变电站操作电源有关问题分析(提纲)

变电站操作电源有关问题分析(提纲)

1 变电站供电电源与操作电源

任何建筑物都需要有供电电源，变电站也不可能例外。变电站室内照明与办公用电以及开关柜柜内照明、除湿器等需要供电电源外，还需要由操作电源给断路器保护控制回路、信号回路、继电保护与监控装置供电，才能够保证变电站可靠运行。
为开关柜或配电间隔中的断路器、电动负荷开关与电动隔离开关操动机构储能的电源应称为储能电源，但习惯上称为合分闸电源；断路器、电动负荷开关与电动隔离开关合分闸操作回路电源称为保护与控制电源；反映断路器、负荷开关与各种隔离开关合分闸位置的信号回路，以及微机保护与监控装置信号输入回路电源称为信号电源；微机保护与监控装置本身需要的电压称为装置电源，上述储能（合分闸）回路、保护与控制回路、信号回路以及微机保护与监控装置需要的电源，总称为变电站操作电源。
开关柜柜内照明、除湿器以及变电站室内照明与办公用电等需要的电源，可靠性也有较高要求，但设计上与变电站操作电源还是有区别的。

2 变电站供电电源设计

1）变电站的供电电源需要设计两路电源供电，大中型变电站可设计两台所用变，可由变压器低压侧取得220／380V电源时，可设计一台所用变。小型变电站一般由变压器低压侧取得220／380V电源，同时可选用容量为400VA以上的电压互感器，经过容量为400VA以上的100／220V升压变压器升压后作为操作电源。
2）变电站操作电源可靠性要求非常高，需要单独设计。开关柜柜内照明、除湿器以及变电站室内照明与办公用电等电源；当变电站在某一建筑物内部时，可以与建筑物内部备用电源统一考虑；当变电站为独立建筑物时，供电电源由所用变引出后，需要备用电源时宜另行设计，否则会增加操作电源的容量与投资，也会影响到操作电源的可靠性。
3）直流电源有关技术指标
（1）国家标准《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB／T14285－2006）第6.3.1条规定：继电保护和安全自动装置的直流电源，电压纹波系数应不大于2%，最低电压不低于额定电压的85%，最高电压不高于额定电压的110%。第6.1.5条c）规定：操作回路在最大负荷时，电源引出端到断路器分、合闸线圈的电压降不应超过额定电压的10%，这里可能是针对户外变电站而言。
（2）国家标准《电力装置的继电保护和安全自动装置设计规范》（GB／T50062－2008）第15.3.1条规定：继电保护和安全自动装置应由可靠的直流电源装置（系统）供电。直流母线电压允许波动范围为85～110%，纹波系数应不大于1%。电压允许波动范围与《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB／T14285－2006）要求相同，纹波系数要求比其大于1%。
断路器产品样本中，弹簧储能操动机构储能电动机的电压允许波动范围为85～120%，功率为50～300W，储能时间为6～8s，所以属于短时运行负荷。为保证事故跳闸的可靠性，合分闸闸线圈的电压允许波动范围为65～120%，电流为3～5A，合分闸时间20～50ms，属于瞬时性负荷。信号灯（每个0.5～1W）与微机保护与监控装置供电电源（每个5～10W）属于长期运行负荷。
4）操作电源交流输入电源的切换问题
操作电源一般都设计两路交流输入电源，是否需要自动切换需要展开讨论。自动切换需要设计两个接触器或中间继电器进行切换，其中一个经常带电运行，发生损坏的情况时有发生。由于有蓄电池作为后备，有中央信号系统的变电站可以设计为人工手动切换，但二者需要有连锁，防止同时合闸。操作电源电流不超过5A时，可以采用转换开关进行切换。

3 变电站操作电源可靠性要求

变电站操作电源消失后，除永磁操动机构外，可以人工手动储能与进行合分闸操作；但保护与监控装置就会停止运行，变电站就会在无继电保护情况下运行；此时一旦发生事故就会引起越级跳闸，不仅会造成全站停电，由于上一级继电保护作为后备保护都带有延时，所以断路器与变压器很容易被损坏，加大经济损失。所以变电站操作电源的可靠性必须保证，变电站负荷等级越高，操作电源的可靠性要求就越高。
4 变电站操作电源种类
1）变电站操作电源分为交流与直流两种，又分别称为交流操作与直流操作。
2）交流操作
交流操作的操作电源可直接取此所用变、变压器220／380V侧，或电压互感器（需要设计100／220V升压变压器）。由此可见交流操作电源简单、成本低但可靠性差，只能够用于无一二级负荷的中小型变电站。为保证发生事故时可靠跳闸，采取电容储能与利用电流脱扣器跳闸等。目前微机保护只能够通过跳闸线圈跳闸（分励脱扣），所以选用微机保护后，必须选用可靠的后备电源，目前一般选用UPS不间断电源作为后备电源。
3）直流操作
直流操作电源利用整流技术将AC220／380V交流电转换为DC220V、DC110V或DC48V直流电作为操作电源，同时配备相应电压等级的蓄电池，平时由AC220／380V交流电源通过整流后供电，并给蓄电池浮充电。AC220／380V交流电源断电后，自动而且无延时（又称为无扰动）切换到由蓄电池供电，所以其供电可靠性非常高，广泛应用于可靠性要求高的变电站。但目前直流屏存在价格高以及蓄电池寿命短、需要定期充放电活化与检测困难等问题。

5 变电站操作电源电压等级选择

1）由于UPS不间断电源的标准输出电压为AC220V，所以交流操作电源电压应选用AC220V，如果选用AC110V，就要选用输出电压为AC110V的非标准UPS不间断电源，会给订货与日后维护造成不必要的麻烦。
2) 直流操作电源电压有DC220V、DC110V与DC48V三种。DC220V与DC110V广泛应用于各种变电站，其中电磁操作机构由于合闸电流大，应采用DC220V。弹簧储能操动机构与永磁操动机构采用直流操作时，应选用DC110V电压等级。国家建筑标准设计图集D203－1～2《变配电所二次接线》说明中已经提出采用弹簧储能操动机构后，直流操作应优先选用DC110V电压等级，但并没有引起大家的重视。DC48V主要用于有配电网自动化的环网柜与箱式变压器。

6 变电站操作电源容量选择

1）变电站操作电源容量选择目前有关电气设计规范与设计规程中还没有作出明确规定，这就给变电站操作电源设计带来一定困难。
2）交流操作
原中国航空工业规划设计研究院组编的《工业与民用建筑配电设计手册》第八章 变电所二次回路，第一节 变、配电所常用操作电源，二 交流操作电源（408页）中提出交流操作电源采用UPS不间断电源后，继电保护就可以采用分励脱扣线圈（跳闸线圈）来跳闸，不再采用电流脱扣器线圈（跳闸线圈）来跳闸，从而免去继电器强力切换接点容量校验和电流脱扣器线圈动作可靠性校验两项特殊的继电保护整定计算。UPS不间断电源容量不宜超过3kVA，中小型变电站一般选用1kVA。
3）直流操作
（1）直流操作电源的容量除输出功率外，还有一个蓄电池容量问题。现在许多设计者只注意直流屏的蓄电池容量（Ah数），输出功率为外部交流电源供电时整流电源（新产品为开关电源模块）的输出功率，还考虑外部交流电源断电后，由蓄电池供电时，蓄电池的输出功率与供电时间，供电时间决定于蓄电池的容量（Ah数）。
（2）直流操作电源的输出功率按照变电站所有长期运行负荷的1.2～1.5倍来选择，并考虑1～2个短期运行负荷，瞬时性负荷由于允许电压降低到65%，可以不考虑。
（3）我院组编的《工业与民用配电设计手册》（第三版）第八章 变电所二次回路，第一节 变、配电所常用操作电源，一 直流操作电源（389页）中对直流负荷计算有比较详细介绍，目前可以作为直流操作电源容量选择的参考。

7 变电站操作电源设计时需要展开讨论的问题

1）交流操作与直流操作的问题
变电站采用微机保护与监控后，是否还采用交流操作一直是需要大家展开讨论的一个问题。交流操作中，继电保护采用电流脱扣器时，继电保护就可以不考虑备用电源；而采用微机保护与监控后，继电保护通过分励线圈跳闸，监控需要遥控合分闸，操作电源与装置电源消失，保护与监控能够就会消失，就必须考虑备用电源。微机保护可以可以通提高继电保护功能，监控可以提高变电站自动化水平，所以一些小型变电站也开始采用微机保护与监控，由于直流操作需要采用直流屏，其容量大价格就高，这样出现如何选择操作电源的问题。
目前交流操作都选用UPS不间断电源作为后备电源。按照有关规定变电站UPS电源应采用在线式，但在线式UPS电源价格高，许多设计就采用后备式UPS电源。另外UPS电源不适合电感性负载，所以交流电源屏设计时只好将弹簧储能电源（合分闸电源）直接引出，不经过UPS电源。如果能够开发出容量小价格低的直流电源，需要微机保护与监控的变电站就可以直接选用直流操作，因为交流操作信号回路干扰大，有些微机保护与监控装置信号输入回路还不能够采用交流电源。
2）交流操作UPS电源有关问题
在线式UPS电源价格高，后备式UPS电源价格虽然低一些但可靠性差，而且UPS电源都不宜带感性负载，UPS电源容量按照kVA计算，后备电源投入运行的时间按照全负荷情况下允许运行的时间计算，一般有15与30分钟以及1与3小时等。所以UPS电源不十分适用于作为变电站操作电源。所以开发容量小价格低的直流电源，对于推广变电站微机保护与监控，提高变电站自动化水平还是有一定意义的。
3）直流操作电源电压等级选择问题
由于目前蓄电池只能够串联，还不能够并联，直流屏内的蓄电池都是串联。例如38Ah直流屏，如果操作电压为DC220V，考虑到浮充电的需要，就需要选用20节电压为12V的38Ah蓄电池，形成C240V电压作为弹簧储能电源（又称为合分闸电源，简称合母），然后经过降压模块形成DC220V电压作为控制与信号及保护与监控装置电源（简称控母）。
如果直流操作选用DC110V电压，同样为38AH的直流屏，只需要10节电压为12V蓄电池串联。形成DC120V电压作为弹簧储能电源，然后经过降压模块形成DC110V电压作为控制与信号电源，这样直流屏的价格就可以降低。
由于弹簧储能操动机构的储能电动机与合分闸线圈功率都比较小，储能电动机最大为600W，随着节能技术的推广，现在一般只有几十瓦；合分闸线圈电流一般都小于5A,，而且都是瞬时工作，虽然电压降低一半，相同功率情况下负载电流会增加一倍，但增加的绝对值并不大。永磁操动机构的储能与合分闸电流更小，一般都小于0.5A，操作电源更应该选用110V电压。
经过各种技术交流与有关杂志不断宣传，直流操作电源采用110V电压的意义逐步被大家认可，但还需要继续做好宣传推广工作。
直流DC48V电压也是操作电源的国家标准电压中的一种，过去在弱电集控中都采用直流DC48V电压，现在配电网自动化中环网柜与箱式变压器的监控电源还采用直流DC48V电压。采用直流DC48V电压给直流电源确实给操作电源带来许多好处，也会有较大的社会与经济效益，但在变电站操作电源中推广，储能与合分闸电源的电压等级就要采用DC48V，要推广还有较大困难。
4）直流操作电源蓄电池容量（Ah数）与额定电压有关问题
（1）直流屏蓄电池容量计算
直流屏的蓄电池容量一般都用安时数（Ah数）表示，时数（Ah数）需要根据变电站操作电源所带负荷大小与允许交流电源停电的时间来确定。现在有关电气设计规范、电气技术规程与电气设计手册还没有比较明确的规定。《工业与民用建筑配电设计手册》第八章的第一节操作电源负荷计算中，提出的最大事故时间按照两个小时计算。这就给直流屏蓄电池容量计算带来一些困难。
（2）直流屏蓄电池安时数（Ah数）与额定电压
蓄电池在出厂时已经标注安时数（Ah数）与额定电压等参数，但安时数（Ah数）与额定电压还有许多内容。安时数（Ah数）实际上是10h放电率标称容量，对于标注为38Ah的蓄电池，容量为38／10＝3.8A放电电流，放电时间为10h。除额定电压外还有浮充电电压、放电初期保持的电压与放电末期保持的电压。蓄电池串联连接时安时数（Ah数）必须相同，蓄电池串联连接时额定电源必须相同。
（3）直流屏输出电压
直流屏输出电压有DC110V与DC220V两种。免维护蓄电池组每节额定电压为DC12V，现有直流屏蓄电池均采用串联连接，直流屏输出电压为DC110V时，考虑到从浮充电电压到放电初期保持电压的电压降低，需要额定电压为DC12V的免维护蓄电池组10节（10×12＝120V）。直流屏输出电压为DC220V时，考虑到从浮充电电压到放电初期保持电压的电压降低，需要额定电压为DC12V的免维护蓄电池组20节（20×12＝240V）。DC240V只能够作为储能电源，需要通过降压模块降低到DC220V作为控制、信号与微机保护与监控装置电源。
蓄电池串联连接如果有一节内阻变大，就会引起发热增加，发热增加又会引起内阻，结果就会造成这一节蓄电池故障，由于是串联连接，一旦有一节蓄电池故障，就会影响到整个直流屏蓄电池供电的可靠性。现在变电站操作电源负荷随着一次与二次设备新产品的出现越来越小，所以变电站操作电源设计时应优先选用DC110V额定电压。现在有一种并联输出的直流电源新产品，只将两节蓄电池串联，然后采用直流升压技术，将电压提高到DC110V或DC220V，直流电源蓄电池容量通过蓄电池组并联解决。这样更大限度的减小一节蓄电池故障对整个直流屏蓄电池供电的可靠性的影响，此时变电站操作电源设计时也应优先选用DC110V额定电压。
（4）采用直流升压的直流电源蓄电工作时间计算
有些直流电源是采用直流升压的方案，其优点是可减少蓄电池串联数量，可提高操作电源的可靠性，但直流屏容量也随之减小，用于操作电源负荷小中小型变电站还是可以的。如何确定蓄电池容量与直流屏容量的换算需要展开讨论。
假设一组由两节额定容量为20 Ah与额定电压为12V的蓄电池串联后，再经过升压到DC110V，如果操作电源负荷为100W，直流电源蓄电工作时间应为：
｛2×〔20 Ah×12V〕｝／100W＝｛2×〔20 A×1h×12V〕｝／100W
＝｛2×〔20 A×12V〕×1h｝／100W
＝｛2×〔240W〕×1H｝／100W
＝480 W〕×1H／100W＝4.8h
如果直流屏输出电压为DC110V，负荷功率为100W时，负荷电流为：
100W／110V＝0.91A，如果负荷功率小于100W，直流电源蓄电工作时间就会大于4.8h。
以上换算只是定性估算，实际计算时需要根据蓄电池容量换算系数进行换算，容量换算系数为给定终止电压值下蓄电池放电电流与蓄电池10h放电率标称容量的比值。
5）变电站操作电源负荷计算有关问题
（1）直流操作电源蓄电池容量（Ah）
直流操作电源蓄电池工作时间取决于蓄电池容量（Ah）与所带的负载大小，蓄电池容量（Ah）不仅直接关系到直流屏的造价，蓄电池数量过多还增加了操作电源的故障率。随着变电站二次设备功能的不断改进，所消耗的功率也在不断降低，如何比较准确的计算变电站操作电源负荷，合理选择直流电源容量需要大家展开讨论。
（2）变电站操作电源负荷分类
变电站操作电源负荷分为长期运行负荷、短期运行负荷与瞬时运行负荷三类。
（3）长期运行负荷
变电站操作电源长期运行负荷包括各种指示信号灯与微机保护与监控装置用电。指示信号灯每个断路器包括合闸与分闸、手车运行与试验位置指示以及储能状况指示共计5个，但断路器合闸与分闸、手车运行与试验位置指示只有一种状态出现，所以信号灯可按照三个统计，微机保护与监控装置也可按照一统计。
现在信号灯均为半导体发光二极管节能型信号灯，半导体发光二极管信号灯产品样本与说明书中，一般只有工作电压没有工作电流，只能够根据半导体发光二极管工作电流确定为5～8mA，一般为四个发光二极管串联后再加限流电阻组成，对于DC220V与DC110V电压，限流电阻不同，但工作电流仍然为5～8mA，所以DC220V电压功耗为1.76W，DC110V电压功耗反而降低为0.8W。半导体发光二极管在电压为几十伏就可以工作，估计电源功耗一般不会＞1W，当然可以实际测量出其电源功耗，但是不一定能够选到有代表性的产品，不过也可以作为参考。
微机保护与监控装置每个断路器只有一种，新老产品电源功耗差别比较大。新的电子元器件功耗越来越小，电子元器件功耗大的老产品逐步被淘汰，另外有些微机保护与监控装置产品本身电源功耗表示也有一定问题，有些产品表示为＜5W，或＜10W，这就给变电站操作电源负荷统计的准确性带来一定困难。
微机保护与监控装置的电源功耗一般是根据装置内部的开关电源模块规格来估算。内部的开关电源模块输入电压为85～256V，输出为DC5V／1A与DC24V／0.2A。因此就估算为＜5W，或＜10W。DC5V供电给CPU与各种接口芯片以及液晶显示屏，液晶显示屏平时一直处于暗屏运行，可列入短期运行负荷，DC24V／0.2A供电给各种出口继电器，继电器只有在保护动作与需要报警时才动作，所以也应列入短期运行负荷。另外开关电源模块容量选择也一定裕度，作为长期运行负荷每个微机保护或监控装置电源功耗按照＜5W考虑还是可以的。当然可以实际测量出其电源功耗，但是不一定能够选到有代表性的产品，不过也可以作为参考。
高压真空接触器动作后，线圈一直处于吸合状态，应属于长期运行负荷，线圈吸合后保持功率比较大，吸合时起动功率更大，但吸合时起动功率可按照瞬时运行负荷计算。由于变电站设计中高压真空接触器采用的比较少，遇到时可以另行计算。
（4）短期运行负荷
断路器储能、电动负荷开关合闸都属于短期运行负荷，弹簧储能电动机功率老产品有的达到600W，现在新产品为几十瓦，可以按照＜100W考虑，永磁机构为电容器储能，储能电流只有几十个毫安，可以按照＜20W考虑，储能时间均＜10s。电动负荷开关合闸电流比较大一些，可以按照＜300W考虑，合闸时间＜10s。
一个变电站在自动重合闸与备用电源自投动作时，会出现自动合闸，但不会同时出现两个以上断路器同时合闸，人工或远方调度遥控合闸更不会出现两个以上断路器同时合闸。所以短期运行负荷可以按照两个断路器同时储能来考虑。
如果出现两个断路器同时储能，操作电源电压出现波动，只要操作电源电压保证不低压额定电压的85%就能够满足要求。
（5）瞬时运行负荷
断路器合分闸与负荷开关分闸都属于瞬时运行负荷。有些操动机构产品样本或说明书中合分闸线圈标注的是功率，直流为W，交流为kVA，有些操动机构产品样本或说明书中合分闸线圈标注的电流，一般＜3A，但没有强调不同额定电压下合分闸电流相同还是不相同，现在均为真空断路器，合分闸时机构动作时间很短，一般小于几十毫秒。这些都会给变电站操作电源瞬时运行负荷统计的准确性带来一定困难。
变电站出线如果发生短路事故继电保护动作后，万一断路器机构出现故障拒动，要由变电站电源进线断路器继电保护动作来跳闸，此时就会出现两个断路器同时分闸，所以变电站瞬时运行负荷可按照两个断路器同时分闸来考虑。

当瞬时运行负荷出现时，操作电源电压保证不低压额定电压的85%就能够满足要求。断路器合分闸的时间一般小于几十毫秒，但在发生断路器机构出现故障拒动，要等上一级继电保护动作跳闸，就要按照继电保护配合动作时间来考虑，一般为1s左右。此时操作电源电压应保证不低于额定电压的85%，为了保证事故跳闸的可靠性，跳闸线圈的最低允许电压为65%。
6）照明等其他用电负荷
变电站照明负荷宜与操作电源分开，因为照明负荷断电，变电站运行会受到影响，但不会引起或扩大事故，操作电源发生事故，就可能引起或扩大事故。照明负荷可以与建筑物内部的事故照明统一考虑，变电站为独立建筑物时，可以选用应急照明电源（EPS）或应急照明灯。变电站照明负荷宜与操作电源分开设计，就可以减小操作电源的容量，提高操作电压的可靠性，降低变电站的工程造价。
柜内照明只有开关柜检修时才使用，而且一般不同时使用，没有应急照明电源（EPS）时，也可以考虑由操作电源供电。
现在开关柜都有自动加热装置，实际上为除湿器，也叫凝露控制。当湿度大时空气中水分就多，温度低时就容易结露，使绝缘强度降低，自动加热后可以降低湿度，保证绝缘强度。开关柜在运行过程中带电导体会发热，所以除湿可能在停电时效果才好，虽然也需要备用电源，但不一定由操作电源供电。
7）直流操作电源容量（Ah）估算列举
（1）变电站操作电源负荷计算分析
按照我院组编的《工业与民用配电设计手册》（第三版）第八章 变电所二次回路，第一节变、配电所常用操作电源，一 直流操作电源（389页）提供的有关资料：
经常性负荷：信号灯与位置指示器每个为3～5W，光字牌每个为2×15W，继电器每个为5～7W，微机保护装置每个为80W。
采用微机保护后，光字牌与继电器可以不考虑，每路进出线只考虑合分闸状态、手车运行与试验位置状态以及储能状态三组信号灯，一个微机保护装置，如果变电站有20面高压开关柜，经常性负荷为：
20×（3×3＋80）W＝20×89＝1780W；
电压为110V时，电流 I＝1780／110＝16.18A，蓄电池容量为38Ah，交流电源停电后，蓄电池工作时间为：38 Ah／16.18A＝3.35h
但现在信号灯的功率消耗一般小于1W，微机保护装置的功率消耗一般小于10W，这样经常性负荷为：
20×（3×1＋10）W＝20×13＝260W；
电压为110V时，电流I＝260／110＝2.36A，蓄电池容量为38Ah，交流电源停电后，蓄电池工作时间为：38 Ah／2.36A＝16.10h；
二者相差还是比较大的。
现在有关电气设计规范与电气设计规程对交流电源停电后，直流电源蓄电池的工作时间都没有作出规定，只有我院组编的《工业与民用配电设计手册》（第三版）第八章 变电所二次回路，第一节中在计算蓄电池容量选择系数时，最大放电时间时间按照大于2h考虑。由于电磁操作合闸电流大于100A,所以直流屏蓄电池容量（Ah数）就要大于100Ah。采用弹簧储能操动机构后，合分闸与储能回路电流只有几个安培，直流屏蓄电池容量（Ah数）减小到多少，一直没有定论，过去一般选80或60Ah。经过一段讨论，再考虑到超过38Ah，直流屏就需要两面屏， 38Ah已经能够被大家认可。现在又出现了蓄电池容量（Ah数）较小的挂墙式直流电源。实际上变电站直流屏蓄电池容量（Ah数）根据负荷的可靠性等级与进出线数量还可以减小。减小到多少目前还没有明确的规范与规程作为依据，设计手册也没有作出规定，所以设计中只能够根据实际需要来确定。
（2）变电站操作电源负荷计算示例
现在估算两个断路器数量不同的变电站直流操作电源容量（Ah），供大家参考：
以有三个断路器的小型变电站为例：
信号灯的功率取于1W，微机保护装置的功率取5W，如果不考虑储能与合分闸时负荷，长期运行负荷为：
3×（3×1＋5）W＝3×8＝24W；
如果直流操作电源输出电压为DC110V时，按照蓄电池初始放电电压11V，二者电压之比为：
2×11／110＝0.2；
如果直流操作电源采用两节容量为7.5Ah、额定电压为12V的蓄电池串联，直流操作电源输出端的电压为DC110V，输出端的Ah为：
7.5×0.2Ah＝1.5 Ah，
直流操作电源负荷电流为：I＝24W／110V＝0.22A，
直流操作电源交流电源断电后，蓄电池供电时间为：1.5 Ah／0.22A. ＝6.82h
以有五个断路器的小型变电站为例：
信号灯的功率取于1W，微机保护装置的功率取5W，如果不考虑储能与合分闸时负荷，长期运行负荷为：
5×（3×1＋5）W＝5×8＝40W，
如果直流操作电源输出电压为DC110V时，按照蓄电池初始放电电压11V，二者电压之比为：
2×11／110＝0.2；
如果直流操作电源采用两节容量为20Ah、额定电压为12V的蓄电池串联，直流操作电源输出端的电压为DC110V，输出端的Ah为20×0.2Ah＝4.0 Ah.，
直流操作电源负荷电流为：I＝40W／110V＝0.36A，
直流操作电源交流电源断电后，蓄电池供电时间为：
4.0 Ah／0.36A. ＝11.11h
以有十个断路器的小型变电站为例：
信号灯的功率取于1W，微机保护装置的功率取5W，如果不考虑储能与合分闸时负荷，长期运行负荷为：
10×（3×1＋5）W＝10×8＝80W，
如果直流操作电源输出电压为DC110V时，按照蓄电池初始放电电压11V，二者电压之比为：
2×11／110＝0.2；
如果直流操作电源采用两节容量为38Ah、额定电压为12V的蓄电池串联，直流操作电源输出端的电压为DC110V，输出端的Ah为38×0.2Ah＝7.6 Ah.，
直流操作电源负荷电流为：I＝80W／110V＝0.73A，
直流操作电源交流电源断电后，蓄电池供电时间为：
7.6 Ah／0.73A. ＝10.41h

8 直流操作电源设计需要注意的几个问题

1）负荷开关合分闸控制
在环网柜与箱变中，目前一次系统采用高压熔断器加负荷开关接线方式还比较多。高压熔断器用于短路保护，负荷开关用于过负荷以及有配电网自动化时正常的遥控合分闸操作。
负荷开关合闸由电动机直接驱动，电流比较大，时间也比较长。要保证配电网自动化遥控合分闸操作的可靠性，操作电源的可靠性就要有保证，采用PUS不间断电源驱动为感性负荷的电动机，是不符合有关规定的，应选用可以驱动电动机感性负荷的直流或交流电源。
2）高压接触器控制
高压电动机需要频繁起动或要求正反转控制时，需要选用高压真空接触。接触器属于电保持，接触器线圈的起动电流比较大，一般为几百瓦；但起动后的保持电流比较小，一般只有几十瓦，计算直流操作电源负荷时应注意。

9 变电站操作电源发展方向

1）现有直流屏存在的问题
现有直流操作电源都为集中式，直流屏容量也比较大。操作电压系统一旦发生故障，整个变电站的继电保护与监控都会失灵，如果此时变电站发生事故，继电保护拒动，迫使上一级继电保护动作，就会造成全站停电，大中型变电站发生此类事故还会影响电力系统稳定运行。变电站方式事故后有时会引起操作电源故障，操作电源故障后又会引起非正常跳闸，变电站事故统计中由于操作电源引起的事故，占有较大比例，所以电力系统大中型变电站要求设计两台直流电源系统，在变电站电气设计与日后维护工作中都具有重要的地位。
现在直流屏蓄电池还为多个蓄电池串联，其中一个蓄电池内阻发生变化加大，就会影响蓄电池的出力，并会因为此蓄电池发热加速内阻变化，造成此蓄电池故障而引起整个操作电源故障。应引起大家注意，进行直流操作电源新产品开发。
2）小容量分布式直流操作电源新产品开发
现在变电站微机保护已经实现分布式结构，采用变电站综合自动化与数字化系统。如果能够开发出小容量分布式直流操作电源，变电站操作电源也可以向分布式结构，以减小操作电压故障造成的影响。
3）大中型变电站分布原则
大中型变电站可以按照不同电压等级设计操作电源，对于大型变压器等设备也可以设计专用的操作的电源，目前在变电站电气设计中采用分布式直流操作电源还有较大困难，可以在老站改造进行试验，取得一定经验后在逐步推广。
4）中小型变电站分布原则
中小型变电站可以将直流屏一分为二，安装在电压互感器或隔离柜内，这样也可以减小操作电源故障造成的影响。有些设计方案将操作电源分散安装于每个开关柜内，但造价增加太大，而且操作电源数量增加，发生故障的概率就会增加；另外只要有一个开关柜的操作电源发生故障，此开关柜出线发生事故时，就会引起越级跳闸；为此操作电源分散安装于设计方案还需要大家展开讨论。
上海有一家空压机厂家的空压机采用高压电动机拖动，设计院选用弹簧储能操动机构，由于起动频繁，当现场出现工艺设备故障需要紧急停车时，弹簧储能操动机构跳闸回路机械部分发生故障而无法跳闸，致使工艺设备故障扩大，造成几十万元经济损失。空压机厂家发函至各设计院要求今后设计采用高压真空接触器控制。高压真空接触器控制为但保持，断开控制电源就可以停机。但此时控制电源的可靠性就要求非常高，采用一对一的小型直流电源就比较合理。
5）蓄电池智能化管理
蓄电池必须定期进行充放电活化处理，应开发利用单片机技术进行自动与远程控制的充放电活化处理，以延长蓄电池的使用寿命。为了提高操作电源的可靠性，在发生单相一点接地时可以继续运行，操作电源都采用不接地运行方式，还可以开发利用单片机技术进行操作电源对地绝缘监视的研究。
6）蓄电池串联与并联
目前蓄电池还不允许并联运行，可以进行蓄电池组并联运行的研究，可以采用高压电容器保护测量不平衡电压或不平衡电流的方法，通过计算来监视每组蓄电池的运行状况，简化蓄电池检测电路。如果蓄电池组能够并联运行，一旦有一组蓄电池发生故障，另外一组蓄电池还可以继续工作，也可以提高操作电源的可靠性。

附录：有关蓄电池资料摘录
10小时放电率是指蓄电池按照10小时放电的设计，用规定的电流进行放电。容量可以用实际数值表示，也可以用相对值来表示。
放电容量的计算方法：等于蓄电池额定放电电流×实际放电时间（实际容量，单位Ah）。如果用相对容量表示，可以用实际容量÷标称容量×100%来表示。
例如，一个2V500Ah的电池，10小时率容量是500Ah。500Ah是电池的标称容量。额定放电电流是500/10＝50安培。
该电池假设进行容量放电测试，电池以50A放电，实际的放电持续时间是10.3小时，那么：蓄电池的实际容量＝50×10.3＝515Ah，
蓄电池的相对容量＝515÷500×100%＝103%
如标称6-FM-12（10HR）后面的10HR就是10小时率，其意义就是该电池在25度1个标准气压下，用1.2 安培放电持续时间10小时，终止电压为10.5V。
6-FM-20（10HR） 就是2安培放电持续10小时。
10H-rate： 0.1C 放电至F.V.（终止电压）=10.5V，T>10H为合格，C为电池容量，单位为AH。但是不能简单的用10小时率放电电流就是1/10=0.1这样子来算，因为10小时率为深度放电，容量损失可以忽略，而中、高率放电是有容损的，比如5H-rate的放电电流就是0.17C，3H-rate为0.25C，1H-rate为0.6C。
放电时间乘以放电电流就是十小时率容量了，除以标称容量得出的是相对容量多次重复可以验证cycle容量保存率。
12V是电瓶电压，20安时是电瓶容量，容量和电压没关系，电压可以相加，容量不能相加，因此是每个电瓶都是20安时 12v电瓶20安时是什么意思？
意思是：以12V的电压（应为初始放电电压，一般为额定电压12V的90%，终止放电电压一般为额定电压12V的75～80%），20A的电流放电，续航能力为1小时。
串联提高电压，但容量不变，并联增加容量，但电压不变。
12V是一个小电瓶电压，20安时是电瓶容量，容量和电压没关系，电压可以相加，容量不能相加，因此是每个电瓶都是20安时。
蓄电池组可以并联运行吗？
可以，并联增加蓄电池的容量。 回答者： 韩登宽 2008-10-10 07:39
可以。当然可以,当蓄电池并联的时候,要以相同电压相同容量的电池并联为宜,并联后,电压不变,容量相加。 回答者： yao_cfn 2008-10-10 13:54