孫廣慧，陳允柯，歐陽成

(1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司 佛山供電局，廣東 佛山 528000；2.徐州海倫哲專用車輛股份有限公司，江蘇 徐州 221000)

并網(wǎng)與解列全過程不間斷供電的10 kV發(fā)電車設(shè)計(jì)研究

孫廣慧1，陳允柯2，歐陽成2

(1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司 佛山供電局，廣東 佛山 528000；2.徐州海倫哲專用車輛股份有限公司，江蘇 徐州 221000)

10 kV發(fā)電車的應(yīng)急供電可靠性、經(jīng)濟(jì)成本良好性，奠定了其在10 kV配電線路中的優(yōu)勢。通過對10 kV發(fā)電車的結(jié)構(gòu)(包含汽車底盤、降噪車廂、10 kV發(fā)電機(jī)組、獨(dú)立油箱、配電系統(tǒng)、電纜卷盤、車載照明系統(tǒng)、車載警示系統(tǒng)和接地系統(tǒng)等)、智能并機(jī)并網(wǎng)控制系統(tǒng)和高壓開關(guān)柜等關(guān)鍵點(diǎn)的設(shè)計(jì)研究，提出了一種能并網(wǎng)與解列全過程不間斷供電的10 kV發(fā)電車。該10 kV發(fā)電車除了具有最基本的單機(jī)并網(wǎng)功能外，還具有單機(jī)二次并網(wǎng)功能以及并機(jī)二次并網(wǎng)功能。

10 kV發(fā)電車；并機(jī)運(yùn)行；并網(wǎng)運(yùn)行；應(yīng)急供電

隨著經(jīng)濟(jì)和社會的不斷發(fā)展，用戶對供電可靠性的要求不斷提高。如何提高供電可靠性已成為電力部門的重要任務(wù)。目前，采用發(fā)電車應(yīng)急供電是主要措施之一。10 kV配電線路供電半徑大，供電范圍廣，用戶多，線路為放射狀分布。當(dāng)其上級電源出現(xiàn)故障需要檢修或10 kV線路前段需進(jìn)行停電施工時，往往會造成大面積的停電。若采用400 V發(fā)電車應(yīng)急供電，就需要采用多臺設(shè)備，由此會產(chǎn)生設(shè)備的大量重復(fù)購置，并且也降低了應(yīng)急供電的可靠性。而10 kV發(fā)電車可以直接向10 kV配電線路供電，可以很好地解決上述問題。另外，10 kV發(fā)電車配置了并機(jī)并網(wǎng)功能，可以保證整個供電過程完全不停電，大大提高了供電可靠性[1]。

1 總體設(shè)計(jì)

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

10 kV發(fā)電車主要由汽車底盤、降噪車廂、10 kV發(fā)電機(jī)組、獨(dú)立油箱、配電系統(tǒng)、電纜卷盤、車載照明系統(tǒng)、車載警示系統(tǒng)和接地系統(tǒng)等組成。

降噪車廂共分為4個部分：控制室、機(jī)組室、油箱室和電纜室?？刂剖野惭b有機(jī)組控制屏、10 kV環(huán)網(wǎng)柜、直流屏和監(jiān)控顯示器等；機(jī)組室安裝有發(fā)電機(jī)組、饋出面板和火災(zāi)報警器等；油箱室安裝有機(jī)組獨(dú)立油箱，油箱容積可滿足發(fā)電機(jī)組滿載運(yùn)行8 h；電纜室安裝有電纜卷盤、卷盤控制盒等，最多可同時存放18根電纜。進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在控制室上部，排風(fēng)口在車廂后部。進(jìn)、排風(fēng)口均設(shè)置有電動百葉窗，機(jī)組蓄電池電源開關(guān)閉合時，百葉窗自動打開。車廂副車架四角安裝有液壓支腿，在車輛長時間存放時可以將支腿放下，減少輪胎應(yīng)力。主饋出面板設(shè)置了多路快速連接器，作為整車的輸出接口。車廂外部安裝有側(cè)標(biāo)志燈、示廓燈等安全指示燈。整車參數(shù)見表1,結(jié)構(gòu)布局如圖1所示。

圖1 整車布局圖

1.2 電氣設(shè)計(jì)

1.2.1 機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)組控制系統(tǒng)是機(jī)組正常運(yùn)行的保障，主要有如下3個作用：1)控制機(jī)組的起停和環(huán)網(wǎng)柜高壓開關(guān)的分合；2)監(jiān)測發(fā)電機(jī)組及配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并對發(fā)電機(jī)組起到實(shí)時保護(hù)作用；3)并機(jī)或并網(wǎng)時自動調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的參數(shù)與電網(wǎng)或其他機(jī)組同步，并自動分配負(fù)載。

為實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組既可以并機(jī)又可以并網(wǎng)的功能，機(jī)組控制系統(tǒng)采用2個智能機(jī)組控制器作為主控制模塊(1個為并機(jī)控制器，1個為并網(wǎng)控制器)，再加以外圍控制電路，構(gòu)成了整個機(jī)組控制系統(tǒng)。并機(jī)控制器需要重新編程，以實(shí)現(xiàn)不同工況下的所需功能[2]。

1.2.2 高壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)

由于發(fā)電車的安裝空間有限，所以高壓開關(guān)柜只能選擇緊湊型全絕緣環(huán)網(wǎng)柜，而不能選擇體形龐大的中置柜。目前，常用的環(huán)網(wǎng)柜多為SF6充氣柜，其優(yōu)點(diǎn)在于質(zhì)量輕、體積小，而且有一定的抗震性，更適宜車載。高壓開關(guān)柜內(nèi)安裝有斷路器、隔離開關(guān)、PT和CT等，并配置有完善的微機(jī)保護(hù)。面板上安裝了帶電指示器、電力多功能表、核相孔和氣壓表等。微機(jī)保護(hù)具有速斷保護(hù)、限時速斷保護(hù)、定時限過流保護(hù)、零序保護(hù)、欠壓保護(hù)和過壓保護(hù)等。開關(guān)柜滿足“三工位、五防閉鎖”功能，柜內(nèi)每一間隔都配置五防程序鎖。開關(guān)柜操作電源由DC110 V的直流屏提供。開關(guān)柜內(nèi)的PT、CT將10 kV一次系統(tǒng)的高電壓、大電流轉(zhuǎn)換成機(jī)組控制系統(tǒng)可以檢測的低電壓和小電流。開關(guān)柜的分合閘操作由機(jī)組控制系統(tǒng)控制。開關(guān)柜設(shè)計(jì)見表2。

2 10 kV發(fā)電車的功能

10 kV發(fā)電車最基本的功能是將高品質(zhì)的10 kV電能可靠地輸送到配電線路上，而現(xiàn)在由于用戶對供電可靠性要求的不斷提高，10 kV發(fā)電車還應(yīng)具有單機(jī)二次并網(wǎng)功能以及并機(jī)二次并網(wǎng)功能。

當(dāng)單臺發(fā)電車功率滿足負(fù)載要求時，可以使用單臺發(fā)電車二次并網(wǎng)，為負(fù)載進(jìn)行供電，如圖2所示。當(dāng)市電需檢修停止時，首先用高壓電纜連接10 kV發(fā)電車饋出接口與市電，起動10 kV發(fā)電車，通過并網(wǎng)模塊檢測到10 kV發(fā)電車與市電同步后，自動合閘10 kV發(fā)電車高壓開關(guān)柜(1AH)，由10 kV發(fā)電機(jī)車與市電一同向負(fù)載供電，供電穩(wěn)定后，切斷市電，由10 kV發(fā)電車單獨(dú)供電。當(dāng)市電檢修完畢后，用高壓電纜連接10 kV發(fā)電車上高壓開關(guān)柜(3AH)出線端與市電，通過并網(wǎng)模塊檢測到10 kV發(fā)電車與市電同步后，自動合閘10 kV發(fā)電車高壓開關(guān)柜(3AH)，由高壓發(fā)電機(jī)車與市電一同向負(fù)載供電，供電穩(wěn)定后，斷開高壓開關(guān)柜(1AH)，停止高壓發(fā)電車，由市電通過高壓開關(guān)柜(3AH)供電。閉合市電線路的柱上開關(guān)，分閘高壓開關(guān)柜(3AH)，恢復(fù)市電正常供電[3]。

表2 開關(guān)柜設(shè)計(jì)

圖2 單機(jī)二次并網(wǎng)示意圖

當(dāng)單臺發(fā)電車機(jī)組功率不滿足負(fù)載要求時，可以使用多臺發(fā)電車先并機(jī)再并網(wǎng)的方式，為負(fù)載進(jìn)行供電，如圖3所示。當(dāng)市電需檢修停止時，首先用高壓電纜連接2臺或多臺10 kV發(fā)電車的高壓開關(guān)柜公共母排(見圖3中2AH和5AH)，再連接10 kV發(fā)電車高壓開關(guān)柜(3AH)出線端與市電，并手動閉合高壓開關(guān)柜(3AH)斷路器。起動10 kV發(fā)電車，通過并機(jī)模塊檢測到2臺或多臺10 kV發(fā)電車之間與市電同步后，自動合閘高壓發(fā)電車高壓開關(guān)柜(1AH、4AH)，由10 kV發(fā)電機(jī)車與市電一同向負(fù)載供電。供電穩(wěn)定后，切斷市電柱上開關(guān)，由10 kV發(fā)電車并機(jī)單獨(dú)供電。當(dāng)市電檢修完畢后，用高壓電纜連接高壓發(fā)電車上高壓開關(guān)柜(6AH)出線端與市電，通過并機(jī)模塊檢測到2臺或多臺10 kV發(fā)電車與市電同步后，自動合閘10 kV發(fā)電車高壓開關(guān)柜(6AH)，由高壓發(fā)電機(jī)車與市電一同向負(fù)載供電。供電穩(wěn)定后，分閘高壓發(fā)電車高壓開關(guān)柜(1AH、4AH)，停止所有高壓發(fā)電車，由市電通過高壓開關(guān)柜(6AH、3AH)供電。閉合市電線路柱上開關(guān)，分閘高壓開關(guān)柜(6AH、3AH)，恢復(fù)市電正常供電[4]。

圖3 并機(jī)二次并網(wǎng)示意圖

3 結(jié)語

10 kV發(fā)電車不但能夠應(yīng)急供電，還能配合其他旁路不停電作業(yè)設(shè)備，完成10 kV配電線路的不停電檢修，能夠很好地解決400 V低壓發(fā)電車供電存在的問題。目前，10 kV發(fā)電車供電已在實(shí)際作業(yè)中成功應(yīng)用，今后應(yīng)大力推廣。10 kV發(fā)電車供電的推廣和應(yīng)用必將成為提高供電可靠性的重要措施。

[1] 劉介才.工廠供電[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.

[2] 孟憲章，羅曉梅.10/0.4 kV變配電實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3] 公安部道路交通管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB 7258—2004 機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

[4] 郭仲禮，于曰浩.高壓電工實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.

責(zé)任編輯彭光宇

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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孫廣慧(1980-)，男，高級工程師，主要從事配電設(shè)備運(yùn)行管理等方面的研究。

2015-02-13