车载移动变电站在非洲国家的应用与研究

陈海权，于明辉，吴德辉

（中国水利水电第一工程局有限公司，吉林 长春 130000）

0 引 言

车载移动变电站在电力系统中属于一种特殊的变电站，主要由平板拖车、高压组合电器、特种设计变压器、充气式中压开关以及相应的交直流系统、自动化控制保护系统、方便安装调试的电缆盘和插拔头等组成，具有可移动、运输方便以及土建施工电气安装调试简单等特点，能在极短时间内投入运行，可在紧急情况下迅速代替常规变电站，提供稳定可靠的电力供应。

1 车载移动变电站项目研究的背景及目的

在非洲国家，由于电网非常单一薄弱，通常一个变电站负责整个城市或者区域的供电工作，从而导致大多数变电站的变压器容量已经无法满足供电的增长需求，另外一次设备已经非常老久，超出了设计的使用寿命，二次设备虽然能继续运行，但无法满足当代电力系统对自动化的要求，因此急需进行升级改造工作。升级改造工程必然要停电施工，企业和民众无法接受长时间的停电，这时若采用相同的电压等级和容量的移动变电站临时供电，可将停电的时间控制在最短范围，既满足了企业和民众对供电的需求，同时也为变电站的升级改造工作提供便利。

此外，随着非洲国家的工业化进程发展，多处都在兴建工厂、工业园等，大负荷用电日益增多，但电力配套没有及时跟进，导致很多工业园面临具备生产条件但因电的问题无法启动的尴尬场面，对于企业和国家来说损失较大。常规永久变电站的建设周期比较长，若想在短时间内解决用电问题，使用移动变电站是最佳方案。非洲容易发生自然灾害，在灾难发生后，移动变电站以运输方便，土建施工量少，能够在最短时间内投入运行，恢复当地的电力供应，为灾难后救援提供电力保障。

当然，移动变电站的使用场景不仅仅是以上情况，在一些宗教的大型活动、国家的重要节假日或者军事演习等紧急临时需要供电的场所，都可以使用它来供电，以满足各类情况下的供电需求。待一切恢复正常后，移动变电站就可以退出运行。总之，移动变电站是电力系统突发事件应急预案的重要一环，是电力系统出现问题时解决方案的第一选择[1,2]。

2 车载移动变电站建设概况

根据非洲国家电网系统和市场的需求，选取移动变电站的高压侧额定电压为132 kV，满足不同配网系统使用的中压额定电压为33 kV和15 kV，作为本次车载移动变电站应用和研究的探讨。从成本和实用性角度，本次车载移动变所有设备安装在3台拖挂车上，分别为132 kV设备及132/33/15 kV变压器车，简称为1#车，33 kV GIS开关柜、交直流系统和测控保护车，简称为2#车，15 kV开关柜、交直流系统和测控保护车，简称为3#车。

2.1 1#主变车

1#车主要由高压132 kV电气设备及变压器组成，考虑到开关类电气设备的机械结构和板车的宽度问题，车载移动变的开关设备断路器和隔离开关选型为组合式的145 kV GIS模块、145 kV户外电气设备避雷器与电压互感器以及132/33/15 kV主变压器模块。考虑到空间的限制，电流互感器不使用单独的设备，集成在变压器的高压套管内。满足道路和承重要求的液压高低板挂车从现有电网上取电，经过避雷器、电压互感器以及组合式GIS模块（包含断路器和隔离开关）连接到变压器的高压套管（高压套管内置电流互感器），经变压器由132 kV变到33 kV和15 kV，具体如图1所示。

图1 1#主变车结构

2.2 2#配电车

2#车主要由中压33 kV电气设备及辅助电源和测控保护组成，且均为户内设备。考虑到集装箱的空间限制，33 kV电气设备选型为充气式的GIS开关柜模块（按照1路进线，5路出线设计）、站用接地变、蓄电池、交直流系统模块、综合自动化，测控保护系统模块、集装箱以及满足道路和承重要求的普通高低板半挂车。

33 kV GIS开关柜采用单母线接线方式，配置1路进线5路出线，配置1台站用接地变（33/0.4 kV，100 kVA，ZNyn1），33 kV一组PT内置在33 kV GIS进线柜。与在1#车上预先制作好的足够长的电缆连接，使变压器中压33 kV与33 kV GIS的进线柜连接，33 kV出线与原有33 kV配网系统通过电缆连接供下一级用户使用。2#车上配置了蓄电池、交直流系统、综合自动化以及测控保护系统模块，间隔控制单元、多功能表、报警器、自动电压调节器集成在控制屏内，低后备过流保护和保测一体装置下放安装到33 kV GIS开关柜上，具体如图2所示。

图2 2#配电车结构

2.3 3#配电车

3#车主要由低压15 kV电气设备及辅助电源和测控保护组成，15 kV开关柜模块按照1路进线，5路出线设计。其中还包含站用接地变、蓄电池、交直流系统模块、综合自动化，测控保护系统模块、集装箱以及满足道路和承重要求的普通高低板半挂车。

根据非洲国家132 kV变压器的容量规定，选取本次车载移动变的容量为50 MVA，可以满足大部分工况下的使用。15 kV开关柜采用单母线接线方式，配置1路进线5路出线、1台站用接地变（15/0.4 kV，100 kVA，ZNyn1），15 kV一组PT内置在15 kV进线柜，与在1#车上预先制作好的足够长的电缆连接，使变压器低压15 kV与15 kV进线柜连接，15 kV出线与原有15 kV配网系统通过电缆连接供下一级用户使用。3#车上配置了蓄电池，交直流系统，综合自动化和测控保护系统模块。间隔控制单元、多功能表、报警器以及自动电压调节器集成在控制屏内，变压器的差动保护、非电量、高后备过流保护等集成在保护屏内，低后备过流保护和保测一体装置下放安装到15 kV开关柜上，具体如图3所示。

图3 3#配电车结构

车载移动变电站的各个模块集成在半挂车上，具有运输方便、模块化管理、检修更换和拆分简单以及运行维护便捷等优点。模块化组合实现33 kV和15 kV不同用户的需求，且不需要额外的土建施工。所以说车载移动变电站是紧急情况下的最佳解决方案。

3 车载移动变电站应用后产生的效益

车载移动变电站的实施可以有效减少征地、土建施工以及电气安装等资金的投入，可在多种情况下重复使用，节省时间和施工资金的投入。快速投入使用可以有效减少负荷转移和损失等问题，避免造成供电负荷的浪费，直接产生经济效益。而在大型活动，或在发生灾害后，亦或在发生战争时，移动变电站能够提供快速稳定的供电，获得的社会效益不言而喻[3-5]。

4 车载移动变电站研究的重点和难点

由于所有电气设备安装在拖板车上，因此必须满足带电运行时的安全距离。考虑到道路交通法规对板车上路的宽度要求，在设计时可以考虑固定支架折叠布置，如避雷器和电压互感器。运输过程中，折叠回板车的宽度内，使用时打开后满足相应规范要求的距离。

变压器的宽度要根据拖板车的宽度进行针对性设计，同时还要针对性地设计变压器与拖板车的固定方式，满足变压器在运输过程中对防震和过加速度的要求。若整车的重量不超过道路交通法规的要求，采用变压器注油后运输，若整车重要超重，则考虑变压器油单独运输。

33 kV开关柜属于户内设备，安装在集装箱内。由于受到集装箱大小的限制，所以选用充气式形式，可以大大减小柜子的尺寸以满足空间的限制。另外，设备在运行中会散发出热量，因此需在集装箱内配置空调解决散热的问题。

5 结 论

随着非洲国家经济和人民生活水平的不断提升，为提高应对极端自然灾害处置的能力，亦或在特殊时期，对电力的依赖和供电可靠性提出了越来越高的要求。原有变电站也正在面临着改造和升级，要想解决在升级改造过程中提供不间断的供电，车载移动变也许是最佳的解决方案。结合非洲国家的复杂情况，车载移动变电站的应用和研究具有非常重要的意义，也会在实际的使用中取得非常大经济效益和社会效益。