新型10?kV永磁斷路器應(yīng)急操作電源裝置的研究

徐春雷，李 祥，龔海峰，趙 胤

(國網(wǎng)新疆電力公司阿克蘇供電公司，新疆 阿克蘇 843000)

新型10?kV永磁斷路器應(yīng)急操作電源裝置的研究

徐春雷，李 祥，龔海峰，趙 胤

(國網(wǎng)新疆電力公司阿克蘇供電公司，新疆 阿克蘇 843000)

針對10 kV線路永磁斷路器應(yīng)急操作電源的兼容性問題，研究開發(fā)了一種新型的線路永磁斷路器應(yīng)急操作電源裝置，介紹了該裝置的設(shè)計原理，并進(jìn)行了仿真驗證。驗證表明該裝置具有更好的兼容性和穩(wěn)定性。

永磁斷路器；分合閘故障；應(yīng)急操作電源

0 引言

在配網(wǎng)線路中，10 kV線路故障的發(fā)生較為頻繁，在消除故障時需要多次分合線路斷路器，所以斷路器的操作電源必須可靠、穩(wěn)定。因斷路器的操作箱和斷路器一起安裝在戶外桿塔上，易受高溫、風(fēng)沙、雨雪等天氣影響而出現(xiàn)故障，這就需要用應(yīng)急操作電源來以確保實現(xiàn)斷路器操作箱的功能。

現(xiàn)有10 kV線路永磁斷路器的應(yīng)急操作電源是斷路器生產(chǎn)廠家提供的專用應(yīng)急電源，例如北京電研華源電力技術(shù)有限公司(以下簡稱“北京電研”) PIE106和揚(yáng)州新概念電氣有限公司(以下簡稱“揚(yáng)州新概念”)FB-10 2種型號操作電源，它們只匹配與其對應(yīng)型號的斷路器，無法兼容不同型號的永磁斷路器。但實際線路中安裝的斷路器可能來自多個廠家，這就意味著必須針對每種斷路器采購1-2臺應(yīng)急操作電源。各式各樣、數(shù)量眾多的應(yīng)急操作電源帶來兼容性差、成本浪費(fèi)、不方便管理等問題。如果能設(shè)計出一種操作方便、兼容性好的便攜式應(yīng)急操作電源，可以極大地改善這種情況。

1 新型應(yīng)急操作電源的設(shè)計

1.1 電路設(shè)計

新型的應(yīng)急操作電源主要以蓄電池充電、電容穩(wěn)壓、端子排輸出為構(gòu)思，來提高輸出電壓的可調(diào)性、操作電源的移動便捷性及兼容性。便攜式可兼容應(yīng)急操作電源分為蓄電池充電模塊、電容充電模塊、可調(diào)穩(wěn)壓輸出模塊3部分，其組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 便攜式可兼容應(yīng)急操作電源結(jié)構(gòu)

蓄電池充電模塊面板上的指示燈可反映蓄電池充放電的情況；蓄電池模塊的輸出作為電容充電模塊的輸入；可調(diào)穩(wěn)壓輸出模塊根據(jù)電容充電時間來控制輸出端電壓，投入備用電容可以提高輸入端電壓，并且以空開、二次引線的形式作為輸出端，提高應(yīng)急電源的匹配度。該應(yīng)急操作電源適用于不同廠家、型號、接口的永磁斷路器，具有良好的通用性。便攜式可兼容應(yīng)急操作電源原理如圖2所示。

1.2 實物設(shè)計

根據(jù)圖2的設(shè)計原理，利用相應(yīng)材料制作出應(yīng)急操作電源實物。

所涉及的材料有：木板2塊，按鈕2只，開關(guān)2只，160 V 4 700 μF電容2個，電容充電模塊1個，12 V DC蓄電池2個，蓄電池充電模塊1個，指針式電壓表1塊，空開1個。便攜式可兼容應(yīng)急操作電源實物如圖3所示。

圖2 便攜式可兼容應(yīng)急操作電源的原理

圖3 便攜式可兼容應(yīng)急操作電源實物

1.3 使用說明

蓄電池充電模塊及電容充電模塊開關(guān)、指針式電壓表、電容充電按鈕、操作按鈕等分布在箱體的正上面；24 V DC蓄電池、電容、電容充電模塊、輸出口等分布在箱子的底部。操作電源接入220 V AC電源，面板上蓄電池充電指示燈亮，通過“ON/OFF”鍵操作24 V DC蓄電池的充放電情況；通過合上操作電容充電模塊開關(guān)給電容充電模塊充電，按下“電容充電”按鈕，觀察指針式電壓表上的指數(shù)，達(dá)到所需電壓后松開該按鈕，按下“操作”按鈕，就完成了該應(yīng)急操作電源的整個工作過程。當(dāng)所需輸出電壓高于150 V時，可打開備用電容選擇開關(guān)，提高輸出端電壓。

1.4 優(yōu)點

新型應(yīng)急操作電源有以下幾個優(yōu)點。

(1) 容量大，利用效率高。該應(yīng)急操作電源充滿1次電后，可以滿足斷路器開合50次的需要(操作次數(shù)經(jīng)實驗室與現(xiàn)場操作驗證)。

(2) 兼容性好。該應(yīng)急操作電源輸出端經(jīng)過空開引出引線，輸出端引線端口是2個鉗型小夾子，小夾子還可以搭配諸如插針、端子排等；并且在其面板上配備了指針式電壓表，方便調(diào)節(jié)操作電源的輸出電壓，可以適用于不同廠家、型號、接口的永磁斷路器。

(3) 便于攜帶。該應(yīng)急操作電源體積小(50 cm×30 cm×15 cm)、重量輕(小于10 kg)，十分輕便。

2 新型應(yīng)急操作電源的仿真驗證

2.1 電路仿真

根據(jù)圖2搭建Matlab仿真模型，如圖4所示。仿真模型參數(shù)：交流220 V市電，直流蓄電池12 V 2塊，160 V 4 700 μF電容2個。

2.2 電路仿真結(jié)果

根據(jù)仿真結(jié)果，當(dāng)需求電壓分別為100 V，160 V時，應(yīng)急操作電源的輸出電壓如圖5，6所示。可以看出，應(yīng)急操作電源可以在不同檔位提供穩(wěn)定可靠的電壓輸出。

3 與現(xiàn)有應(yīng)急電源的對比

現(xiàn)以北京電研PIE106和揚(yáng)州新概念FB-10 2種型號操作電源為例與本裝置進(jìn)行對比。功能對比結(jié)果如表1所示。

4 結(jié)束語

針對當(dāng)前10 kV配網(wǎng)線路斷路器型號多樣、應(yīng)急操作電源兼容性差、不易管理維護(hù)等問題，研發(fā)出新型的應(yīng)急操作電源裝置，該裝置具有利用率高、體積小、便攜性好、兼容性強(qiáng)、電源穩(wěn)定等優(yōu)點，可更有效地應(yīng)對線路斷路器分合閘故障，提高線路供電可靠性，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

圖4 應(yīng)急操作電源Matlab仿真模型

圖5 需求電壓100 V時裝置的輸出電壓

圖6 需求電壓160 V時裝置的輸出電壓

表1 新型與現(xiàn)有應(yīng)急操作電源的功能比較

2016-05-04；

2016-08-31。

徐春雷(1987-)，女，助理工程師，主要從事通信專業(yè)工作。

李 祥(1990-)，男，助理工程師，主要從事變電運(yùn)維專業(yè)工作。

龔海峰(1983-)，男，助理工程師，主要從事變電運(yùn)維專業(yè)工作。

趙 胤(1978-)，男，助理工程師，主要從事變電運(yùn)維專業(yè)工作。