66kV车载式移动变电站设计与应用浅析

北京科锐配电自动化股份有限公司 张鹏飞

近年来在国家重振东北的号召和引领下，我国东北地区的经济建设速度快速增长，大负荷用电用户日益增多，负荷密度增长加剧，特别是像夏季达沃斯论坛这类国际级大型会议活动的召开和东北三省旅游持续升温等现象对供电连续性、可靠性均提出了更为苛刻的要求。近年来极端天气日趋严重，地震、暴雪、洪涝等各种自然灾害频发，紧急救灾预案更是中央三令五申的大事，因历史原因东北66kV 变电站通常因设备老旧导致难以避免这类自然灾害的影响，从而发生灾害性停电事故并大都无法迅速恢复供电。车载式移动变电站能在紧急情况发生时快速赶赴事故地点替换受损变电站恢复供电，待其修复完毕后车载移动变即可退出运行。

当前现有变电站也面临着技术更新、增容改造等问题，内部一次设备和二次设备可能需要全部更换，甚至土建基础及屋舍需要同步改造重建，因此造成施工难度高、施工周期长，工作量相当巨大。此时如采用容量相当的车载式移动变电站配合改造，则负荷的倒切和供电的稳定性将会得到保障，为实施全站改造提供一种便捷方式。此外在东北地区重振经济的大背景下，政府主持建设的大型基建项目和民间投资的工、商业项目也在有序进行，其中不乏有些需要临时供电，此时或可采用车载式移动变电站，为其项目的实施提供电力保证，成为电力配备的有益补充。自2012年末，受辽宁省供电公司委托先后为丹东市、大连市、朝阳市设计了多套车载式移动变电站，通过五年来的多次投运，对66kV 车载式移动变电站进行总结和分析，对进一步提高车载式移动变电站的设计与应用提供一定的参考。

1 66kV 车载式移动变电站选型

1.1 66kV车载式移动变电站整体设计

车载式移动变电站一般由高压变电车、中压配电车、电缆连接三部分组成。高压变电车由高压开关模块、电力变压器模块、辅助系统模块、运输模块构成，其中前三者统一安装于拖车上。中压配电车由中压开关模块、智能化综合控制模块、辅助系统模块、运输模块构成，其中前三者统一安装于预制舱内，而后将预制舱固定在拖车上。电缆连接部分由电缆绞盘、高压柔性电缆、控制电缆构成。投运时，电缆连接部分通过分别安装于高压变电车、中压配电车上的端子箱，将高、中压电力系统建立联系。各个模块均为厂内预制、组装、调试，出厂时已经是具备完整功能的变电站。

车载式移动变电站的优势体现在自然灾害、突发故障等紧急状况下的快速投运、恢复供电的能力，因此在选择时应结合现有变电站的电压等级、变压器容量、馈线数量等因素。东北地区应以66kV 双线圈油变为首选，容量以20MVA 为宜，馈线数量以4～6个间隔为宜[1]。运输承载形式采用低平板半挂载重车体，以适应多种场地条件及运输环境。保护与控制系统应选择以光纤或电缆为连接方式。交流供电方式采取一主一备，备用电源为外接柴油发电机或考虑分布式光伏微网系统。

1.2 高压变电车部分

高压变电车由高压开关模块、电力变压器模块、辅助系统模块、运输模块构成，其中前三者统一安装于拖车上。

高压开关模块。66kV 的高压开关模块设备配置较为单一，一般为HGIS 设备，其体积小、应用灵活的特点在车载式移动变电站上得到了充分发挥。为实现进线电压、电流的监视，一般在进出线套管上配置有外插式电流、电压互感器。由于66kV 高压开关选用HGIS，内部充有SF6气体、属于压力容器，在运输时需降压运输，应随之配置SF6气体回收装置。

电力变压器模块。变压器的绕组和容量确定后，还需格外关注变压器的中性点绝缘问题。一般常规站的变压器中性点为半绝缘，依靠变电站内中压成套设备中性点装置完成接地。车载式移动变电站接入电网时，其中性点接地方式应符合电网整体调度原则，一般不把其中性点设计为全绝缘方式，因此需要外置中性点成套装置。根据移动式变电站特性，需增强铁芯和绕组受力结构增强其抗震强度，为避免变压器与箱体发生相对位移，应加强变压器底部与油箱底盘间绝缘层的机械强度，加强变压器各紧固件的强度。变压器器身上应装有三维冲撞记录仪，变压器运输过程冲撞不大于3g 时变压器身应无任何松动、位移和损坏。为满足移动式变压器运输要求储油柜需特殊设计，在满足计算储油量的同时尽量降低储油柜结构高度，宜采取扁平化设计，同时增强储油柜与变压器本体的固定，增强其运输时的稳定性。保证各种工况下（冲撞5g）储油柜不发生损坏。同时将油位指示器、温控器等监视性仪表安置在变压器底部，以便在运行过程中的巡视。

辅助系统模块。高压变电车的辅助系统包含前侧“避雷器-绝缘子”接入端组合，既可接入架空导线也可接入高压电缆。还包含车尾的升降照明灯、升降视频监控系统，以及围绕全车的双环形接地网。所有电气元件的工作接地、保护接地和等电位接地应就近接入双环型接地网，其控制、信号及电源线缆应通过环形槽盒，将所有与外部对接的端口引至端子箱内的防误插航空插座上。

运输模块。高压变电车应根据元器件的总重量选择专用低平板半挂重载拖车，车载式移动变电站的运行时间远超于一般车辆的载货停放时间，故而需在拖车首尾及中部安设电动或液压支腿承载整台高压变电车的重量，避免爆胎等危害的发生，以免造成设备损害。电动或液压支腿应配有机械闭锁或机械辅助支腿，避免在承重工作时出现软腿现象。同时应在车体载货平台四周安设水平仪，以保证投运前车辆及设备水平不倾斜。

1.3 中压配电车部分

中压配电车由中压开关模块、智能化综合控制模块、辅助系统模块、运输模块构成，其中前三者统一安装于预制舱内，而后将预制舱固定在拖车上。

中压开关模块。中压10kV 开关模块一般采用具有抗震性能的金属铠装固定式户内开关柜，如因为馈线回路过多导致空间不足时可退而选择C-GIS户内开关柜，无论选择那种类型的开关设备都应采用电缆下进下出的方式。同时汇流主母线宜采用柔性连接，如多层铜箔压轧，避免运输的震动造成各开关柜间相互影响。

智能化综合控制模块。车载式移动变电站的智能化综合控制装置和常规变电站基本类同，当移动变电站接入电网时，为适应调控一体化的要求需将“四遥”信号上传[2]。变压器高压侧及高压开关宜通过合并单元智能终端一体化装置采集电流电压值和开关量信号接收控制命令，通过光纤与变压器保护、测控装置连接，中压开关柜保护测控装置应就地安装。电源系统应充分考虑运行模式，车载式移动变电站除自给自足外，还应考虑配出电源为其他设备使用的情况，一般选择容量为65Ah 的蓄电池。如果资金情况允许，亦可在预制舱顶部设置分布式光伏形成微网系统。以40GP 预制舱为例，一般可布置6kW 分布式光伏微网系统，足以满足车载式移动变站自身用电。

辅助系统模块。中压配电车的辅助系统包含预制舱内部的视频监控系统、火灾告警系统以及暖通照明系统。预制舱内所有电气元件通过预制舱底部线缆通道将所有与外部对接的端口引至端子箱内的防误插航空插座上。预制舱底部设有双环型接地网，用于电气设备的工作接地、保护接地和等电位接地。环形地网在预制舱的四角向外延伸，同拖车接地点相连接。

运输模块。中压配电车应根据元器件的总重量选择专用低平板半挂重载拖车，车载式移动变电站的运行时间远超于一般车辆的载货停放时间，故而需在拖车首尾及中部安设电动或液压支腿，承载整台高压变电车的重量，避免爆胎等危害的发生，以免造成设备损害。电动或液压支腿应配有机械闭锁或机械辅助支腿，避免在承重工作时出现软腿现象。同时应在车体载货平台四周安设水平仪，以保证投运前车辆及设备水平不倾斜。

1.4 电缆连接部分

电缆连接模块由电缆绞盘、高压柔性电缆、控制电缆构成。高压柔性电缆两端配有重载连接器或标准接线端子，二次控制电缆两端配有防误插航空插头，停运状态时电缆缠绕在电缆绞盘上存放，电缆绞盘固定安装于中压配电车。

2 66kV 车载式移动变电站运行模式

2.1 两车连接

驾驶牵引车将高压变电车和中压配电车拖引至目的地，根据场地条件合理停放两车，而后开走牵引车，撑起两车支腿，根据水平仪把车载平台调制水平。高压进线开关HGIS 的出线端与变压器高压侧套管使用铝绞线或软导线连接，变压器低压侧套管使用柔性电缆与中压配电车上的进线开关连接，中压配电车上的馈线端与10kV 引出电缆相连，连接两车端子箱之间的控制电缆和信号光缆。然后在距离两车外侧不小于1米处防止警示围栏。

图1 车载式移动变运行图

2.2 一次、二次系统接入

单母分段式移动变接入：变电车接入，高压变电车的66kV 进线侧接入原有变电站内66kV 母线，主变10kV 出线端接入配电车。配电车接入，选择中压配电车馈线回路中某一间隔设置成母线联络开关，与原10kV 母线构成分段运行；分列（独立）运行式移动变接入：自66kV 母线引电源至高压变电车66kV 进线端。配电车接入，独立于原有变电站内的10kV 系统单独带负载运行，这种方式不影响原有的系统接线和保护方式。车载式移动变电站具备完整的交直流系统或光伏微网系统以及综自保护系统，保护测控就地实现。可以选配光纤通信设备和PMS 管理系统。

2.3 接地系统接入

车载式移动变电站由于使用地点不固定，以及对其投入使用的快捷要求，预先设计有两种快速合理的接地方案，根据车载式移动变电站运行环境不同，采取不同的方案实现快速接地。根据变电站设备接地工艺标准，66kV 变电站水平接地体一般采用50×5mm 的镀锌扁铁，接地网的接地电阻一般不大于0.5欧姆。高压变电车货板上装设有工作与保护接地、等电位接地两种环形接地铜排，变压器等电气设备就近接入环形接地铜排；中压配电车在货板四角均装设有工作与保护接地、等电位接地点，此4处接地点均通过预制舱底部接地回路同预制舱内部电气设备接地点相连通。

车载式移动变位于常规变电站之内。当车载式移动变位于常规变电站内部时，可借助于常规站既有的接地网对车载式移动变进行快速接地连接；在高压变电车车体四周的环形接地网上选取2～4个点，使用多股软铜线就近接入既有的接地网内；在中压配电车车体四角的接地点选取对角2点或全部4点，使用多股软铜线就近接入既有的接地网内。

车载式移动变位于常规变电站之外。当车载式移动变位于常规变电站外部或远离常规变电站时，由于现场没有可利用的既有接地网，需使用镀锌钢管或镀锌扁铁制作接地极，通过接地极直接钉入地下进行接地，当地质无特殊要求时钉入深度不小于0.8米，宜选择在两车两侧各钉入一根接地极。在中压配电车车体四角的接地点中选取靠近高压变电车的两点，使用多股软铜线就近接入高压变电车车体四周的环形接地网上，使两车自身地网形成环形回路，而后选取两个靠近接地极的点使用多股软铜线和接地极相连接。

2.4 66kV车载式移动变电站特点

应用灵活。车载式移动变电站与常规意义上的变电站相比较整体性好、应用灵活，常规变电站是固定式布置，而车载式移动变电站搭载在低平板半挂重载拖车上，只要道路交通允许、电源点合适就可以使用标准牵引车迁移至目的地，接入高压进线电源和中压馈出电缆，短时调试后即可完成连接组建投入使用；紧凑便捷。与常规变电站相比，车载式移动变电站一、二次电气设备布置紧凑，各个功能单元模块之间采用快速耦合器连接，由于其在出厂前已完成了预组装、预发电，因此现场的实际工作量少之又少，几乎仅是电气设备的线缆连接。同时占地面积小，两车投影面积不足100m2。

综上，研究和发展66kV 车载式移动变电站在东北地区具有极强的经济价值和社会价值，当有自然灾害或突发事故时，首要的任务就是恢复供电能力，在紧急情况下常规变电站在时间以及规模等方面难以满足社会要求。当有重大会议活动时首要任务就是保证电力供应，常规变电站在资金及可重复利用等方面又难以达到经济的可持续性，因此车载式移动变电站很好的解决了临时、应急供电的问题，并促进了地区经济的发展，提高了供电公司的社会效益。