并網與解列全過程不間斷供電的10 kV發電車設計研究

孫廣慧，陳允柯，歐陽成

(1.廣東電網有限責任公司 佛山供電局，廣東 佛山 528000；2.徐州海倫哲專用車輛股份有限公司，江蘇 徐州 221000)

并網與解列全過程不間斷供電的10 kV發電車設計研究

孫廣慧1，陳允柯2，歐陽成2

(1.廣東電網有限責任公司 佛山供電局，廣東 佛山 528000；2.徐州海倫哲專用車輛股份有限公司，江蘇 徐州 221000)

10 kV發電車的應急供電可靠性、經濟成本良好性，奠定了其在10 kV配電線路中的優勢。通過對10 kV發電車的結構(包含汽車底盤、降噪車廂、10 kV發電機組、獨立油箱、配電系統、電纜卷盤、車載照明系統、車載警示系統和接地系統等)、智能并機并網控制系統和高壓開關柜等關鍵點的設計研究，提出了一種能并網與解列全過程不間斷供電的10 kV發電車。該10 kV發電車除了具有最基本的單機并網功能外，還具有單機二次并網功能以及并機二次并網功能。

10 kV發電車；并機運行；并網運行；應急供電

隨著經濟和社會的不斷發展，用戶對供電可靠性的要求不斷提高。如何提高供電可靠性已成為電力部門的重要任務。目前，采用發電車應急供電是主要措施之一。10 kV配電線路供電半徑大，供電范圍廣，用戶多，線路為放射狀分布。當其上級電源出現故障需要檢修或10 kV線路前段需進行停電施工時，往往會造成大面積的停電。若采用400 V發電車應急供電，就需要采用多臺設備，由此會產生設備的大量重復購置，并且也降低了應急供電的可靠性。而10 kV發電車可以直接向10 kV配電線路供電，可以很好地解決上述問題。另外，10 kV發電車配置了并機并網功能，可以保證整個供電過程完全不停電，大大提高了供電可靠性[1]。

1 總體設計

1.1 結構設計

10 kV發電車主要由汽車底盤、降噪車廂、10 kV發電機組、獨立油箱、配電系統、電纜卷盤、車載照明系統、車載警示系統和接地系統等組成。

降噪車廂共分為4個部分：控制室、機組室、油箱室和電纜室。控制室安裝有機組控制屏、10 kV環網柜、直流屏和監控顯示器等；機組室安裝有發電機組、饋出面板和火災報警器等；油箱室安裝有機組獨立油箱，油箱容積可滿足發電機組滿載運行8 h；電纜室安裝有電纜卷盤、卷盤控制盒等，最多可同時存放18根電纜。進風口設置在控制室上部，排風口在車廂后部。進、排風口均設置有電動百葉窗，機組蓄電池電源開關閉合時，百葉窗自動打開。車廂副車架四角安裝有液壓支腿，在車輛長時間存放時可以將支腿放下，減少輪胎應力。主饋出面板設置了多路快速連接器，作為整車的輸出接口。車廂外部安裝有側標志燈、示廓燈等安全指示燈。整車參數見表1,結構布局如圖1所示。

圖1 整車布局圖

1.2 電氣設計

1.2.1 機組控制系統設計

機組控制系統是機組正常運行的保障，主要有如下3個作用：1)控制機組的起停和環網柜高壓開關的分合；2)監測發電機組及配電系統運行狀態，并對發電機組起到實時保護作用；3)并機或并網時自動調節發電機組的參數與電網或其他機組同步，并自動分配負載。

為實現發電機組既可以并機又可以并網的功能，機組控制系統采用2個智能機組控制器作為主控制模塊(1個為并機控制器，1個為并網控制器)，再加以外圍控制電路，構成了整個機組控制系統。并機控制器需要重新編程，以實現不同工況下的所需功能[2]。

1.2.2 高壓開關柜設計

由于發電車的安裝空間有限，所以高壓開關柜只能選擇緊湊型全絕緣環網柜，而不能選擇體形龐大的中置柜。目前，常用的環網柜多為SF6充氣柜，其優點在于質量輕、體積小，而且有一定的抗震性，更適宜車載。高壓開關柜內安裝有斷路器、隔離開關、PT和CT等，并配置有完善的微機保護。面板上安裝了帶電指示器、電力多功能表、核相孔和氣壓表等。微機保護具有速斷保護、限時速斷保護、定時限過流保護、零序保護、欠壓保護和過壓保護等。開關柜滿足“三工位、五防閉鎖”功能，柜內每一間隔都配置五防程序鎖。開關柜操作電源由DC110 V的直流屏提供。開關柜內的PT、CT將10 kV一次系統的高電壓、大電流轉換成機組控制系統可以檢測的低電壓和小電流。開關柜的分合閘操作由機組控制系統控制。開關柜設計見表2。

2 10 kV發電車的功能

10 kV發電車最基本的功能是將高品質的10 kV電能可靠地輸送到配電線路上，而現在由于用戶對供電可靠性要求的不斷提高，10 kV發電車還應具有單機二次并網功能以及并機二次并網功能。

當單臺發電車功率滿足負載要求時，可以使用單臺發電車二次并網，為負載進行供電，如圖2所示。當市電需檢修停止時，首先用高壓電纜連接10 kV發電車饋出接口與市電，起動10 kV發電車，通過并網模塊檢測到10 kV發電車與市電同步后，自動合閘10 kV發電車高壓開關柜(1AH)，由10 kV發電機車與市電一同向負載供電，供電穩定后，切斷市電，由10 kV發電車單獨供電。當市電檢修完畢后，用高壓電纜連接10 kV發電車上高壓開關柜(3AH)出線端與市電，通過并網模塊檢測到10 kV發電車與市電同步后，自動合閘10 kV發電車高壓開關柜(3AH)，由高壓發電機車與市電一同向負載供電，供電穩定后，斷開高壓開關柜(1AH)，停止高壓發電車，由市電通過高壓開關柜(3AH)供電。閉合市電線路的柱上開關，分閘高壓開關柜(3AH)，恢復市電正常供電[3]。

表2 開關柜設計

圖2 單機二次并網示意圖

當單臺發電車機組功率不滿足負載要求時，可以使用多臺發電車先并機再并網的方式，為負載進行供電，如圖3所示。當市電需檢修停止時，首先用高壓電纜連接2臺或多臺10 kV發電車的高壓開關柜公共母排(見圖3中2AH和5AH)，再連接10 kV發電車高壓開關柜(3AH)出線端與市電，并手動閉合高壓開關柜(3AH)斷路器。起動10 kV發電車，通過并機模塊檢測到2臺或多臺10 kV發電車之間與市電同步后，自動合閘高壓發電車高壓開關柜(1AH、4AH)，由10 kV發電機車與市電一同向負載供電。供電穩定后，切斷市電柱上開關，由10 kV發電車并機單獨供電。當市電檢修完畢后，用高壓電纜連接高壓發電車上高壓開關柜(6AH)出線端與市電，通過并機模塊檢測到2臺或多臺10 kV發電車與市電同步后，自動合閘10 kV發電車高壓開關柜(6AH)，由高壓發電機車與市電一同向負載供電。供電穩定后，分閘高壓發電車高壓開關柜(1AH、4AH)，停止所有高壓發電車，由市電通過高壓開關柜(6AH、3AH)供電。閉合市電線路柱上開關，分閘高壓開關柜(6AH、3AH)，恢復市電正常供電[4]。

圖3 并機二次并網示意圖

3 結語

10 kV發電車不但能夠應急供電，還能配合其他旁路不停電作業設備，完成10 kV配電線路的不停電檢修，能夠很好地解決400 V低壓發電車供電存在的問題。目前，10 kV發電車供電已在實際作業中成功應用，今后應大力推廣。10 kV發電車供電的推廣和應用必將成為提高供電可靠性的重要措施。

[1] 劉介才.工廠供電[M].北京：機械工業出版社，1991.

[2] 孟憲章，羅曉梅.10/0.4 kV變配電實用技術[M].北京：機械工業出版社，2007.

[3] 公安部道路交通管理標準化技術委員會.GB 7258—2004 機動車運行安全技術條件[S].北京：中國標準出版社，2004.

[4] 郭仲禮，于曰浩.高壓電工實用技術[M].北京：機械工業出版社，1995.

責任編輯彭光宇

TheResearchofWholeProcessUninterruptedPowerSupplyintheGridand10kVPowerCarDesign

SUN Guanghui1，CHEN Yunke2，OU YANG Cheng2

(1.Guangdong Power Grid Foshan Power Supply Bureau1,Foshan 528000，China；2.Xuzhou Handler Special Vehicle Co.,Ltd., Xuzhou 221000,China)

The 10 kV power supply vehicle has significant advantages in 10 kV distribution network, and it has given the better stability and cost-efficiency during emergency power supply. This paper studies the key design points such as structure (including carrying chassis, silence compartment, 10 kV generator set, individual fuel tank, distribution system, cable reel, vehicle-mounted lighting system, warning light system and grounding system), distribution system, intelligent parallel and connection system and high-voltage switch cabinet of 10 kV power supply vehicle, proposes a 10 kV uninterruptable power supply vehicle which can connect grid and split network. The 10 kV power supply vehicle employs basic single-generator grid connection function, and also can conduct single-generator secondary grid connection and in parallel secondary grid connection.

10 kV power car，weaver run，parallel operation，the emergency power supply

TM 0

:A

孫廣慧(1980-)，男，高級工程師，主要從事配電設備運行管理等方面的研究。

2015-02-13