110kV車載移動式變電站在銀川電網應用的可行性研究

摘要：為解決銀川市電網中的緊急情況及自然災害、高負荷季節供電容量不足、電網初級分配、大型建設項目臨時用電、維修現有變電站及電網建設項目審批發生延誤等對供電的要求，特引入車載移動變電站，對車載移動變電站在銀川電網實施的可行性方案進行探討。

關鍵詞：移動變電站；銀川；供電應急

作者簡介：許艷陽（1975-），女，寧夏銀川人，國網寧夏電力公司銀川供電公司，高級工程師，高級技師。（寧夏 銀川 750021）

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）33-0225-02

一、110kV車載移動式變電站項目研究背景及目的

隨著銀川市經濟建設的快速增長，大負荷用電用戶日益增多，負荷密度較快增長，特別是一些國家級大型活動、法定節假日、持續高溫或低溫天氣等對供電連續性、可靠性均提出了更高的要求。原有的變電站也正面臨著更新及技術改造，變電站更新改造所涉及到的一次設備改造率達到100%，所有二次設備都可能全部更換，工作量大，施工難度高，施工周期短。如采用達到城市電網常規容量及電壓等級的移動變電站配合改造，改造的時間就會大大縮短，也為實施整個變電站改造提供了方便。在完善電網結構，更新改造電氣設備，提高供電可靠性的前提下，配置可靠性高、體積小、機動性強、智能化、無人值守的移動變電站將成為保證電網安全運行的當務之急。移動式變電站能在災難發生后，迅速趕赴供電地點，接替土建供電所損壞的供電設備，給供電所提供一種替代性的選擇，20MVA的供電容量足夠滿足一個小型縣級市區域范圍內正常的供電，待土建供電站修復完畢后可將設備退出運行。當然，在一些需要臨時用電的場所，也可使用此設備，來滿足各類需要。移動變電站是“電力系統突發事件應急預案”重要的組成部分，當發生重大自然災害考慮啟動應急搶救預案時，移動變電站就是保障電力供應的首選。移動變電站具有非常好的靈活性及快速性，同時移動變電站在特殊時期具有極其重要的戰略意義。

二、銀川供電公司110kV車載移動變電站建設綜述

1.110kV移動變電站項目建設概述

銀川城區變電站作為城市供電的主要載體，其供電的可靠性直接關系到城區各類負荷是否能正常可靠運行。隨著10kV配網系統的逐步建設，配網線路的互倒互帶功能雖然得到一定的加強，但在很多特殊情況下（主變大修需要停電一周、變電站增容改造需要停電一個月、110kV主變間隔對應設備如斷路器損壞需要停運變壓器一周以上時間等）均會影響供電可靠性，這些情況的發生直接會影響到銀川市供電的正常可靠運行。

為了提高銀川電網市區供電可靠性，確保大修、技改工作能順利開展，保證增容改造基建項目不影響重要用戶的正常用電，可通過便捷組合式智能化的110kV移動變電車的研制解決上述的各種問題。

移動變電站可以解決變電站內緊急和臨時突增性負荷，減少了因為變電內出線間隔不足而造成的緊急和臨時突增負荷無法供電；解決110kV變電站內單個變電設備或整個間隔設備故障、檢修、改造等特殊情況下供電負荷不夠的問題。

2.110kV移動變電站建設目標

為解決銀川電網的各類應急，可選擇由兩車四模塊（方案一）或三車四模塊（方案二）便捷靈活組合的110kV移動式變電站，其中兩車為：110kV變電車（以下簡稱1#車）和35kV及10kV箱式配電車（以下簡稱2#車）；四模塊為：110kV組合電器GIS模塊、110kV主變壓器模塊、10kV自動電容補償裝置模塊和35kV及10kV箱式配電裝置模塊。變電站所用的主變壓器、高壓開關、避雷器、中壓開關、智能化保護及監控系統、一體化電源等裝置均安裝到半掛式平板車上。各個變電設配置足夠、可靠的保護裝置，監控信號由有線方式和GPRS方式傳輸至需要的監控室（可以實現無人值守）。直流系統可利用有線電源和太陽能兩種模式進行充電。總體而言該110kV變電站組合靈活，便于運輸、安裝快捷、施工周期短，具有集成化程度高、體積小、占地少、選址靈活、運行使用方便及投資小、見效快等優點。

3.110kV車載移動變電站項目實施方案

（1）方案一：兩車四個模塊。

1）1#車（110kV變電車），包含一車三個模塊：145kV組合電器（HGIS）模塊（包含PT、CT及避雷器），其中避雷器單獨配置，不與組合電器集成一體化；110kV主變壓器模塊；10kV自動電容器補償置模塊；滿足道路要求的液壓組合式半掛車。

說明：系統僅配置了10kV側自動電容器補償裝置，考慮到移動變電站使用的特殊性，補償容量按照變壓器1/6容量配置；如果不配置自動電容補償裝置，可以將此模塊配置為10kV與35kV電纜盤，用于兩個車之間的電纜連接；考慮使用及運輸方便，145kV HGIS 模塊可以與變壓器模塊分離單獨使用。

2）2#車（35kV及10kV箱式配電車），包含一車一模塊：10kV與35kV配電開關柜模塊（10kV按照1路進線、5路出線設計；35kV按照1路進線、2路出線設計）；站用變壓器、PT、交直流一體化電源系統、綜合自動化測量、控制及保護系統；集裝箱；滿足道路要求的普通半掛車。

（2）方案二：三車四個模塊。

1）1#車（145kV組合電器HGIS），包含一車一個模塊，其中組合電器可以采用HGIS模塊和GIS模塊：145kV 組合電器（HGIS）模塊（包含PT、CT及避雷器），其中避雷器單獨配置，不與組合電器集成一體化；145kV 組合電器（GIS）模塊（包含PT、CT及避雷器），其中避雷器與組合電器集成一體化，組合電器進線與出線均采用環氧樹脂干式套管結構；滿足道路要求的普通半掛車。

2）2#車（110kV主變壓器車），包含一車兩個模塊：110kV主變壓器模塊；10kV自動電容器補償置模塊；滿足道路要求的普通半掛車。

說明：系統僅配置了10kV側自動電容器補償裝置，考慮到移動變電站使用的特殊性，補償容量按照變壓器1/6容量配置；如果不配置自動電容補償裝置，可以將此模塊配置為10kV與35kV電纜盤，用于兩個車之間的電纜連接。

3）3#車（35kV及10kV箱式配電車），包含一車一模塊：10kV與35kV配電開關柜模塊（10kV按照1路進線、5路出線設計；35kV按照1路進線、2路出線設計）；站用變壓器、PT、交直流一體化電源系統、綜合自動化測量、控制及保護系統；集裝箱；滿足道路要求的普通半掛車。

4.110kV車載移動變電站電氣主接線

（1）110kV側。擬建的移動變電站按照終端負荷變電站考慮，110kV側采用線路-變壓器組接線方式，一回110kV進線，1臺20MVA三繞組主變壓器。

HGIS或GIS從110kV電網取電，經避雷器、高壓隔離開關由變壓器將110kV變為35kV及10.5kV。變壓器車上裝有油色譜在線檢測裝置，檢測變壓器的運行狀態；主變本體配置本體智能終端，完成主變非電量保護功能以及主變檔位、溫度采集和遙調控制。本體非電量保護跳閘采用電纜直跳各側斷路器方式。系統配置自動電容補償裝置，自動補償負荷無功功率，用于提高負荷功率因數，降低網損，高效節能，抑制系統諧波，減少無功電流，節省變壓器增容費用，穩定電壓。

（2）35kV及10kV側。10kV側采用單母線接線方式，安裝1路進線5路10kV出線；35kV側采用單母線接線方式，安裝1路進線2路出線；配置1臺站用變（50kVA/38.5/10.5/0.4kV），1組PT（35kV及10kV）。將變壓器車輸出的38.5kV與10.5kV的電源通過柔性電纜連接至開關柜分成2路（35kV）與5路（10kV）出線供下一級配電用戶使用。35kV及10kV線路配置保護測控裝置，裝置集成保護、測控、錄波、開入開出功能。保護裝置下放安裝于開關柜。

采用基于IEC61850標準，一次設備+智能終端技術的智能化變電站技術；將變電站自動化系統按照三層設備、二級網絡結構的方式，實現變電站信息化、自動化和互動化。監控系統集成工程師站、五防一體化、程序化控制、小電流接地選線、故障錄波等功能，實現智能變電站信息平臺統一化和功能集成化。

智能告警及分析決策系統，主要根據告警信號的重要性對告警進行分類處理和專家推理，使運行監控人員能夠快速地抓住事故重點、及時有效地采取處理方案，提高事故異常處理的準確性和快速性，保障電網安全運行。

遠方監控具備有線和無線兩種接入功能。利用GPRS傳輸信號，在固定的監控室，只需要一個接收信號的Modem配備一臺電腦就可以隨時隨地監控便捷組合式智能110kV變電車運行情況，也可實現多處監控同一變電站的功能，達到了監控的靈活性、可靠性。

110kV組合電器GIS模塊、110kV主變壓器模塊和10kV箱式配電裝置模塊可以拆分，實現替換使用的多樣性、靈活性。可應對多種使用要求：單獨替換需檢修的GIS；單獨替換需檢修的變壓器；整體替換需檢修的110kV間隔和變壓器；單獨替換需檢修的10kV配電室；整體替換整個變電站，承載關鍵負荷。

便捷組合式智能110kV變電車是工廠已設計好的最佳解決方案，不需要額外的建設工作。

5.110kV車載移動變電站推廣后的直接和間接效益

（1）直接效益。

1）經濟效益：項目實施后，便捷組合式智能110kV變電車節省了征地、土建、設備安裝等資金投入，可在多種情況下使用，可重復使用，節省了變電站的建設資金。該便捷組合式智能110kV變電車解決了負荷轉移、負荷損失等問題，避免造成供電負荷損失（以一臺常規110kV/20MVA變電站為例，1臺變壓器故障無法轉出負荷為1.5萬kW，停運一周，則負荷損失為252萬kW·h）。

2）社會效益：提高了電網的可靠供電，特別是城區負荷的可靠供電，獲得的社會效益是不言而喻的。

（2）間接效益。避免了基建工作的開展，有效降低施工過程的安全風險；可以緊急、快速提供用電負荷。

三、研究的技術關鍵與難點

1.車載110kV主變壓器及145kV組合電器尺寸和重量限制

根據國家道路交通法規和銀川市變電站具體交通狀況，兩輛車的主要尺寸及初步參數要求如下表1所示。

表1 兩輛車的主要尺寸及初步參數要求

序號 名 稱單位尺寸要求備注

1110kV變電車身，不包含車頭，含移動式110kV組合電器GIS模塊、移動式110kV變壓器模塊、10kV自動電容補償系統及組合式液壓半掛車等（長×寬×高） 米（7+9）×3.00

×4.5總重（含組合式半掛車）≤94t：變壓器重≤56t；HGIS重≤5t；補償電容器≤4t；其他設備≤2t；半掛車自重≤27t

210kV箱式開關站配電車（長×寬×高）米9.0×2.5

×4.5含半掛車總重≤20t

根據此要求，可選用如下表2所示主要設備。

表2 所選主要設備

序號名稱型號單位數量備注

1145kV組合電器145kV，3150A，40kA

內配：三相電壓互感器、電流互感器、斷路器、隔離刀閘、接地刀閘等臺1設備整體充氣運輸，寬度小于等于3.0m，高度小于等于3.4m，長度小于等于5m；可選用西門子杭州SM2 145kV產品滿足要求

2主變壓器SSZ-20000/110

110±8*1.25%/38.5/10.5kV

Ud：HV-MV10.5%，HV-LV17.5%，MV-LV6.5%；

YNyn0d11臺1特殊制造，主變整體充油運輸，寬度小于等于3m，高度小于等于3.4m，長度6m

2.車載設備在運輸中要防震和防止加速度過大

各類配電裝置與掛車的連接采用螺栓連接，設專用連接底座并配備防震墊。連接點強度要夠大，保證設備在10g加速度下不發生變形或損害，并能做到多次安裝和拆卸。110kV變電車配備運輸中的防震設施，各配電裝置和變壓器在運輸中當沖撞加速度不大于3g時，應無任何松動、位移和損壞。

變壓器與掛車之間采用必要的防震措施，可在變壓器與掛車之間增加抗老化膠墊，在螺栓連接點增加防震膠墊（減震彈簧或優于招標文件的其他減震措施）等等。所有套管，包括GIS和變壓器出線套管，均采用硅橡膠式，滿足防震要求。

3.運輸轉彎半徑的限制

變電車整車車身采用優質鋼材、先進的技術、嚴格的生產制造而成。整車結構合理、性能可靠、操作簡便、外型美觀，并且在需要時可分離成兩車使用，即變壓器車+GIS車。兩車具有快速分離和組合的連接方式，分離和組合時保證車上設備不受任何影響，不拆卸車上設備，不出現大的振動和碰撞等等。

整個便捷組合式智能110kV變電車可分為3輛車分開運輸，可大大減少轉彎半徑。

4.現場配電線路的連接問題

針對不同變電站現場狀況，110kV側建議采用架空線搭接，10kV側配電側采用插拔式電纜出線，電纜另外一端可以直接連接至10kV側母排。

5.便捷組合式智能110kV變電車220V供電系統及UPS的優化設計

便捷組合式智能110kV變電車配備鋰電池直流屏，在車頂采用太陽能板，在閑置時對電池充電，防止電池空電損壞。

6.繼電保護優化配備

采用基于IEC61850標準，一次設備+智能終端技術的智能化變電站技術；將變電站自動化系統按照三層設備、二級網絡結構的方式，實現變電站信息化、自動化和互動化。監控系統集成工程師站、五防一體化、程序化控制、小電流接地選線、故障錄波等功能，實現智能變電站信息平臺統一化和功能集成化。智能變電站還需要智能告警及分析決策系統，主要根據告警信號的重要性對告警進行分類處理和專家推理，使運行監控人員能夠快速地抓住事故重點、及時有效地采取處理方案，提高事故異常處理的準確性和快速性，保障電網安全運行。