車載移動變電站在非洲國家的應用與研究

陳海權，于明輝，吳德輝

（中國水利水電第一工程局有限公司，吉林 長春 130000）

0 引 言

車載移動變電站在電力系統中屬于一種特殊的變電站，主要由平板拖車、高壓組合電器、特種設計變壓器、充氣式中壓開關以及相應的交直流系統、自動化控制保護系統、方便安裝調試的電纜盤和插拔頭等組成，具有可移動、運輸方便以及土建施工電氣安裝調試簡單等特點，能在極短時間內投入運行，可在緊急情況下迅速代替常規變電站，提供穩定可靠的電力供應。

1 車載移動變電站項目研究的背景及目的

在非洲國家，由于電網非常單一薄弱，通常一個變電站負責整個城市或者區域的供電工作，從而導致大多數變電站的變壓器容量已經無法滿足供電的增長需求，另外一次設備已經非常老久，超出了設計的使用壽命，二次設備雖然能繼續運行，但無法滿足當代電力系統對自動化的要求，因此急需進行升級改造工作。升級改造工程必然要停電施工，企業和民眾無法接受長時間的停電，這時若采用相同的電壓等級和容量的移動變電站臨時供電，可將停電的時間控制在最短范圍，既滿足了企業和民眾對供電的需求，同時也為變電站的升級改造工作提供便利。

此外，隨著非洲國家的工業化進程發展，多處都在興建工廠、工業園等，大負荷用電日益增多，但電力配套沒有及時跟進，導致很多工業園面臨具備生產條件但因電的問題無法啟動的尷尬場面，對于企業和國家來說損失較大。常規永久變電站的建設周期比較長，若想在短時間內解決用電問題，使用移動變電站是最佳方案。非洲容易發生自然災害，在災難發生后，移動變電站以運輸方便，土建施工量少，能夠在最短時間內投入運行，恢復當地的電力供應，為災難后救援提供電力保障。

當然，移動變電站的使用場景不僅僅是以上情況，在一些宗教的大型活動、國家的重要節假日或者軍事演習等緊急臨時需要供電的場所，都可以使用它來供電，以滿足各類情況下的供電需求。待一切恢復正常后，移動變電站就可以退出運行。總之，移動變電站是電力系統突發事件應急預案的重要一環，是電力系統出現問題時解決方案的第一選擇[1,2]。

2 車載移動變電站建設概況

根據非洲國家電網系統和市場的需求，選取移動變電站的高壓側額定電壓為132 kV，滿足不同配網系統使用的中壓額定電壓為33 kV和15 kV，作為本次車載移動變電站應用和研究的探討。從成本和實用性角度，本次車載移動變所有設備安裝在3臺拖掛車上，分別為132 kV設備及132/33/15 kV變壓器車，簡稱為1#車，33 kV GIS開關柜、交直流系統和測控保護車，簡稱為2#車，15 kV開關柜、交直流系統和測控保護車，簡稱為3#車。

2.1 1#主變車

1#車主要由高壓132 kV電氣設備及變壓器組成，考慮到開關類電氣設備的機械結構和板車的寬度問題，車載移動變的開關設備斷路器和隔離開關選型為組合式的145 kV GIS模塊、145 kV戶外電氣設備避雷器與電壓互感器以及132/33/15 kV主變壓器模塊。考慮到空間的限制，電流互感器不使用單獨的設備，集成在變壓器的高壓套管內。滿足道路和承重要求的液壓高低板掛車從現有電網上取電，經過避雷器、電壓互感器以及組合式GIS模塊（包含斷路器和隔離開關）連接到變壓器的高壓套管（高壓套管內置電流互感器），經變壓器由132 kV變到33 kV和15 kV，具體如圖1所示。

圖1 1#主變車結構

2.2 2#配電車

2#車主要由中壓33 kV電氣設備及輔助電源和測控保護組成，且均為戶內設備。考慮到集裝箱的空間限制，33 kV電氣設備選型為充氣式的GIS開關柜模塊（按照1路進線，5路出線設計）、站用接地變、蓄電池、交直流系統模塊、綜合自動化，測控保護系統模塊、集裝箱以及滿足道路和承重要求的普通高低板半掛車。

33 kV GIS開關柜采用單母線接線方式，配置1路進線5路出線，配置1臺站用接地變（33/0.4 kV，100 kVA，ZNyn1），33 kV一組PT內置在33 kV GIS進線柜。與在1#車上預先制作好的足夠長的電纜連接，使變壓器中壓33 kV與33 kV GIS的進線柜連接，33 kV出線與原有33 kV配網系統通過電纜連接供下一級用戶使用。2#車上配置了蓄電池、交直流系統、綜合自動化以及測控保護系統模塊，間隔控制單元、多功能表、報警器、自動電壓調節器集成在控制屏內，低后備過流保護和保測一體裝置下放安裝到33 kV GIS開關柜上，具體如圖2所示。

圖2 2#配電車結構

2.3 3#配電車

3#車主要由低壓15 kV電氣設備及輔助電源和測控保護組成，15 kV開關柜模塊按照1路進線，5路出線設計。其中還包含站用接地變、蓄電池、交直流系統模塊、綜合自動化，測控保護系統模塊、集裝箱以及滿足道路和承重要求的普通高低板半掛車。

根據非洲國家132 kV變壓器的容量規定，選取本次車載移動變的容量為50 MVA，可以滿足大部分工況下的使用。15 kV開關柜采用單母線接線方式，配置1路進線5路出線、1臺站用接地變（15/0.4 kV，100 kVA，ZNyn1），15 kV一組PT內置在15 kV進線柜，與在1#車上預先制作好的足夠長的電纜連接，使變壓器低壓15 kV與15 kV進線柜連接，15 kV出線與原有15 kV配網系統通過電纜連接供下一級用戶使用。3#車上配置了蓄電池，交直流系統，綜合自動化和測控保護系統模塊。間隔控制單元、多功能表、報警器以及自動電壓調節器集成在控制屏內，變壓器的差動保護、非電量、高后備過流保護等集成在保護屏內，低后備過流保護和保測一體裝置下放安裝到15 kV開關柜上，具體如圖3所示。

圖3 3#配電車結構

車載移動變電站的各個模塊集成在半掛車上，具有運輸方便、模塊化管理、檢修更換和拆分簡單以及運行維護便捷等優點。模塊化組合實現33 kV和15 kV不同用戶的需求，且不需要額外的土建施工。所以說車載移動變電站是緊急情況下的最佳解決方案。

3 車載移動變電站應用后產生的效益

車載移動變電站的實施可以有效減少征地、土建施工以及電氣安裝等資金的投入，可在多種情況下重復使用，節省時間和施工資金的投入。快速投入使用可以有效減少負荷轉移和損失等問題，避免造成供電負荷的浪費，直接產生經濟效益。而在大型活動，或在發生災害后，亦或在發生戰爭時，移動變電站能夠提供快速穩定的供電，獲得的社會效益不言而喻[3-5]。

4 車載移動變電站研究的重點和難點

由于所有電氣設備安裝在拖板車上，因此必須滿足帶電運行時的安全距離。考慮到道路交通法規對板車上路的寬度要求，在設計時可以考慮固定支架折疊布置，如避雷器和電壓互感器。運輸過程中，折疊回板車的寬度內，使用時打開后滿足相應規范要求的距離。

變壓器的寬度要根據拖板車的寬度進行針對性設計，同時還要針對性地設計變壓器與拖板車的固定方式，滿足變壓器在運輸過程中對防震和過加速度的要求。若整車的重量不超過道路交通法規的要求，采用變壓器注油后運輸，若整車重要超重，則考慮變壓器油單獨運輸。

33 kV開關柜屬于戶內設備，安裝在集裝箱內。由于受到集裝箱大小的限制，所以選用充氣式形式，可以大大減小柜子的尺寸以滿足空間的限制。另外，設備在運行中會散發出熱量，因此需在集裝箱內配置空調解決散熱的問題。

5 結 論

隨著非洲國家經濟和人民生活水平的不斷提升，為提高應對極端自然災害處置的能力，亦或在特殊時期，對電力的依賴和供電可靠性提出了越來越高的要求。原有變電站也正在面臨著改造和升級，要想解決在升級改造過程中提供不間斷的供電，車載移動變也許是最佳的解決方案。結合非洲國家的復雜情況，車載移動變電站的應用和研究具有非常重要的意義，也會在實際的使用中取得非常大經濟效益和社會效益。