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突出優點，但投資較大，運行維護也較復雜。
②整流操作電源，目前應用最為廣泛，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，具有簡單經濟、便于運行維護的突出優點，在小型變電所中應用很廣。
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、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行其跳、合閘的功能。
③其電流類別應與二次回路中控制、保護裝置的電流類別要求相適應。
④盡可能簡單經濟，便于運行維護。
3、對用作直流電源的蓄電池組要求
①由浮充電設備引起的波紋系數不應大于5％。
②電壓允許波動應控制在額定電壓的5％范圍內。
③放電末期直流母線電壓下限不應低于額定電壓的85％，充電后期直流母線電壓上限不應高于額定電壓的115％。
4、對用作直流電源的交流整流電源要求
①在最大負荷時保護裝置動作直流母線電壓不應低于額定電壓的80％，最高電壓不應超過額定電壓的115％，并應采取穩壓、限幅和濾波的措施。電壓波動應控制在額定電壓的5％范圍內，波紋系數不應大于5％。
②當采用復式整流時，應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，電力設備和線路應具有可靠的遠后備保護，在失去交流電源情況下，當有幾套保護同時動作時，或在其它情況下消耗直流能量最大時，應保證保護與斷路器可靠動作，同一廠所的電源儲能電容的組數應與保護的級數相適應。
5、對交流操作電源的要求
①當采用交流操作的保護裝置時，短路保護可通過被保護元件的電流互感器取得操作電源。
②變壓器的瓦期保護和中性點非直接接地電力網的接地保護，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的二次側處于開路狀態，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；②用以減輕電流互感器TA1、TA2的二次負載阻抗（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，結線較復雜，使用的電器較多，且靈敏度較低，現已為“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"的交流操作方式的突出優點在于結線簡單，省去了中間電流互感器，提高了保護靈敏度。但這種原理結線不夠完善，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致斷路器誤跳閘。為此，實際應用的電路如圖2-3b所示。這種方式在現代企業供電系統中廣泛應用。
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，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"先合后斷轉換觸點"，否則，不僅不起保護作用，而且將造成電流互感器二次側帶負荷開路，這是不允許的。
如圖2-4所示。由預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、鉛酸蓄電池的結構性能
鉛酸蓄電池的正極板為二氧化鉛（PbO2）,負極板為鉛（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數據可查有關廠家資料。
放電的化學反應式為
　　　　　　　　Pb PbO2 2H2SO4　　　2PbSO4 2H2O　
充電的化學反應式為
　　　　　　　　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，即使不帶負荷，隨著時間的增長也會耗去一部分電量，這稱為“自放電現象”。鉛酸蓄電池一晝夜可因此耗去0.5％～1％的容量。
為了彌補自放電損耗，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）單母線直流系統結線圖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原理結線。它采用一套硅整流設備兼作蓄電池充電及浮充電電源，并選用手動端電池調整器SA。該系統具有以下特點
①設有專用直流合閘小母線，以保證變電所內斷路器遠距離合閘的電壓要求
②正常運行時浮充電設備可以對全部蓄電池進行浮充電，其電流通路如圖2-7b所示
③利用手動端電池調整器SA的充電手柄作為合閘母線的電壓調整手柄
（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按事故狀態下持續放電容量選擇
　　　　　　　　　　　　　Q=Krel(IL I`L)t
式中，IL為經常性直流負荷電流；I`L為事故狀態下增加的直流負荷電流；t為事故持續時間，一般取為1h；Krel為可靠系數，可取1.1
②按最大沖擊負荷電流選擇：
　　　　　　　　　　　　　IL.max=IL I`L Ion.max
式中，IL和I`L的含義如①：Ion.max為斷路器最大合閘電流
（3）蓄電池總臺數的確定
①蓄電池總臺數按下式確定
　　　　　　　　　　　　　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端電池指用來調節母線電壓的那些蓄電池，其臺數為
nend=n－no
　（4）充電設備和浮充電設備的選擇
①充電設備的充電電流按下式計算
　　　　　　　　　　　Ich=IL Ich.max
式中，IL為蓄電池組經常性直流負荷電流；Ich.max為蓄電池組最大充電電流，可取10h放電電流。
②充電設備的最高電壓按下式計算
　　　　　　　　　　　　　Uch=nUch.(max)
式中，n為蓄電池總臺數；Uch.(max)為單個蓄電池充電末期的最高電壓，取2.7V
③充電設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為蓄電池組經常性直流負荷電流；Idsc.pr為其自放電電流；QN為所用蓄電池的額定容量（A.h）
②浮充電設備的功率按下式計算
　　　　　　　　　　　　Pch.fl=UchIch.fl