并网与解列全过程不间断供电的10 kV发电车设计研究

孙广慧，陈允柯，欧阳成

(1.广东电网有限责任公司 佛山供电局，广东 佛山 528000；2.徐州海伦哲专用车辆股份有限公司，江苏 徐州 221000)

并网与解列全过程不间断供电的10 kV发电车设计研究

孙广慧1，陈允柯2，欧阳成2

(1.广东电网有限责任公司 佛山供电局，广东 佛山 528000；2.徐州海伦哲专用车辆股份有限公司，江苏 徐州 221000)

10 kV发电车的应急供电可靠性、经济成本良好性，奠定了其在10 kV配电线路中的优势。通过对10 kV发电车的结构(包含汽车底盘、降噪车厢、10 kV发电机组、独立油箱、配电系统、电缆卷盘、车载照明系统、车载警示系统和接地系统等)、智能并机并网控制系统和高压开关柜等关键点的设计研究，提出了一种能并网与解列全过程不间断供电的10 kV发电车。该10 kV发电车除了具有最基本的单机并网功能外，还具有单机二次并网功能以及并机二次并网功能。

10 kV发电车；并机运行；并网运行；应急供电

随着经济和社会的不断发展，用户对供电可靠性的要求不断提高。如何提高供电可靠性已成为电力部门的重要任务。目前，采用发电车应急供电是主要措施之一。10 kV配电线路供电半径大，供电范围广，用户多，线路为放射状分布。当其上级电源出现故障需要检修或10 kV线路前段需进行停电施工时，往往会造成大面积的停电。若采用400 V发电车应急供电，就需要采用多台设备，由此会产生设备的大量重复购置，并且也降低了应急供电的可靠性。而10 kV发电车可以直接向10 kV配电线路供电，可以很好地解决上述问题。另外，10 kV发电车配置了并机并网功能，可以保证整个供电过程完全不停电，大大提高了供电可靠性[1]。

1 总体设计

1.1 结构设计

10 kV发电车主要由汽车底盘、降噪车厢、10 kV发电机组、独立油箱、配电系统、电缆卷盘、车载照明系统、车载警示系统和接地系统等组成。

降噪车厢共分为4个部分：控制室、机组室、油箱室和电缆室。控制室安装有机组控制屏、10 kV环网柜、直流屏和监控显示器等；机组室安装有发电机组、馈出面板和火灾报警器等；油箱室安装有机组独立油箱，油箱容积可满足发电机组满载运行8 h；电缆室安装有电缆卷盘、卷盘控制盒等，最多可同时存放18根电缆。进风口设置在控制室上部，排风口在车厢后部。进、排风口均设置有电动百叶窗，机组蓄电池电源开关闭合时，百叶窗自动打开。车厢副车架四角安装有液压支腿，在车辆长时间存放时可以将支腿放下，减少轮胎应力。主馈出面板设置了多路快速连接器，作为整车的输出接口。车厢外部安装有侧标志灯、示廓灯等安全指示灯。整车参数见表1,结构布局如图1所示。

图1 整车布局图

1.2 电气设计

1.2.1 机组控制系统设计

机组控制系统是机组正常运行的保障，主要有如下3个作用：1)控制机组的起停和环网柜高压开关的分合；2)监测发电机组及配电系统运行状态，并对发电机组起到实时保护作用；3)并机或并网时自动调节发电机组的参数与电网或其他机组同步，并自动分配负载。

为实现发电机组既可以并机又可以并网的功能，机组控制系统采用2个智能机组控制器作为主控制模块(1个为并机控制器，1个为并网控制器)，再加以外围控制电路，构成了整个机组控制系统。并机控制器需要重新编程，以实现不同工况下的所需功能[2]。

1.2.2 高压开关柜设计

由于发电车的安装空间有限，所以高压开关柜只能选择紧凑型全绝缘环网柜，而不能选择体形庞大的中置柜。目前，常用的环网柜多为SF6充气柜，其优点在于质量轻、体积小，而且有一定的抗震性，更适宜车载。高压开关柜内安装有断路器、隔离开关、PT和CT等，并配置有完善的微机保护。面板上安装了带电指示器、电力多功能表、核相孔和气压表等。微机保护具有速断保护、限时速断保护、定时限过流保护、零序保护、欠压保护和过压保护等。开关柜满足“三工位、五防闭锁”功能，柜内每一间隔都配置五防程序锁。开关柜操作电源由DC110 V的直流屏提供。开关柜内的PT、CT将10 kV一次系统的高电压、大电流转换成机组控制系统可以检测的低电压和小电流。开关柜的分合闸操作由机组控制系统控制。开关柜设计见表2。

2 10 kV发电车的功能

10 kV发电车最基本的功能是将高品质的10 kV电能可靠地输送到配电线路上，而现在由于用户对供电可靠性要求的不断提高，10 kV发电车还应具有单机二次并网功能以及并机二次并网功能。

当单台发电车功率满足负载要求时，可以使用单台发电车二次并网，为负载进行供电，如图2所示。当市电需检修停止时，首先用高压电缆连接10 kV发电车馈出接口与市电，起动10 kV发电车，通过并网模块检测到10 kV发电车与市电同步后，自动合闸10 kV发电车高压开关柜(1AH)，由10 kV发电机车与市电一同向负载供电，供电稳定后，切断市电，由10 kV发电车单独供电。当市电检修完毕后，用高压电缆连接10 kV发电车上高压开关柜(3AH)出线端与市电，通过并网模块检测到10 kV发电车与市电同步后，自动合闸10 kV发电车高压开关柜(3AH)，由高压发电机车与市电一同向负载供电，供电稳定后，断开高压开关柜(1AH)，停止高压发电车，由市电通过高压开关柜(3AH)供电。闭合市电线路的柱上开关，分闸高压开关柜(3AH)，恢复市电正常供电[3]。

表2 开关柜设计

图2 单机二次并网示意图

当单台发电车机组功率不满足负载要求时，可以使用多台发电车先并机再并网的方式，为负载进行供电，如图3所示。当市电需检修停止时，首先用高压电缆连接2台或多台10 kV发电车的高压开关柜公共母排(见图3中2AH和5AH)，再连接10 kV发电车高压开关柜(3AH)出线端与市电，并手动闭合高压开关柜(3AH)断路器。起动10 kV发电车，通过并机模块检测到2台或多台10 kV发电车之间与市电同步后，自动合闸高压发电车高压开关柜(1AH、4AH)，由10 kV发电机车与市电一同向负载供电。供电稳定后，切断市电柱上开关，由10 kV发电车并机单独供电。当市电检修完毕后，用高压电缆连接高压发电车上高压开关柜(6AH)出线端与市电，通过并机模块检测到2台或多台10 kV发电车与市电同步后，自动合闸10 kV发电车高压开关柜(6AH)，由高压发电机车与市电一同向负载供电。供电稳定后，分闸高压发电车高压开关柜(1AH、4AH)，停止所有高压发电车，由市电通过高压开关柜(6AH、3AH)供电。闭合市电线路柱上开关，分闸高压开关柜(6AH、3AH)，恢复市电正常供电[4]。

图3 并机二次并网示意图

3 结语

10 kV发电车不但能够应急供电，还能配合其他旁路不停电作业设备，完成10 kV配电线路的不停电检修，能够很好地解决400 V低压发电车供电存在的问题。目前，10 kV发电车供电已在实际作业中成功应用，今后应大力推广。10 kV发电车供电的推广和应用必将成为提高供电可靠性的重要措施。

[1] 刘介才.工厂供电[M].北京：机械工业出版社，1991.

[2] 孟宪章，罗晓梅.10/0.4 kV变配电实用技术[M].北京：机械工业出版社，2007.

[3] 公安部道路交通管理标准化技术委员会.GB 7258—2004 机动车运行安全技术条件[S].北京：中国标准出版社，2004.

[4] 郭仲礼，于曰浩.高压电工实用技术[M].北京：机械工业出版社，1995.

责任编辑彭光宇

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

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孙广慧(1980-)，男，高级工程师，主要从事配电设备运行管理等方面的研究。

2015-02-13