隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，社會(huì)各界對供電可靠性、不間斷供電的要求越來越高，自然災(zāi)害、突發(fā)設(shè)備事故應(yīng)急響應(yīng)、高負(fù)荷季節(jié)電網(wǎng)的應(yīng)急負(fù)荷接入等方面的要求倒逼電力企業(yè)進(jìn)一步提升電網(wǎng)應(yīng)急供電和防災(zāi)減災(zāi)能力，以建立更加堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)。車載移動(dòng)式變電站作為一種快速靈活的變電站運(yùn)行模式，將市場上現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行集成優(yōu)化，并開始推廣和普及，越來越受到市場的關(guān)注。

目前，移動(dòng)式變電站設(shè)計(jì)的關(guān)鍵與難點(diǎn)在于：①高壓設(shè)備在車板上的緊湊布置方式；②移動(dòng)式變電站在工程現(xiàn)場的防雷接地設(shè)計(jì)；③設(shè)備的成套及繼電保護(hù)及通信設(shè)備調(diào)試。本文以實(shí)際工程為例，對其設(shè)計(jì)難點(diǎn)及應(yīng)用前景進(jìn)行探討分析。

1 車載移動(dòng)式變電站的設(shè)計(jì)

某工廠35kV車載移動(dòng)式變電站項(xiàng)目，主要由35kV/10kV主變壓器、35kV復(fù)合式氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（hybrid gas insulated switchgear, HGIS）線變組、10kV固定式開關(guān)柜、主變保護(hù)、測控裝置，交直流一體化電源、視頻監(jiān)控和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)等組成。為了滿足國內(nèi)道路運(yùn)輸對車輛尺寸的要求，項(xiàng)目采用兩車方案：變電車與配電車兩大部分，通過預(yù)制電纜連接保證兩大模塊的正常運(yùn)行。

1.1 35kV移動(dòng)式變電站總體布置方案

35kV車載移動(dòng)式變電站由兩車組成，變電車車板布置主變壓器、35kV HGIS、匯控柜、鵝頸布置10kV總路開關(guān)箱等裝置。變電車的尺寸為（長×寬×高）13.5m×3m×4.5m，根據(jù)設(shè)備的外形尺寸、重量及運(yùn)行方式將主變壓器布置在車板中部，35kV側(cè)HGIS及主變測控屏和保護(hù)屏的預(yù)制艙分別布置在變壓器兩側(cè)，如圖1所示。

配電車車板布置配電開關(guān)柜預(yù)制艙，鵝頸部分布置綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、一體化電源、視頻監(jiān)控等設(shè)備預(yù)制艙。布置方案如圖2所示。配電車的尺寸為（長×寬×高）12.5m×3m×4.5m，開關(guān)柜與二次屏柜雙列布置，艙體全部設(shè)計(jì)成設(shè)備后開檢修門方式，如圖2所示。

圖1 變電車布置圖

圖2 配電車布置圖

1.2 電氣主接線

35kV側(cè)采用線變組接線，10kV側(cè)采用單母線接線，按8回10kV出線。移動(dòng)式變電站應(yīng)用于不同的場合，由于負(fù)荷相對較少，且無法確定負(fù)荷量，故暫不考慮配置無功補(bǔ)償裝置。

1.3 主要設(shè)備配置

35kV車載移動(dòng)式變電站部分參數(shù)如下。

1）主變壓器選型。采用容量為10MVA的油浸式有載調(diào)壓變壓器，電壓等級為35±3×2.5%/ 10.5kV，接線組別為YNd11。

2）35kV高壓設(shè)備。采用戶外緊湊型HGIS。為節(jié)省空間，高壓側(cè)設(shè)計(jì)為線變組型式，由于HGIS為戶外產(chǎn)品，能夠滿足絕大部分現(xiàn)場的使用條件，不再考慮將35kV做預(yù)制艙型式。

3）10kV低壓開關(guān)柜。采用緊湊型固定柜。充氣柜成本較高，在特殊要求下，可選擇充氣柜，國內(nèi)手車柜的深度一般為2.8m，考慮到檢修通道0.6m，車體寬度至少在3.4m以上，不能滿足道路運(yùn)輸?shù)囊蟆?/p>

4）二次設(shè)備。包括：①主變測控屏配置主變測控裝置、檔位控制器等；②主變保護(hù)屏配置差動(dòng)保護(hù)裝置、高后備保護(hù)裝置、低后備保護(hù)裝置、非電量保護(hù)裝置等；③一體化電源屏配置不間斷供電（uninterruptible power supply, UPS）電源、雙電源切換裝置、綜合測量模塊、在線監(jiān)測等主要裝置等；④后臺(tái)監(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)通信屏采用一體化主機(jī)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置和對時(shí)裝置等。二次設(shè)備布置于10kV配電艙的獨(dú)立隔室內(nèi)，保證人員的安全操作。

1.4 防雷接地的典型設(shè)計(jì)（計(jì)算略）

1）接地網(wǎng)設(shè)計(jì)

配電艙內(nèi)夾層設(shè)置兩圈環(huán)網(wǎng)接地銅排，分別為一次、二次接地環(huán)網(wǎng)。變電車體配置環(huán)網(wǎng)接地銅排，規(guī)格50mm× 4mm，視為主接地網(wǎng)的延伸，將變壓器、艙體、35kV復(fù)合式組合電器、避雷器、電壓互感器全部接到該接地排上，單側(cè)預(yù)留兩個(gè)接地點(diǎn)，作為對外接引點(diǎn)。實(shí)際投入中，為了配合供應(yīng)部門標(biāo)準(zhǔn)化管理，最終使用的為50mm×4mm規(guī)格銅排。

2）防雷設(shè)計(jì)

避雷針為獨(dú)立式避雷針，當(dāng)兩車間距≥3m，避雷針可安裝于距離車體≥5m的位置。按照以上位置對避雷針高度進(jìn)行計(jì)算。避雷針的保護(hù)范圍參照GB/T 50064—2014交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖3所示。

計(jì)算可得，避雷針高度應(yīng)＞18.6m，最終選擇20m高避雷針。

圖3 避雷針保護(hù)范圍

2 工程應(yīng)用

35kV/10kV-10MVA車載移動(dòng)式變電站在廠內(nèi)完成安裝、調(diào)試、試驗(yàn)后，采用半掛車頭將變電車與配電車運(yùn)輸至工程現(xiàn)場，如圖4所示。

圖4 車載移動(dòng)式變電站工程應(yīng)用

2.1 設(shè)備檢查

車體到達(dá)現(xiàn)場后，檢查車輛狀態(tài)，提取運(yùn)輸記錄，并檢查附件、消防等設(shè)備是否完好，待檢驗(yàn)完后接通臨時(shí)電源檢查電器設(shè)備基本性能。檢查現(xiàn)場車體就位基礎(chǔ)，然后將支撐腿搖出，支撐整個(gè)車體，避免輪胎長期受力。車體所有支撐腿支撐完成后，配合車板的水平儀進(jìn)行調(diào)平，保證各設(shè)備處于水平位置，如圖5所示。

圖5 車體支腿支撐與調(diào)平

2.2 設(shè)備連接

車載移動(dòng)式變電站采用模塊化設(shè)計(jì)、全工廠內(nèi)預(yù)制，現(xiàn)場連接簡單。

• 首先，需要將現(xiàn)場接地網(wǎng)連接至車體預(yù)制接地點(diǎn)，為確保可靠接地，車載移動(dòng)式變電站根據(jù)設(shè)備不同一般會(huì)至少提供兩處接地點(diǎn)，現(xiàn)場用戶可以自由選擇；每個(gè)接地點(diǎn)分為一次預(yù)制接地點(diǎn)、二次預(yù)制接地點(diǎn)。
• 其次，安裝一次電纜進(jìn)出線，進(jìn)線能夠滿足架空、電纜兩種方式；出線則通常包括側(cè)出、下出兩種方式供用戶選擇，戶外電纜采用波紋管進(jìn)行保護(hù)，嚴(yán)禁電纜繞圈盤放運(yùn)行。
• 最后，完成外部臨時(shí)站用電源接線，配合車載移動(dòng)式變電站自配的站用變壓器，可以實(shí)現(xiàn)380V雙路電源切換功能，提高用電可靠性。

除兩車體之間一次電纜外，二次電纜、網(wǎng)線也需要連接。包括UPS電源電纜、交流供電電纜、直流供電電纜及網(wǎng)線。連接位置為車體前段配電箱，具體接線，隨車二次圖紙及配電箱內(nèi)部標(biāo)識(shí)，最后完成外部臨時(shí)站用電源接線、站用變壓器等接線。外部互聯(lián)電纜接線如圖6所示。

圖6a 外部互聯(lián)電纜接線圖

圖6b 外部互聯(lián)電纜接線圖

2.3 一次系統(tǒng)試驗(yàn)

車載移動(dòng)變現(xiàn)場試驗(yàn)的主要程序和傳統(tǒng)電站系統(tǒng)調(diào)試試驗(yàn)相似，因受現(xiàn)場條件的制約，現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)以單個(gè)產(chǎn)品的試驗(yàn)為主，系統(tǒng)整體調(diào)試作為輔助手段驗(yàn)證車載移動(dòng)變各主要模塊的功能及系統(tǒng)整體功能，其中還包括保護(hù)定值設(shè)定等。將產(chǎn)品調(diào)整到最佳狀態(tài)，保證送電的成功率。一般來講，系統(tǒng)一次試驗(yàn)可以分為以下幾類：

1）絕緣類試驗(yàn)

絕緣類試驗(yàn)主要指變壓器、HGIS、開關(guān)柜、連接電纜等部件的自身的絕緣以及設(shè)備之間的絕緣，現(xiàn)場試驗(yàn)的主要監(jiān)測手段是耐壓試驗(yàn)。另外，各產(chǎn)品絕緣介質(zhì)也歸于絕緣類試驗(yàn)。如變壓器油樣分析、色譜分析，SF6氣體的水分測定等實(shí)驗(yàn)。

2）精度試驗(yàn)

車載移動(dòng)變的精度試驗(yàn)主要包含電流互感器、電壓互感器以及各采集電源的計(jì)量器具的試驗(yàn)，同時(shí)也包含計(jì)數(shù)器、溫度表等設(shè)備的精度。現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)盡量選用直接測試法通過一次設(shè)備施加量進(jìn)行試驗(yàn)，也可利用繼電保護(hù)從二次施加小信號進(jìn)行試驗(yàn)。

3）操作類試驗(yàn)

一般情況下車載移動(dòng)變所用的開關(guān)設(shè)備主要有HGIS和開關(guān)柜等，現(xiàn)場需要對各種情況下開關(guān)的動(dòng)作進(jìn)行調(diào)試，并保證開關(guān)狀態(tài)量及時(shí)、正確地上傳到后臺(tái)。

4）其他類試驗(yàn)

除以上試驗(yàn)之外，還需根據(jù)各產(chǎn)品自身具體情況進(jìn)行試驗(yàn)或調(diào)試，如變壓器繞組溫度及油面溫度的采集、HGIS氣體泄漏情況、開關(guān)柜電纜的密封及接地等試驗(yàn)均需根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行檢測或調(diào)試。部分現(xiàn)場試驗(yàn)如圖7所示。

圖7 一次系統(tǒng)試驗(yàn)

2.4 二次系統(tǒng)調(diào)試

1）二次信號回路檢查

以就地綜保裝置為核心，排查斷路器、刀閘、地刀等控制信號回路在綜保裝置的正確性。斷路器控制回路的調(diào)試，主要檢查控制回路和位置指示是否正確，若發(fā)現(xiàn)斷路器控制回路和位置指示異常，應(yīng)立即斷開控制回路電源，并查找原因；刀閘控制回路通過就地操作、遠(yuǎn)動(dòng)操作，觀察刀閘的動(dòng)作情況，若發(fā)現(xiàn)刀閘電機(jī)不動(dòng)，應(yīng)立即關(guān)閉控制回路電源，從主回路查起，避免問題的掩蓋造成更大的事故；主變控制回路通過有載調(diào)壓檔位控制器，就地進(jìn)行動(dòng)作操作，后臺(tái)遠(yuǎn)動(dòng)控制，檢查檔位顯示是否與實(shí)際位置相同。

2）繼電保護(hù)調(diào)試

在監(jiān)控后臺(tái)對保護(hù)裝置定值、精度，監(jiān)控裝置信號和遠(yuǎn)動(dòng)控制及通信功能進(jìn)行調(diào)試，若出現(xiàn)調(diào)試錯(cuò)誤的過程，需進(jìn)行就地的再調(diào)試過程，再對問題進(jìn)行定位查找。

對于主變壓器，重瓦斯保護(hù)信號只能反映變壓器油箱內(nèi)部的異常情況，對變壓器油箱及油枕外部故障配置快速差動(dòng)保護(hù)，以保證對油箱外部電源側(cè)套管及引出線故障的及時(shí)響應(yīng)，兩者互相配合，相輔相成；變壓器配置高后備和低后備保護(hù)裝置來保護(hù)變壓器因內(nèi)部或外部短路引起的過電流故障，以上設(shè)置共同組成變壓器的保護(hù)系統(tǒng)。

部分二次系統(tǒng)調(diào)試如圖8所示。

圖8 二次系統(tǒng)調(diào)試

總結(jié)

車載移動(dòng)式變電站具有集成度高、建設(shè)周期短、運(yùn)行費(fèi)用低、性能可靠、占地面積小、安裝組合靈活、移動(dòng)方便等特點(diǎn)，特別能滿足工業(yè)用戶供電系統(tǒng)技術(shù)改造、設(shè)備檢修、搶險(xiǎn)救災(zāi)的臨時(shí)供電、事故搶修以及自然災(zāi)害情況下的特殊需要。

本文介紹了車載移動(dòng)式變電站兩車方案的具體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵設(shè)備選型，并且對其工程現(xiàn)場的檢查、連接、一次系統(tǒng)試驗(yàn)及二次系統(tǒng)調(diào)試作了詳細(xì)描述，給出了注意事項(xiàng)及處理辦法，為其他設(shè)計(jì)人員提供參考。