110 kV車載移動變電站設(shè)計及實際應(yīng)用研究

摘

要：詳細(xì)介紹了110kV移動變電站的原理及設(shè)計，從工程應(yīng)用的角度分析了移動變電站設(shè)計難點及使用問題，探究了移動變電站的應(yīng)用前景，對今后移動變電站設(shè)計和運維工作有良好的借鑒意義。關(guān)鍵詞：110kV車載移動變電站；可插拔式電纜；臨時變電站

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引言移動變電站是安裝在移動車載平臺上具有完整變電站配置的變電站。只要在有電源的合適地點，施工人員就可以在極少工作量的情況下，在極短的時間內(nèi)完成移動變電站的連接。車載移動變電站具有裝備整體性好、機(jī)動靈活、布設(shè)快速等一系列優(yōu)點。目前，移動變電站設(shè)計的關(guān)鍵與難點在于：（1）車載高壓配電裝置緊湊化布置；（2）主變壓器及出線套管緊湊化布置及輕載減重方法；（3）中壓配電裝置車載布置及饋線快速出線連接技術(shù)；（4）繼電保護(hù)、自動化、通信設(shè)備等數(shù)字集成化技術(shù)。本文以一實際工程設(shè)計項目為例，對其設(shè)計難點及應(yīng)用前景進(jìn)行探討分析。1

110kV車載移動變電站設(shè)計廣東江門供電局“110kV車載移動變電站應(yīng)用技術(shù)研究工程”項目，內(nèi)容為建設(shè)一個包含110kV高壓開關(guān)電器模塊、容量40MVA變壓器模塊、車載配電及智能保護(hù)監(jiān)控集裝箱模塊的車載移動變電站，配備完整的智能保護(hù)、智能監(jiān)測、無線/有線通信、遠(yuǎn)動、交直流電源等設(shè)備。為滿足道路運輸對車輛尺寸的要求，項目采用三車方案：（1）高壓開關(guān)組合電器；（2）主變壓器；（3）中壓開關(guān)和二次系統(tǒng)集裝箱。三者分別安裝在掛車上運輸。1.1

110kV移動變電站總體布置方案110kV車載移動式變電站由三車組成，高壓變電車布置110kVHGIS、匯控柜、電纜走線槽及相關(guān)電纜線盤等裝置。主變車布置主變及端子箱。中壓配電車的前半部分布置10kV開關(guān)柜、站用變等裝置，中壓配電車的后半部分布置二次設(shè)備。布置方案如圖1所示。1.2

電氣主接線主接線根據(jù)規(guī)模采用簡單的型式，110kV采用線變組接線，10kV采用單母線接線，按5回10kV出線。移動變電站主要用于應(yīng)急，負(fù)荷相對少，可考慮不配置無功補償裝置。1.3

主要設(shè)備配置110kV車載變電站部分參數(shù)如下：（1）設(shè)備外絕緣及導(dǎo)線選擇：本工程電氣設(shè)備外絕緣按E級考慮。（2）變壓器選擇：主變壓器采用容量為40MVA的油浸有載調(diào)壓全絕緣變壓器。電壓等級：（110±8）×2.5%/10.5kV，阻抗電壓百分比：Uk%=14%，接線組別：YN，d11。（3）110kV配電設(shè)備：采用戶外HGIS設(shè)備。（4）10kV成套開關(guān)柜：采用緊湊型小型化箱型固定柜，柜中配真空斷路器。1.4

電氣二次部分二次系統(tǒng)布置110kV主變保護(hù)測控屏、對時遠(yuǎn)動屏、監(jiān)控主機(jī)及通信屏、蓄電池屏、預(yù)制電纜轉(zhuǎn)接屏、智能系統(tǒng)輔助屏、一體化交直流系統(tǒng)屏I、II共8面屏。1.4.1

繼保自動化設(shè)備110kV變壓器保護(hù)配置獨立的電氣主保護(hù)、非電量保護(hù)及各側(cè)后備保護(hù)。10kV線路采用保護(hù)測控一體化裝置。該站不配置故障錄波屏，采用帶保信子站功能的集成智能遠(yuǎn)動機(jī)，配置網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)設(shè)備。全站設(shè)備采用B碼對時，由單套時間同步系統(tǒng)設(shè)備提供。1.4.2

監(jiān)控系統(tǒng)110kV移動變電車設(shè)置一套分層分布集中組屏的變電站綜合自動化系統(tǒng)，采用IEC61850通信規(guī)約。全站按無人值班要求，由微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)作為主要的控制手段?？刂品绞絽⒄粘Ｒ?guī)110kV變電站控制方式。根據(jù)工程規(guī)模，綜自系統(tǒng)設(shè)備緊湊配置。1.4.3

交直流系統(tǒng)110kV車載移動式變電站采用交直流一體化系統(tǒng)。站用電系統(tǒng)采用單母線接線，由1臺站用變獲得380V電源，現(xiàn)場1路交流電分別經(jīng)電纜引入一體化交直流屏，并設(shè)互投功能。1.4.4

智能輔助控制系統(tǒng)站內(nèi)配置一套智能輔助控制系統(tǒng)，實現(xiàn)視頻監(jiān)視、消防報警、照明通風(fēng)等系統(tǒng)的智能聯(lián)動控制，同時對車輛運輸時的振動、噪聲進(jìn)行全過程記錄。1.5

線路部分110kV電源進(jìn)線采用架空接入方式，與電源架空線路對接。當(dāng)現(xiàn)場條件不能實現(xiàn)架空接入方式時，需要采用電纜敷設(shè)方式接入現(xiàn)有的110kV架空線路，電纜線路兩側(cè)采用引線經(jīng)避雷器接入電纜頭，電纜終端頭采用支架或支柱進(jìn)行固定。2

車載變電站設(shè)計及使用問題110kV移動變電站不僅在容量上達(dá)到一般變電站的要求，而且具有可移動性和快速裝配等優(yōu)點，在故障檢修中將發(fā)揮巨大作用。但相較傳統(tǒng)變電站，車載變電站這一模式在設(shè)計、使用以及運維上出現(xiàn)了新的問題。2.1

電纜的可插拔式快速連接由于車載變電站具備移動性，設(shè)備安裝在掛車上，掛上貨運車頭即可進(jìn)行運輸，相應(yīng)車載站內(nèi)設(shè)備電纜連接就不能像傳統(tǒng)變電站那樣采用固定的電纜接線模式。在快速連接及方便拆卸的要求下，采用可插拔式航空插頭來配置二次電纜及采用可插拔式柔性電纜配置10kV的電力電纜。前期設(shè)計好各廠家需要的航空插座及預(yù)制電纜頭后，只需固定好車體位置，控制電纜即可按照預(yù)制電纜編號進(jìn)行兩側(cè)拼接，大大提高了二次電纜接線的效率，減少現(xiàn)場接線錯誤的風(fēng)險，提高了系統(tǒng)的安全性。10kV開關(guān)柜出線則采用可插拔式柔性電纜，選擇高性能的柔性電纜不僅能滿足車載變電站不同情況下不同的連接方式，還能滿足減少重量及饋線快速出線連接的要求。2.2

移動變電站通信方式由于移動變電站沒有固定的站址，數(shù)據(jù)的通信存在問題。對應(yīng)不同的使用場地選擇不同的方案，可將使用場所分為站內(nèi)及野外場地兩種情況。站內(nèi)場地即用于常規(guī)變電站內(nèi)檢修及突發(fā)故障情況，野外場地即用于新增容量地區(qū)作為臨時變電站供電情況。站內(nèi)場地由于是在變電站內(nèi)，原站內(nèi)已配置完善的通信系統(tǒng)，可設(shè)置網(wǎng)線或光纖連接站內(nèi)通信系統(tǒng)進(jìn)行通信。野外場地則只能利用公網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線通信，此時要考慮網(wǎng)絡(luò)安全及保密問題，需要增加通信車輛配置無線通信系統(tǒng)。此外，在調(diào)度側(cè)，由于該變電站不是固定變電站，需要每次對變電站的調(diào)度方案重新設(shè)定，可以設(shè)置一個虛擬站來定義該車載站。但快速設(shè)定的方式還需在實際應(yīng)用時繼續(xù)探究。3

應(yīng)用前景110kV車載變電站可應(yīng)用于以下幾種情況：（1）檢修、突發(fā)故障時用于機(jī)動承轉(zhuǎn)負(fù)荷：在變電站技術(shù)改造需要停電，更換一/二次設(shè)備檢修需要替代供電，突發(fā)故障發(fā)生而原有設(shè)備短時難以修復(fù)時，移動變電站可以用于機(jī)動承轉(zhuǎn)負(fù)荷供電。（2）高負(fù)荷時緊急調(diào)度用于保供電：高負(fù)荷、供電容量不足時，移動變電站可緊急調(diào)度作為新增電源接入系統(tǒng)使用，緩解電力緊張狀況。（3）新增容量地區(qū)作為臨時變電站供電：新增供電容量地區(qū)，當(dāng)資金短缺、時間來不及、新建變電站不能及時規(guī)劃建設(shè)時，移動變電站可作為臨時變電站