應的驗證結論：UPS的供電方式與傳統(tǒng)供電方式相比較，并沒有對高壓電源的依賴性；在變電站正常運營過程中，并不會對計量以及系統(tǒng)保護產生不良影響，并且能夠為變電站系統(tǒng)提供相應的保護措施。結合文中分析可知，UPS供電方式具備良好的應用前景。

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收稿日期：2018-7-15

作者簡介：覃先銳（1976-），男，助理工程師，大學本科，主要從事配電工程運行維護工作，曾經從事配電工程設計及施工相應工作。