66kV車載式移動變電站設計與應用淺析

北京科銳配電自動化股份有限公司 張鵬飛

近年來在國家重振東北的號召和引領下，我國東北地區的經濟建設速度快速增長，大負荷用電用戶日益增多，負荷密度增長加劇，特別是像夏季達沃斯論壇這類國際級大型會議活動的召開和東北三省旅游持續升溫等現象對供電連續性、可靠性均提出了更為苛刻的要求。近年來極端天氣日趨嚴重，地震、暴雪、洪澇等各種自然災害頻發，緊急救災預案更是中央三令五申的大事，因歷史原因東北66kV 變電站通常因設備老舊導致難以避免這類自然災害的影響，從而發生災害性停電事故并大都無法迅速恢復供電。車載式移動變電站能在緊急情況發生時快速趕赴事故地點替換受損變電站恢復供電，待其修復完畢后車載移動變即可退出運行。

當前現有變電站也面臨著技術更新、增容改造等問題，內部一次設備和二次設備可能需要全部更換，甚至土建基礎及屋舍需要同步改造重建，因此造成施工難度高、施工周期長，工作量相當巨大。此時如采用容量相當的車載式移動變電站配合改造，則負荷的倒切和供電的穩定性將會得到保障，為實施全站改造提供一種便捷方式。此外在東北地區重振經濟的大背景下，政府主持建設的大型基建項目和民間投資的工、商業項目也在有序進行，其中不乏有些需要臨時供電，此時或可采用車載式移動變電站，為其項目的實施提供電力保證，成為電力配備的有益補充。自2012年末，受遼寧省供電公司委托先后為丹東市、大連市、朝陽市設計了多套車載式移動變電站，通過五年來的多次投運，對66kV 車載式移動變電站進行總結和分析，對進一步提高車載式移動變電站的設計與應用提供一定的參考。

1 66kV 車載式移動變電站選型

1.1 66kV車載式移動變電站整體設計

車載式移動變電站一般由高壓變電車、中壓配電車、電纜連接三部分組成。高壓變電車由高壓開關模塊、電力變壓器模塊、輔助系統模塊、運輸模塊構成，其中前三者統一安裝于拖車上。中壓配電車由中壓開關模塊、智能化綜合控制模塊、輔助系統模塊、運輸模塊構成，其中前三者統一安裝于預制艙內，而后將預制艙固定在拖車上。電纜連接部分由電纜絞盤、高壓柔性電纜、控制電纜構成。投運時，電纜連接部分通過分別安裝于高壓變電車、中壓配電車上的端子箱，將高、中壓電力系統建立聯系。各個模塊均為廠內預制、組裝、調試，出廠時已經是具備完整功能的變電站。

車載式移動變電站的優勢體現在自然災害、突發故障等緊急狀況下的快速投運、恢復供電的能力，因此在選擇時應結合現有變電站的電壓等級、變壓器容量、饋線數量等因素。東北地區應以66kV 雙線圈油變為首選，容量以20MVA 為宜，饋線數量以4～6個間隔為宜[1]。運輸承載形式采用低平板半掛載重車體，以適應多種場地條件及運輸環境。保護與控制系統應選擇以光纖或電纜為連接方式。交流供電方式采取一主一備，備用電源為外接柴油發電機或考慮分布式光伏微網系統。

1.2 高壓變電車部分

高壓變電車由高壓開關模塊、電力變壓器模塊、輔助系統模塊、運輸模塊構成，其中前三者統一安裝于拖車上。

高壓開關模塊。66kV 的高壓開關模塊設備配置較為單一，一般為HGIS 設備，其體積小、應用靈活的特點在車載式移動變電站上得到了充分發揮。為實現進線電壓、電流的監視，一般在進出線套管上配置有外插式電流、電壓互感器。由于66kV 高壓開關選用HGIS，內部充有SF6氣體、屬于壓力容器，在運輸時需降壓運輸，應隨之配置SF6氣體回收裝置。

電力變壓器模塊。變壓器的繞組和容量確定后，還需格外關注變壓器的中性點絕緣問題。一般常規站的變壓器中性點為半絕緣，依靠變電站內中壓成套設備中性點裝置完成接地。車載式移動變電站接入電網時，其中性點接地方式應符合電網整體調度原則，一般不把其中性點設計為全絕緣方式，因此需要外置中性點成套裝置。根據移動式變電站特性，需增強鐵芯和繞組受力結構增強其抗震強度，為避免變壓器與箱體發生相對位移，應加強變壓器底部與油箱底盤間絕緣層的機械強度，加強變壓器各緊固件的強度。變壓器器身上應裝有三維沖撞記錄儀，變壓器運輸過程沖撞不大于3g 時變壓器身應無任何松動、位移和損壞。為滿足移動式變壓器運輸要求儲油柜需特殊設計，在滿足計算儲油量的同時盡量降低儲油柜結構高度，宜采取扁平化設計，同時增強儲油柜與變壓器本體的固定，增強其運輸時的穩定性。保證各種工況下（沖撞5g）儲油柜不發生損壞。同時將油位指示器、溫控器等監視性儀表安置在變壓器底部，以便在運行過程中的巡視。

輔助系統模塊。高壓變電車的輔助系統包含前側“避雷器-絕緣子”接入端組合，既可接入架空導線也可接入高壓電纜。還包含車尾的升降照明燈、升降視頻監控系統，以及圍繞全車的雙環形接地網。所有電氣元件的工作接地、保護接地和等電位接地應就近接入雙環型接地網，其控制、信號及電源線纜應通過環形槽盒，將所有與外部對接的端口引至端子箱內的防誤插航空插座上。

運輸模塊。高壓變電車應根據元器件的總重量選擇專用低平板半掛重載拖車，車載式移動變電站的運行時間遠超于一般車輛的載貨停放時間，故而需在拖車首尾及中部安設電動或液壓支腿承載整臺高壓變電車的重量，避免爆胎等危害的發生，以免造成設備損害。電動或液壓支腿應配有機械閉鎖或機械輔助支腿，避免在承重工作時出現軟腿現象。同時應在車體載貨平臺四周安設水平儀，以保證投運前車輛及設備水平不傾斜。

1.3 中壓配電車部分

中壓配電車由中壓開關模塊、智能化綜合控制模塊、輔助系統模塊、運輸模塊構成，其中前三者統一安裝于預制艙內，而后將預制艙固定在拖車上。

中壓開關模塊。中壓10kV 開關模塊一般采用具有抗震性能的金屬鎧裝固定式戶內開關柜，如因為饋線回路過多導致空間不足時可退而選擇C-GIS戶內開關柜，無論選擇那種類型的開關設備都應采用電纜下進下出的方式。同時匯流主母線宜采用柔性連接，如多層銅箔壓軋，避免運輸的震動造成各開關柜間相互影響。

智能化綜合控制模塊。車載式移動變電站的智能化綜合控制裝置和常規變電站基本類同，當移動變電站接入電網時，為適應調控一體化的要求需將“四遙”信號上傳[2]。變壓器高壓側及高壓開關宜通過合并單元智能終端一體化裝置采集電流電壓值和開關量信號接收控制命令，通過光纖與變壓器保護、測控裝置連接，中壓開關柜保護測控裝置應就地安裝。電源系統應充分考慮運行模式，車載式移動變電站除自給自足外，還應考慮配出電源為其他設備使用的情況，一般選擇容量為65Ah 的蓄電池。如果資金情況允許，亦可在預制艙頂部設置分布式光伏形成微網系統。以40GP 預制艙為例，一般可布置6kW 分布式光伏微網系統，足以滿足車載式移動變站自身用電。

輔助系統模塊。中壓配電車的輔助系統包含預制艙內部的視頻監控系統、火災告警系統以及暖通照明系統。預制艙內所有電氣元件通過預制艙底部線纜通道將所有與外部對接的端口引至端子箱內的防誤插航空插座上。預制艙底部設有雙環型接地網，用于電氣設備的工作接地、保護接地和等電位接地。環形地網在預制艙的四角向外延伸，同拖車接地點相連接。

運輸模塊。中壓配電車應根據元器件的總重量選擇專用低平板半掛重載拖車，車載式移動變電站的運行時間遠超于一般車輛的載貨停放時間，故而需在拖車首尾及中部安設電動或液壓支腿，承載整臺高壓變電車的重量，避免爆胎等危害的發生，以免造成設備損害。電動或液壓支腿應配有機械閉鎖或機械輔助支腿，避免在承重工作時出現軟腿現象。同時應在車體載貨平臺四周安設水平儀，以保證投運前車輛及設備水平不傾斜。

1.4 電纜連接部分

電纜連接模塊由電纜絞盤、高壓柔性電纜、控制電纜構成。高壓柔性電纜兩端配有重載連接器或標準接線端子，二次控制電纜兩端配有防誤插航空插頭，停運狀態時電纜纏繞在電纜絞盤上存放，電纜絞盤固定安裝于中壓配電車。

2 66kV 車載式移動變電站運行模式

2.1 兩車連接

駕駛牽引車將高壓變電車和中壓配電車拖引至目的地，根據場地條件合理停放兩車，而后開走牽引車，撐起兩車支腿，根據水平儀把車載平臺調制水平。高壓進線開關HGIS 的出線端與變壓器高壓側套管使用鋁絞線或軟導線連接，變壓器低壓側套管使用柔性電纜與中壓配電車上的進線開關連接，中壓配電車上的饋線端與10kV 引出電纜相連，連接兩車端子箱之間的控制電纜和信號光纜。然后在距離兩車外側不小于1米處防止警示圍欄。

圖1 車載式移動變運行圖

2.2 一次、二次系統接入

單母分段式移動變接入：變電車接入，高壓變電車的66kV 進線側接入原有變電站內66kV 母線，主變10kV 出線端接入配電車。配電車接入，選擇中壓配電車饋線回路中某一間隔設置成母線聯絡開關，與原10kV 母線構成分段運行；分列（獨立）運行式移動變接入：自66kV 母線引電源至高壓變電車66kV 進線端。配電車接入，獨立于原有變電站內的10kV 系統單獨帶負載運行，這種方式不影響原有的系統接線和保護方式。車載式移動變電站具備完整的交直流系統或光伏微網系統以及綜自保護系統，保護測控就地實現。可以選配光纖通信設備和PMS 管理系統。

2.3 接地系統接入

車載式移動變電站由于使用地點不固定，以及對其投入使用的快捷要求，預先設計有兩種快速合理的接地方案，根據車載式移動變電站運行環境不同，采取不同的方案實現快速接地。根據變電站設備接地工藝標準，66kV 變電站水平接地體一般采用50×5mm 的鍍鋅扁鐵，接地網的接地電阻一般不大于0.5歐姆。高壓變電車貨板上裝設有工作與保護接地、等電位接地兩種環形接地銅排，變壓器等電氣設備就近接入環形接地銅排；中壓配電車在貨板四角均裝設有工作與保護接地、等電位接地點，此4處接地點均通過預制艙底部接地回路同預制艙內部電氣設備接地點相連通。

車載式移動變位于常規變電站之內。當車載式移動變位于常規變電站內部時，可借助于常規站既有的接地網對車載式移動變進行快速接地連接；在高壓變電車車體四周的環形接地網上選取2～4個點，使用多股軟銅線就近接入既有的接地網內；在中壓配電車車體四角的接地點選取對角2點或全部4點，使用多股軟銅線就近接入既有的接地網內。

車載式移動變位于常規變電站之外。當車載式移動變位于常規變電站外部或遠離常規變電站時，由于現場沒有可利用的既有接地網，需使用鍍鋅鋼管或鍍鋅扁鐵制作接地極，通過接地極直接釘入地下進行接地，當地質無特殊要求時釘入深度不小于0.8米，宜選擇在兩車兩側各釘入一根接地極。在中壓配電車車體四角的接地點中選取靠近高壓變電車的兩點，使用多股軟銅線就近接入高壓變電車車體四周的環形接地網上，使兩車自身地網形成環形回路，而后選取兩個靠近接地極的點使用多股軟銅線和接地極相連接。

2.4 66kV車載式移動變電站特點

應用靈活。車載式移動變電站與常規意義上的變電站相比較整體性好、應用靈活，常規變電站是固定式布置，而車載式移動變電站搭載在低平板半掛重載拖車上，只要道路交通允許、電源點合適就可以使用標準牽引車遷移至目的地，接入高壓進線電源和中壓饋出電纜，短時調試后即可完成連接組建投入使用；緊湊便捷。與常規變電站相比，車載式移動變電站一、二次電氣設備布置緊湊，各個功能單元模塊之間采用快速耦合器連接，由于其在出廠前已完成了預組裝、預發電，因此現場的實際工作量少之又少，幾乎僅是電氣設備的線纜連接。同時占地面積小，兩車投影面積不足100m2。

綜上，研究和發展66kV 車載式移動變電站在東北地區具有極強的經濟價值和社會價值，當有自然災害或突發事故時，首要的任務就是恢復供電能力，在緊急情況下常規變電站在時間以及規模等方面難以滿足社會要求。當有重大會議活動時首要任務就是保證電力供應，常規變電站在資金及可重復利用等方面又難以達到經濟的可持續性，因此車載式移動變電站很好的解決了臨時、應急供電的問題，并促進了地區經濟的發展，提高了供電公司的社會效益。