一、操作電源的類別和要求

1、常用的操作電源的類別
①由蓄電池組供電的直流操作電源，具有可靠性高和容量較大的優(yōu)點，但投資較大，運行維護(hù)也較復(fù)雜。
②整流操作電源，目前應(yīng)用為廣泛，常用的有硅整流電容儲能的和帶鎘鎳蓄電池的硅流的兩種。
③交流操作電源，具有簡單經(jīng)濟(jì)、便于運行維護(hù)的優(yōu)點，在小型變電所中應(yīng)用很廣。
④交直流混合操作電源，例如合閘采用交流操作電源，而繼電保護(hù)、自動裝置和跳閘采用蓄電池組供電。
2、操作電源的基本要求
①供電可靠，在一次電路發(fā)生故障情況下，它也能保證二次回路正常工作。
②有足夠的容量，能夠保證二次回路執(zhí)行其跳、合閘的功能。
③其電流類別應(yīng)與二次回路中控制、保護(hù)裝置的電流類別要求相適應(yīng)。
④盡可能簡單經(jīng)濟(jì)，便于運行維護(hù)。
3、對用作直流電源的蓄電池組要求
①由浮充電設(shè)備引起的波紋系數(shù)不應(yīng)大于5％。
②電壓允許波動應(yīng)控制在額定電壓的5％范圍內(nèi)。
③放電末期直流母線電壓下限不應(yīng)低于額定電壓的85％，充電后期直流母線電壓上限不應(yīng)高于額定電壓的115％。
4、對用作直流電源的交流整流電源要求
①在負(fù)荷時保護(hù)裝置動作直流母線電壓不應(yīng)低于額定電壓的80％，電壓不應(yīng)超過額定電壓的115％，并應(yīng)采取穩(wěn)壓、限幅和濾波的措施。電壓波動應(yīng)控制在額定電壓的5％范圍內(nèi)，波紋系數(shù)不應(yīng)大于5％。
②當(dāng)采用復(fù)式整流時，應(yīng)保證在各種運行方式下，在不同故障點和不同相別短路時，保護(hù)裝置均能可靠動作。
③對采用電容儲能電源的變電所和水電廠，電力設(shè)備和線路應(yīng)具有可靠的遠(yuǎn)后備保護(hù)，在失去交流電源情況下，當(dāng)有幾套保護(hù)同時動作時，或在其它情況下消耗直流能量時，應(yīng)保證保護(hù)與斷路器可靠動作，同一廠所的電源儲能電容的組數(shù)應(yīng)與保護(hù)的級數(shù)相適應(yīng)。
5、對交流操作電源的要求
①當(dāng)采用交流操作的保護(hù)裝置時，短路保護(hù)可通過被保護(hù)元件的電流互感器取得操作電源。
②變壓器的瓦期保護(hù)和中性點非直接接地電力網(wǎng)的接地保護(hù)，可由電壓互感器或變電所所用變壓器取得操作電源，亦可增加電容儲能電源作為跳閘的后備電源。
二、保護(hù)裝置常用的操作電源
1、直流操作電源
①鉛酸蓄電池組
②鎘鎳蓄電池組
③電容儲能的硅整流器
2、交流操作電源
①直接動作式
②中間電流互感器供電方式
③去分流跳閘的交流操作方式
④利用予充電的電容器作跳閘電源的方式。
⑤利用所用變壓器作交流操作電源的方式。
五種方式接線圖。
如上圖所示。正常情況下，電流繼電器KA不動作，其常開觸點是斷開的，中間電流互感器TAM的二次側(cè)處于開路狀態(tài)，斷路器的跳閘線圈YR不通電，斷路器QF不會跳閘。而在一次電路發(fā)生相間短路時，KA動作，其常開觸點閉合，接通跳閘線圈YR，由中間電流互感器TAM供給跳閘電流，使斷路器QF跳閘，切除短路故障。
中間電流互感器的鐵心是做成速飽和的，因此它又稱為“速飽和電流互感器。其鐵心做成速飽和的目的在于：①在短路時，用以限制通過跳閘線圈的電流，一般限制在7～12A內(nèi)；②用以減輕電流互感器TA1、TA2的二次負(fù)載阻抗（TAM鐵心飽和后阻抗減小）。但采用中間電流互感器作為操作電源，結(jié)線較復(fù)雜，使用的電器較多，且靈敏度較低，現(xiàn)已為“去分流跳閘”的交流操作方式所取代見圖2-3a、b
如圖2-3a所示。正常情況下，電流繼電器KA的常閉角點將跳閘線圈YR短路（分流），YR不通電，因此斷路器QF不會跳閘。而在一次電路發(fā)生相間短路時，KA動作，其常閉觸點斷開，使YR的短路分流支路被去掉（被稱為"去分流"），從而使電流互感器的二次電流全部通過YR，致使斷路器跳閘。這種"去分流跳閘"的交流操作方式的優(yōu)點在于結(jié)線簡單，省去了中間電流互感器，提高了保護(hù)靈敏度。但這種原理結(jié)線不夠完善，因為如繼電器KA的常閉觸點遭受外界振動而偶然斷開時將導(dǎo)致斷路器誤跳閘。為此，實際應(yīng)用的電路如圖2-3b所示。這種方式在現(xiàn)代企業(yè)供電系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。
由圖2-3b可知，此電路中的電流繼電器（通常彩GL-型）增加了一對常開觸點，與跳閘線圈YR串聯(lián)，以防止繼電器常閉觸點偶然斷開而造成斷路器呈跳閘。
但是，此過電流繼電器的常開、常閉觸點，必須是"先合后斷轉(zhuǎn)換觸點"，否則，不僅不起保護(hù)作用，而且將造成電流互感器二次側(cè)帶負(fù)荷開路，這是不允許的。
如圖2-4所示。由預(yù)先充好電的電容器向跳閘線圈YR供電。此電容器的電容量（μF）下式確定

式中，WYR為跳閘線圈跳閘所需的電能（W.h）,UC為電容器的充電電壓（V）在電壓互感器容量足夠時，也可直接利用電壓互感器作跳閘電源。

如圖2-5所示。利用接于主變壓器二次側(cè)的所用變壓器TS1和TS2作為交流操作電源，這種方式簡單方便，但可靠性不高。
三、鉛酸蓄電池組供電的直流操作電源
1、鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)性能
鉛酸蓄電池的正板為二氧化鉛（PbO2）,負(fù)板為鉛（Pb），電解液為稀硫酸（H2SO4）,其密度為1.20～1.29g/cm3,電池外殼用玻璃或塑料制造。固定型防酸隔爆式鉛酸蓄電池的型號和技術(shù)數(shù)據(jù)可查有關(guān)廠家資料。
放電的化學(xué)反應(yīng)式為
　　　　　　　　Pb PbO2 2H2SO4　　　2PbSO4 2H2O　
充電的化學(xué)反應(yīng)式為
　　　　　　　　2PbSO4 2H2OPbO2 2H2SO4 Pb
充電終止電壓為2.7V，放電終止電壓為1.8V(按10h放電率)。電池額定電壓為2V。鉛酸蓄電池不宜過放電和過充電
蓄電池充好電后，即使不帶負(fù)荷，隨著時間的增長也會耗去一部分電量，這稱為“自放電現(xiàn)象”。鉛酸蓄電池一晝夜可因此耗去0.5％～1％的容量。
為了彌補(bǔ)自放電損耗，通常采用浮充電方式運行，即以很小的電流隨時給蓄電池充電。
2、按浮電方式運行的含合閘電源的直流操作電源
（1）單母線直流系統(tǒng)結(jié)線圖2-6
圖a為常見的按浮充電方式運行的蓄電池組單母線直流系統(tǒng)原理結(jié)線。它采用一套硅整流設(shè)備兼作蓄電池充電及浮充電電源，并選用手動端電池調(diào)整器SA。該系統(tǒng)具有以下特點
①設(shè)有專用直流合閘小母線，以保證變電所內(nèi)斷路器遠(yuǎn)距離合閘的電壓要求
②正常運行時浮充電設(shè)備可以對全部蓄電池進(jìn)行浮充電，其電流通路如圖2-7b所示
③利用手動端電池調(diào)整器SA的充電手柄作為合閘母線的電壓調(diào)整手柄
（2）蓄電池容量的選擇
蓄電池容量按下列兩個條件選擇，取其中較大者：
①按事故狀態(tài)下持續(xù)放電容量選擇
　　　　　　　　　　　　　Q=Krel(IL I`L)t
式中，IL為經(jīng)常性直流負(fù)荷電流；I`L為事故狀態(tài)下增加的直流負(fù)荷電流；t為事故持續(xù)時間，一般取為1h；Krel為可靠系數(shù)，可取1.1
②按沖擊負(fù)荷電流選擇：
　　　　　　　　　　　　　IL.max=IL I`L Ion.max
式中，IL和I`L的含義如①：Ion.max為斷路器合閘電流
（3）蓄電池總臺數(shù)的確定
①蓄電池總臺數(shù)按下式確定
　　　　　　　　　　　　　n=UWB/Udsc
式中，UWB為直流母線正常工作電壓，取1.05UN,UN為直流系統(tǒng)額定電壓，Udsc為單個蓄電池事故放電末期允許的終止電壓，取1.95V
②蓄電池基本臺數(shù)按下式確定
no=UWB/Uch
式中，Uch為單個蓄電池充電末期終止電壓，取平均值2.6V；UWB仍取1.05UN。
③端電池指用來調(diào)節(jié)母線電壓的那些蓄電池，其臺數(shù)為
nend=n－no
　（4）充電設(shè)備和浮充電設(shè)備的選擇
①充電設(shè)備的充電電流按下式計算
　　　　　　　　　　　Ich=IL Ich.max
式中，IL為蓄電池組經(jīng)常性直流負(fù)荷電流；Ich.max為蓄電池組充電電流，可取10h放電電流。
②充電設(shè)備的電壓按下式計算
　　　　　　　　　　　　　Uch=nUch.(max)
式中，n為蓄電池總臺數(shù)；Uch.(max)為單個蓄電池充電末期的電壓，取2.7V
③充電設(shè)備的功率按下式計算
　　　　　　　　　　　　　Pch=UchIch=Uch(Ich.max IL)

①其浮充電流按下式計算
Ich.fl=IL Idsc.pr=IL 0.15×
式中，IL為蓄電池組經(jīng)常性直流負(fù)荷電流；Idsc.pr為其自放電電流；QN為所用蓄電池的額定容量（A.h）
②浮充電設(shè)備的功率按下式計算
　　　　　　　　　　　　Pch.fl=UchIch.fl