XCD3-FB/600W/110v直流操作电源*** 【梅赛科电气】

分布式直流电源在中小型开闭所中的应用

摘要：分布式直流电源是近年出现的一种较为新型的直流电源设备，主要应用于小型开闭所及用户末端，为一次开关设备（断路器、电动负荷开关等）提供操作电源，为二次回路（微机保护、信号指示灯、电气闭锁等）提供可靠的工作电源。本文分析了分布式直流电源相对于常规直流屏所具备的优点，并以实际工程为例验证了其在配电网中的适用性、经济性。

关键词：分布式直流电源；开闭所；配电网

0  引言

随着电力技术的进步，及配电网的不断发展壮大，数量众多的开闭所、配电房应运而生。如何为这些配电设备提供稳定、可靠的操作电源，也没有相对统一的标准。就目前而言，配电设备操作电源一般有两种方式：一是配置直流屏，二是利用PT预制专用AC 220V绕组提供操作电源。直流屏电池容量大，供电可靠性较高，主要用于变电站、大型规模或处于核心地位的开闭所。但直流屏造价相对较高，对运行环境要求严格，运维复杂。后一种方式实施简单灵活，安装方便，投资省，主要应用于末端中小型用户配电室，在一些带有保护装置的环网柜、柱上永磁开关上也经常采用。但此种方式输出不稳定，可靠性不高，例如当设备发生短路故障，PT输出电压急剧降低，不足以提供操作电源；或者故障原因导致PT熔丝熔断进而造成二次绕组完全失压，此时设备将完全失去操作电压，将严重影响配电网的安全稳定运行。

对于中小型用户而言，若配置直流屏，一是占用空间大，对运行环境要求苛刻，用户配电室一般不会专门预留空间放置蓄电池；二是直流屏蓄电池容量一般较大，用于中小型配电室显得过于浪费；三是造价高，中小用户难以接受。如果采用PT供电方式，虽然一次投资省，但此种方式可靠性不高，若是由于操作电源的问题造成设备损坏或停电事故，此时给用户造成的损失将无法估计。综合以上两种方式的优缺点，采用分布式直流电源是一种较为理想的解决方案。

1  分布式直流电源的性能及特点

1.1 分布式直流电源性能介绍

（1）工作原理

分布式直流电源在有外电的情况下，由外电源提供能量给电池充电并提供能量给长期运行的负载；在储能及分合闸操作时，由电池辅助提供更多的能量需求。当交流输入失电时，由蓄电池提供全部能量来源。

图1.1-1  工作原理图

（2）主要技术参数

额定交流输入电压：AC 220V（市电输入）、AC 100V（PT输入）。

        额定输出电压：DC 24V~DC 220V 各种规格。

        输出功率：

        持续运行功率150W，能满足保护装置、信号灯等供电需求；

        短时运行功率（20S以内）300W，能满足10-35kV弹操机构断路器储能供电需求；

        瞬时功率（100ms以内）能达到600W，能满足10-35kV弹操机构断路器分合闸供电需求。

        （3）外形尺寸

        单台分布式直流电源整机尺寸一般在150mm×300mm×200mm（宽×深×高）以内，体积小，安装方便，适于就地安装在开关柜内。

        实物外形参考见图1.1-2。

        图1.1-2  装置正面及背面实物图

        1.2  分布式直流电源与直流屏、PT供电方式比较

        总的来说，分布式直流电源具有体积小、重量轻、成本低、维护少、可靠性高等一系列优点，与常规直流屏及PT供电方式相比较，优势如下表所示：

技术指标

分布式直流电源

直流屏

PT方式

供电方式

分布嵌入式

集中式

集中式

整流方式

高频开关

高频开关

无

受电方式

市电、PT

市电

自身

冷却方式

强冷

强冷

自然冷却

通信方式

RS485

RS485

无

系统复杂性

简单

较复杂

简单

系统可靠性

高

高

低

体积

小

大

小

重量

轻

重

轻

维护量

小

大

小

投资成本

较低

高

低

2  实际应用案例

某用户报装容量3500kVA，安装2台1250kVA及1台1000kVA干式变压器。拟修建配电室一座，设计接线方案为一进三出共4台断路器柜，另含专用计量柜1台，接线图如下图2-1所示。

图2-1  案例一次接线图

本配电室操作电源设计采用某公司生产的DUP型分布式直流电源，可供选择的有DUP-200及DUP-500两种型号设备，外形尺寸一致，输出功率不同。

考虑进线柜比较重要，故将进线柜单独配置一台电源，而出线柜则可根据电源装置功率选择两种不同组合方案：

断路器台数

配置方案一

配置方案二

进线柜

出线柜

进线柜

出线柜

MDP-400

MDP-600

MDP-800

一进三出

共 4台

1

3

1

1

        方案优缺点比较：方案一将每台断路器配置一台独立直流电源，可靠性；方案二将出线柜共用一台较大功率电源，可靠性较高，投资省。

        投资成本估算：

        DUP-200型电源约0.8万元/台，DUP-500型约1.5万元/台。则方案一设备成本3.2万元，方案二成本2.3万元。若按直流屏考虑，一套100Ah直流系统成本***在6万元左右，可见本案例中采用分布式直流电源比采用直流屏至少节约一半投资，而且节省占地空间。

        方案二与方案一相比投资更省，可靠性虽不如方案一，但已实际运行可靠性已足够高。故对用户而言，方案二为最理想的电源配置方案。

        3  结论

        分布式直流电源作为一种新型的操作电源，与常规方式的电源相比具有着一系列不可比拟的优势。实际案例分析表明，其在中小型开闭所中的应用能大大节省投资，且供电可靠性高，对配电网的发展有着***的适应性，必将在现阶段配网智能化的进程中得到广泛应用。

        参考文献：

        [1] 工业与民用配电设计手册[M].第3版.北京：中国电力出版社，2005.

        [2] 李志超，付威，孙剑. 分布式直流电源在配电网系统应用探讨.电工文摘，2014.