新型10 kV永磁断路器应急操作电源装置的研究

徐春雷，李 祥，龚海峰，赵 胤

(国网新疆电力公司阿克苏供电公司，新疆 阿克苏 843000)

新型10 kV永磁断路器应急操作电源装置的研究

徐春雷，李 祥，龚海峰，赵 胤

(国网新疆电力公司阿克苏供电公司，新疆 阿克苏 843000)

针对10 kV线路永磁断路器应急操作电源的兼容性问题，研究开发了一种新型的线路永磁断路器应急操作电源装置，介绍了该装置的设计原理，并进行了仿真验证。验证表明该装置具有更好的兼容性和稳定性。

永磁断路器；分合闸故障；应急操作电源

0 引言

在配网线路中，10 kV线路故障的发生较为频繁，在消除故障时需要多次分合线路断路器，所以断路器的操作电源必须可靠、稳定。因断路器的操作箱和断路器一起安装在户外杆塔上，易受高温、风沙、雨雪等天气影响而出现故障，这就需要用应急操作电源来以确保实现断路器操作箱的功能。

现有10 kV线路永磁断路器的应急操作电源是断路器生产厂家提供的专用应急电源，例如北京电研华源电力技术有限公司(以下简称“北京电研”) PIE106和扬州新概念电气有限公司(以下简称“扬州新概念”)FB-10 2种型号操作电源，它们只匹配与其对应型号的断路器，无法兼容不同型号的永磁断路器。但实际线路中安装的断路器可能来自多个厂家，这就意味着必须针对每种断路器采购1-2台应急操作电源。各式各样、数量众多的应急操作电源带来兼容性差、成本浪费、不方便管理等问题。如果能设计出一种操作方便、兼容性好的便携式应急操作电源，可以极大地改善这种情况。

1 新型应急操作电源的设计

1.1 电路设计

新型的应急操作电源主要以蓄电池充电、电容稳压、端子排输出为构思，来提高输出电压的可调性、操作电源的移动便捷性及兼容性。便携式可兼容应急操作电源分为蓄电池充电模块、电容充电模块、可调稳压输出模块3部分，其组成结构如图1所示。

图1 便携式可兼容应急操作电源结构

蓄电池充电模块面板上的指示灯可反映蓄电池充放电的情况；蓄电池模块的输出作为电容充电模块的输入；可调稳压输出模块根据电容充电时间来控制输出端电压，投入备用电容可以提高输入端电压，并且以空开、二次引线的形式作为输出端，提高应急电源的匹配度。该应急操作电源适用于不同厂家、型号、接口的永磁断路器，具有良好的通用性。便携式可兼容应急操作电源原理如图2所示。

1.2 实物设计

根据图2的设计原理，利用相应材料制作出应急操作电源实物。

所涉及的材料有：木板2块，按钮2只，开关2只，160 V 4 700 μF电容2个，电容充电模块1个，12 V DC蓄电池2个，蓄电池充电模块1个，指针式电压表1块，空开1个。便携式可兼容应急操作电源实物如图3所示。

图2 便携式可兼容应急操作电源的原理

图3 便携式可兼容应急操作电源实物

1.3 使用说明

蓄电池充电模块及电容充电模块开关、指针式电压表、电容充电按钮、操作按钮等分布在箱体的正上面；24 V DC蓄电池、电容、电容充电模块、输出口等分布在箱子的底部。操作电源接入220 V AC电源，面板上蓄电池充电指示灯亮，通过“ON/OFF”键操作24 V DC蓄电池的充放电情况；通过合上操作电容充电模块开关给电容充电模块充电，按下“电容充电”按钮，观察指针式电压表上的指数，达到所需电压后松开该按钮，按下“操作”按钮，就完成了该应急操作电源的整个工作过程。当所需输出电压高于150 V时，可打开备用电容选择开关，提高输出端电压。

1.4 优点

新型应急操作电源有以下几个优点。

(1) 容量大，利用效率高。该应急操作电源充满1次电后，可以满足断路器开合50次的需要(操作次数经实验室与现场操作验证)。

(2) 兼容性好。该应急操作电源输出端经过空开引出引线，输出端引线端口是2个钳型小夹子，小夹子还可以搭配诸如插针、端子排等；并且在其面板上配备了指针式电压表，方便调节操作电源的输出电压，可以适用于不同厂家、型号、接口的永磁断路器。

(3) 便于携带。该应急操作电源体积小(50 cm×30 cm×15 cm)、重量轻(小于10 kg)，十分轻便。

2 新型应急操作电源的仿真验证

2.1 电路仿真

根据图2搭建Matlab仿真模型，如图4所示。仿真模型参数：交流220 V市电，直流蓄电池12 V 2块，160 V 4 700 μF电容2个。

2.2 电路仿真结果

根据仿真结果，当需求电压分别为100 V，160 V时，应急操作电源的输出电压如图5，6所示。可以看出，应急操作电源可以在不同档位提供稳定可靠的电压输出。

3 与现有应急电源的对比

现以北京电研PIE106和扬州新概念FB-10 2种型号操作电源为例与本装置进行对比。功能对比结果如表1所示。

4 结束语

针对当前10 kV配网线路断路器型号多样、应急操作电源兼容性差、不易管理维护等问题，研发出新型的应急操作电源装置，该装置具有利用率高、体积小、便携性好、兼容性强、电源稳定等优点，可更有效地应对线路断路器分合闸故障，提高线路供电可靠性，具有较高的经济效益和社会效益。

图4 应急操作电源Matlab仿真模型

图5 需求电压100 V时装置的输出电压

图6 需求电压160 V时装置的输出电压

表1 新型与现有应急操作电源的功能比较

2016-05-04；

2016-08-31。

徐春雷(1987-)，女，助理工程师，主要从事通信专业工作。

李 祥(1990-)，男，助理工程师，主要从事变电运维专业工作。

龚海峰(1983-)，男，助理工程师，主要从事变电运维专业工作。

赵 胤(1978-)，男，助理工程师，主要从事变电运维专业工作。