預(yù)裝式移動智能開關(guān)站的研究和實(shí)踐

徐耀輝，朱英偉，錢肖

（國網(wǎng)浙江省電力公司金華供電公司，浙江金華321017）

預(yù)裝式移動智能開關(guān)站的研究和實(shí)踐

徐耀輝，朱英偉，錢肖

（國網(wǎng)浙江省電力公司金華供電公司，浙江金華321017）

為滿足某些地區(qū)或季節(jié)性急速增長的用電負(fù)荷，以及電網(wǎng)故障應(yīng)急、電網(wǎng)改造期間負(fù)荷轉(zhuǎn)供等特殊情況，需要行之有效的穩(wěn)定負(fù)荷轉(zhuǎn)供技術(shù)。預(yù)裝式移動智能開關(guān)站具有設(shè)備模塊化、預(yù)裝化、移動方便等特點(diǎn)，整體性好，運(yùn)行安全可靠，使用靈活。只要在有合適電源的地方，就可以較少的工作量、在較短時間里完成移動開關(guān)站的建設(shè)，以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)供，確保用戶不間斷供電。

預(yù)裝式；移動性；智能化；開關(guān)站

社會用電容量在某些地區(qū)或季節(jié)會出現(xiàn)臨時性的增長，如迎峰度夏（冬）期間負(fù)荷急劇上升、電網(wǎng)故障、變電站設(shè)備檢修導(dǎo)致主變壓器滿負(fù)荷或超負(fù)荷運(yùn)行等，都需要進(jìn)行負(fù)荷限制或臨時將負(fù)荷轉(zhuǎn)供。目前應(yīng)對此類情況的措施較少，大多數(shù)情況僅能進(jìn)行負(fù)荷限制或者通過調(diào)整檢修計劃來保供電。

國網(wǎng)金華供電公司根據(jù)多年的電網(wǎng)運(yùn)營、管理和建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，提出了構(gòu)建預(yù)裝式移動智能開關(guān)站（簡稱移動開關(guān)站）的設(shè)想，并研制了預(yù)裝式、模塊化、移動式的開關(guān)站，為局部變電站超載、電網(wǎng)故障應(yīng)急、檢修期間負(fù)荷轉(zhuǎn)供等提供技術(shù)解決方案。移動開關(guān)站占地面積小，可短期或長期提供負(fù)荷轉(zhuǎn)供解決方案，具有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

1 移動開關(guān)站的功能配置

移動開關(guān)站的可靠性和安全性必須滿足《電氣裝置安裝工程高壓電器施工及驗(yàn)收規(guī)范》[1]和《電氣裝置安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)及評定規(guī)程》[2]的相關(guān)要求，具有穩(wěn)定的負(fù)荷轉(zhuǎn)供技術(shù)。移動開關(guān)站分別由一次智能設(shè)備及在線監(jiān)測系統(tǒng)、移動式智能開關(guān)站的繼電保護(hù)及自動化系統(tǒng)、智能輔助設(shè)施及管理單元等組成。

一次智能設(shè)備由智能變壓器、智能高壓斷路器（開關(guān)柜）組成，開關(guān)柜采用氣體絕緣柜，一次主回路連接使用插拔式結(jié)構(gòu)。在線監(jiān)測系統(tǒng)由信號變送系統(tǒng)和信號采集、處理、診斷系統(tǒng)組成，通過兩者高度集成，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的實(shí)時監(jiān)控。

繼電保護(hù)及自動化系統(tǒng)和智能輔助設(shè)施及管理單元由繼電保護(hù)裝置、測控、遠(yuǎn)動、后臺、交換機(jī)、二次回路等構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)和設(shè)備的監(jiān)控。其結(jié)構(gòu)主要分為過程（設(shè)備）層、間隔層和站控層，各結(jié)構(gòu)模塊的組成和主要功能如下：

（1）過程（設(shè)備）層包含變壓器、斷路器、隔離/接地開關(guān)、電流/電壓互感器、避雷器及相應(yīng)的在線監(jiān)測系統(tǒng)。

（2）間隔層包含電量計量系統(tǒng)、電能質(zhì)量管理系統(tǒng)、故障錄波管理系統(tǒng)、儲能設(shè)備及管理系統(tǒng)、3G接口設(shè)備及終端管理系統(tǒng)、繼電保護(hù)系統(tǒng)和測控裝置。

（3）站控層設(shè)備主要包括主機(jī)兼操作員工作站、遠(yuǎn)動通信裝置、網(wǎng)絡(luò)通信記錄分析系統(tǒng)，具備遠(yuǎn)程調(diào)度信息交互功能。

（4）智能輔助設(shè)備及管理系統(tǒng)，包括溫度監(jiān)測與報警、防潮和通風(fēng)系統(tǒng)、消防管理系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、防火封堵、站用電源系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、照明系統(tǒng)。

2 移動開關(guān)站的設(shè)計

預(yù)裝式移動開關(guān)站的設(shè)備模塊要做到便于拆裝和移動、使用方便、機(jī)動性強(qiáng)，所以移動開關(guān)站的主要實(shí)施關(guān)鍵是將電容器、開關(guān)柜等一次設(shè)備模塊及繼保小室以集裝箱形式裝載，便于現(xiàn)場安裝、移動，方便使用。通過設(shè)備集成化、模塊化、預(yù)裝化、移動性和智能化設(shè)計，使開關(guān)站的現(xiàn)場安裝調(diào)試時間明顯縮短（建設(shè)周期短），并可作為獨(dú)立的系統(tǒng)運(yùn)行（滿足短期、臨時或者長期穩(wěn)定運(yùn)行的需求）。

2.1 設(shè)備（電纜）集成化

在每個模塊箱體內(nèi)設(shè)置1只電纜轉(zhuǎn)接箱，各模塊內(nèi)的電纜均集中到電纜轉(zhuǎn)接箱內(nèi)，轉(zhuǎn)接箱內(nèi)對不同的功能進(jìn)行劃分，電纜則在出廠前連接完成，所有保護(hù)調(diào)試也可在出廠前完成，無需現(xiàn)場配線，提高現(xiàn)場安裝速度、縮短調(diào)試時間。

2.2 設(shè)備模塊化

設(shè)備采用模塊化設(shè)計，各設(shè)備模塊可重復(fù)利用（標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計），以滿足移動開關(guān)站不同地點(diǎn)、不同時間重復(fù)使用的要求。開關(guān)站中除主變壓器固定安裝外，其他所有設(shè)備都集中安裝在標(biāo)準(zhǔn)尺寸的箱體內(nèi)，箱體具有保溫性好、強(qiáng)度高、防水性好、耐腐蝕性等特點(diǎn)。由于設(shè)備體積小，因此運(yùn)輸方便，在現(xiàn)場安裝時對場地的要求也不高。整個系統(tǒng)按相應(yīng)電壓等級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，可以作為獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行。

（1）裝配式圍欄模塊：開關(guān)站采用快速裝配式圍欄，圍欄可在現(xiàn)場卡扣式（插接式）快速安裝，圍欄底部部分與平置鋼板在出廠前完成連接，并滿足連續(xù)可靠閉鎖（加鎖）功能。

（2）接地模塊：移動開關(guān)站的接地網(wǎng)可采用復(fù)合式接地網(wǎng)，即水平接地極和垂直接地極結(jié)合，使各個接地引出端均滿足接地電阻的設(shè)計要求。

（3）10 kV及35 kV開關(guān)柜設(shè)備模塊：開關(guān)站的10 kV及35 kV開關(guān)柜設(shè)備模塊可選擇C-GIS（柜式氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備），是高壓GIS產(chǎn)品在中壓領(lǐng)域的拓展。采用低氣壓的SF6氣體、N2氣體或混合氣體作為開關(guān)設(shè)備的絕緣介質(zhì)，用真空或SF6為滅弧介質(zhì)，將母線、斷路器、隔離開關(guān)等中壓元件集中密閉在箱體中。C-GIS氣體絕緣柜比普通開關(guān)柜能減少約1/3的空間及占地面積，具有免維護(hù)、體積小、重量輕、安全性好、可靠性高、能適應(yīng)惡劣環(huán)境條件下使用的特點(diǎn)。

（4）繼保小室模塊：繼保小室設(shè)置直流系統(tǒng)和所用電，供保護(hù)和操作使用，同時設(shè)置主變壓器及線路保護(hù)功能和后臺系統(tǒng)，可以與調(diào)度保持通信，達(dá)到實(shí)時監(jiān)控目的。

2.3 設(shè)備預(yù)裝化

移動開關(guān)站采用快速裝配、調(diào)試、啟動關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了開關(guān)站建設(shè)工廠化和設(shè)備模塊設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化，并在工廠內(nèi)完成預(yù)裝、調(diào)試。

2.4 開關(guān)站的移動性

若移動開關(guān)站短時間使用，可以選擇車載式，將開關(guān)站各模塊直接置于拖車上拖至現(xiàn)場使用。若開關(guān)站運(yùn)行時間較長，則可以選擇固定式，在平整的地面上平鋪鋼板，將各功能模塊直接置于鋼板上。

2.5 開關(guān)站的智能化

智能開關(guān)站采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能，實(shí)現(xiàn)與相鄰變電站和電網(wǎng)調(diào)度的互動。

3 移動開關(guān)站的應(yīng)用模式

3.1 35kV-10 kV模式

35 kV電源進(jìn)線，通過35 kV主變壓器降壓，以10 kV線路出線，可廣泛用于解決負(fù)荷臨時性增長和供電能力不足的問題。35 kV-10 kV模式的主接線如圖1所示，主要應(yīng)用于：在短期內(nèi)某區(qū)域或某項(xiàng)目供電容量增加時，某些行業(yè)或某些季節(jié)負(fù)荷急劇上升時，可臨時增大變電站容量，提高系統(tǒng)供電可靠性；可替代某一片區(qū)域變電站的備用變壓器，使新建變電站投資費(fèi)用減少，同時降低變電站管理成本。

圖1 35 kV-10 kV模式主接線

3.2 10kV-10 kV模式

10 kV電源進(jìn)線-10 kV線路出線模式可廣泛應(yīng)用于檢修或改造時的負(fù)荷轉(zhuǎn)供，確保連續(xù)供電。10 kV-10 kV模式的主接線如圖2所示，主要應(yīng)用于：突發(fā)性緊急事故或設(shè)備更換時，可替代固定變電站恢復(fù)供電，減少突發(fā)性事故損失，縮短故障停電時間；設(shè)備檢修或技術(shù)改造、設(shè)備更換期間，可減少因計劃性停電帶來的損失。

圖2 10 kV-10 kV模式主接線

3.3 10kV-380 V模式

10 kV電源進(jìn)線，通過設(shè)備模塊中的所用變壓器（接地變壓器），以380 V送出，廣泛應(yīng)用于低壓配電網(wǎng)的供電、應(yīng)急低壓用電、發(fā)生自然災(zāi)害或緊急事故時的低壓供電。10 kV-380 V模式的主接線如圖3所示。

圖3 10 kV-380 V模式主接線

4 移動開關(guān)站的工程應(yīng)用

金華110 kV水晶變電站由于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)快速發(fā)展、負(fù)荷急速增長，變電站主變壓器容量已接近超負(fù)荷運(yùn)行，如果新建1個常規(guī)變電站，從可研、選址、征地，到設(shè)備安裝投運(yùn)，需要幾年時間。為解決燃眉之急，于2013年在浦江220 kV豐安變電站外側(cè)安裝了河山移動開關(guān)站，1回35 kV進(jìn)線由豐安變電站引入，10 kV出線T接至水晶變電站的兩回重要負(fù)荷線路，轉(zhuǎn)供容量達(dá)8 000 kVA，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 結(jié)語

移動開關(guān)站具有完整的一次設(shè)備和二次設(shè)備的智能化功能，設(shè)備安裝具有非常好的靈活性、快速性，為局部電網(wǎng)供電瓶頸的負(fù)荷轉(zhuǎn)供和電網(wǎng)故障應(yīng)急提供了可行的解決方案。

[1]GB 50147-2010電氣裝置安裝工程高壓電器施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2010.

[2]DL/T 5161.2-2002電氣裝置安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)及評定規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2002.

（本文編輯：龔皓）

Research and Practice of Prefabricated Mobile Intelligent Switching Station

XU Yaohui，ZHU Yingwei，QIAN Xiao
（State Grid Jinhua Power Supply Company，Jinhua Zhejiang 321017，China）

An effective and stable load transfer technology is needed to meet rapidly growing electrical load in some area and seasonal fast growing load as well as special circumstances such as fault emergency of power grid and load transfer during power grid transformation.Prefabricated mobile intelligent switching station is characterized by equipment modularization，prefabrication，easy mobility as well as nice integrity，operation safety and reliability and utilization flexibility.As long as in places with suitable power source，the mobile switching station can be built in short time with less workload to achieve load transfer and ensure uninterrupted power supply to users.

prefabricated；mobile；intelligent；switching station

TM564

：B

：1007-1881（2014）10-0018-03

2014-06-03

徐耀輝（1985-），男，浙江金華人，工程師，從事變電設(shè)備檢修、安裝和調(diào)試等工作。