曹 洋

(肇慶電力設(shè)計院有限公司,廣東 肇慶 526000)

0 引言

移動變電站是通過半掛拖車的形式(安裝在可移動拖車平臺上)進行整體設(shè)計,平時處于機動待運狀態(tài),到達目的地后數(shù)小時內(nèi)即可完成安裝調(diào)試,投入電網(wǎng)運行。包括移動車與車上布設(shè)的高低壓配電裝置、變壓器及二次設(shè)備等。相比常規(guī)變電站,具有占地面積小、建設(shè)投運快、拆卸運輸靈活、機動性強等優(yōu)勢,集成化程度高,體積小,選址靈活,運行使用方便,投資小,見效快。

移動式變電站主要由5大模塊構(gòu)成,即組合電器HGIS模塊(GIS模塊),主變壓器模塊,變電箱式綜合自動化室模塊,中壓配電室模塊及設(shè)備運輸車模塊。其中變電車上安裝主變壓器模塊及HGIS模塊(GIS模塊),配電車上安裝配電室模塊及綜自模塊。各模塊采用整體預制式結(jié)構(gòu),工廠模塊化制作,在廠內(nèi)實現(xiàn)內(nèi)部連接及調(diào)試?，F(xiàn)場安裝僅需車體定位、車體間電纜聯(lián)絡(luò)、出線電纜連接、保護定值校驗及其他調(diào)試工作,大大縮短了變電站投運時間。考慮到投產(chǎn)時間及建設(shè)成本,主要應用于以下場景：重大自然災害應急搶修,突發(fā)電力設(shè)備事故應急搶險,變電站改擴建,野外臨時供電,高負荷臨時供電補給及規(guī)劃外緊急供電需求。

1 總體設(shè)計

1)主要設(shè)備。一次設(shè)備包括一臺110 kV主變壓器,容量40 000 kVA,電壓等級為110 kV/10 kV,三相雙繞組有載調(diào)壓110 kV一回進線,采用線路-變壓器組模式,采用單母線接線,1回進線+6回出線+PT間隔+站用變間隔(10 kV總斷路器室：1面進出線柜+1面PT柜+1面站用變柜)。二次設(shè)備包括1面交直流屏+ 1面蓄電池屏+1面主變保護測控屏+1面交直流屏)。通信及后臺包括1面監(jiān)控主機柜與1面遠動工作站[1]。

2)設(shè)備配置。變電車配置110 kV高壓組合電器、主變壓器等設(shè)備。配電車配置中壓配電室(主進線柜、電容器柜、饋線柜、母線PT柜、站用變柜等設(shè)備)、保護室(主變保護測控、遠動服務器、時鐘同步裝置、監(jiān)控主機及五防系統(tǒng)、交直流一體化電源等設(shè)備),可實現(xiàn)無人值守,并將站內(nèi)數(shù)據(jù)傳送到調(diào)度端。

3)總體布置及連接。110 kV電源側(cè)采用戶外型HGIS組合電器布置形式,可滿足架空、電纜進出線。避雷器、PT 、HGIS組合電器、主變、中性點設(shè)備之間采用鋼芯鋁絞線連接。主變采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計,即高壓品字出線、橢圓膠囊儲油柜、分體布置散熱片。主變與10 kV總路開關(guān)站之間設(shè)置全絕緣管母線,通過穿墻套管進入艙內(nèi)。10 kV總路開關(guān)箱設(shè)置緊湊型開關(guān)柜(上進下出),采用10 kV柔性電纜并聯(lián),與10 kV中壓配電車連接。

4)設(shè)備外形尺寸。要求整體寬度控制在3 m以內(nèi),高度控制在4.5 m以下。體積越小,重力越輕越理想,令運輸靈活機動,方便快捷,適應更多的應用場合,節(jié)省材料,減少對環(huán)境的影響。

5)抗震設(shè)計。各部件結(jié)構(gòu)緊湊,固定安裝緊固,達到易操控性能,最大限度減少車載運輸過程中因慣性加速度對各部件作用力產(chǎn)生的影響。加強減震結(jié)構(gòu)設(shè)計,設(shè)計、校核及驗證車載式移動變電站總體承重結(jié)構(gòu)的強度及變形量,以滿足車載運輸要求。

6)結(jié)構(gòu)設(shè)計。設(shè)備須具備良好的抗震性能,確保功能完好,可快速投入使用。各類配電裝置與載貨車的連接采用螺栓連接,設(shè)專用連接底座。連接點強度保證設(shè)備在10 g加速度下不發(fā)生變形或損害,能做到多次安裝及拆卸。采用防震設(shè)施,各配電裝置及變壓器在運輸中,當沖撞加速度不大于3 g時,無任何松動、位移及損壞。

2 移動變電站選址

1)交通運輸要求。站址選擇要考慮交通運輸條件,如沿途的道路交通橋梁情況。應根據(jù)《電力大件運輸規(guī)范》中標準進行分級。移動變電站110 kV變電車的運輸尺寸(不含牽引車頭)為16 500(長)×3000(寬)×4500(高),整車重量70 t。10 kV配電車的運輸尺寸(不含牽引車頭)為12 000(長)×2500(寬)×4500(高),整車重量35 t。運輸路徑應提前現(xiàn)場探勘是否有風險源,做好應付突發(fā)事件的準備方案。優(yōu)先考慮高速公路、國道、省道、縣道等,要能滿足車輛長寬及轉(zhuǎn)彎半徑的要求。探查沿途橋梁的限高、限重,是否能滿足移動變電車輛的通過。探查沿途涵洞及與其他構(gòu)筑物、高速、鐵路、公路等下部穿越處的限高要求。事先咨詢當?shù)亟煌ü芾聿块T,充分了解公路運輸狀況,以便給出合理的運輸方案。

2)場地要求。場地站址標高要求不受內(nèi)澇影響,考慮到拖車輪壓大,場地要求不低于200 kPa重載,地基回填土應分層碾壓。場地平整后,移動變電車輛停放區(qū)域應進行路面硬化。由于移動變電站防雷接地、系統(tǒng)接地、保護接地及二次接地共用主接地網(wǎng),根據(jù)規(guī)范要求接地電阻應不大于1 Ω。由于接地電阻大小近似估算時與土壤電阻率及接地網(wǎng)面積有關(guān),故場地選擇應綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟條件,選擇合適的土壤電阻率,以節(jié)約防雷接地投入。土壤電阻率應實測,為接地設(shè)計提供可靠依據(jù)。

3 設(shè)備布置及選型

1)線路引入要求。應綜合考慮現(xiàn)場110 kV電源進線、10 kV配電網(wǎng)出線要求,確定變電車、10 kV配電車的布置方案。布置應便于變電車110 kV架空進線,保證與各配電裝置有足夠的安全距離,便于10 kV電纜出線敷設(shè)。

2)電氣平面布置。考慮到為臨時簡易站工程,在滿足安全生產(chǎn)的前提下平面布置盡量節(jié)約土地。110 kV變電車、10 kV配電車布置緊湊,設(shè)巡視及運輸?shù)缆贰?10 kV配電裝置布置在變電車上,采用架空線接至110 kV線路終端塔。移動變電車輛停放區(qū)域應進行路面硬化,硬化區(qū)域尺寸應超出車輛長、寬方向兩側(cè)各1 m,變電車與配電車之間設(shè)巡視道路,寬度4 m。為保證移動變電站區(qū)域日常運行管理需要,可沿場地周圍布設(shè)2 m高鐵絲網(wǎng)圍欄,并預留大門位置。

3)110 kV設(shè)備選型。110 kV采用線變組接線,配置20 MVA主變1臺,110 kV中性點采用直接接地方式,110 kV主變壓器采用SZ11-20000/110全自冷有載調(diào)壓電力變壓器,移動變高壓側(cè)宜使用HGIS組合電器。HGIS有較強的抗震性能,設(shè)備占用空間小,相比GIS更加靈活,與變壓器之間的接口可隨時移除,HGIS模塊與變壓器模塊可拆開運輸使用,靈活適應導線及電纜出線,故應用廣泛。110 kV組合電器HGIS由隔離/接地開關(guān)、斷路器、電壓互感器、電流互感器、架空出線套管等組成[2]。

4)10 kV設(shè)備選型。10 kV采用單母線接線,1臺站用變電源側(cè)接10 kV母線,不配置電容補償,10 kV系統(tǒng)采用不接地方式,10 kV選用中壓固定柜較好,不宜使用中置柜或手車柜。站用變采用干變,如使用固定柜,站變可集成在柜內(nèi)。10 kV配電柜設(shè)備均布置在10 kV配電車上的中壓配電室箱體內(nèi)。

表1 110 kV設(shè)備參數(shù)規(guī)格Tab.1 110 kV equipment specifications

表2 10 kV開關(guān)柜主要設(shè)備參數(shù)規(guī)格Tab.2 Specifications of 10kV switchgear main equipment parameters

4 防雷接地設(shè)計

1)防雷設(shè)計。移動變電站占地面積較小,布置緊湊,被保護設(shè)備最大高度為4.5 m,可選用1根25 m高電動/手動控制避雷針,足夠保護站內(nèi)所有配電裝置及建構(gòu)筑物,且便于回收。避雷針應設(shè)集中接地裝置,接地電阻按照R?10 Ω設(shè)計。接地裝置與主地網(wǎng)的地下連接點至變壓器、10 kV配電裝置接地線與主地網(wǎng)的地下連接點之間,沿接地體的長度不得小于15 m。移動變電站在110 kV進線、10 kV母線、主變低壓側(cè)及主變110 kV中性點側(cè)設(shè)備均配置氧化鋅避雷器,以限制雷電侵入波過電壓。10 kV配電車中壓柜按規(guī)定裝設(shè)氧化鋅避雷器。

2)土壤電阻率及接地網(wǎng)建設(shè)。經(jīng)實測,場地平整后土壤電阻率約為800 Ω·m。如果復合接地網(wǎng)采用以水平接地體為主、垂直接地極為輔的復合接地裝置,經(jīng)計算接地電阻未滿足要求,故還需在接地體敷設(shè)處布置降阻劑,并在地網(wǎng)四周布置離子接地裝置,通過多種降阻措施來確保接地電阻值滿足規(guī)程規(guī)范要求。變電站四周與人行道相鄰處應設(shè)置與主網(wǎng)相連接的均壓帶[3]?？紤]到增加降阻劑及離子接地裝置導致投資較高,而如果移動變電站選址位于原有電力設(shè)施附近,還可利用其已有地網(wǎng)接入。故采用4根以上接地導體可靠連接至附近地網(wǎng),注意連接點應與避雷針的接地裝置之間保持足夠的安全距離,節(jié)約投資,確保接地效果。

5 系統(tǒng)二次部分

移動變電站運行期間需要有人值班,對調(diào)度自動化、遠動等不作要求。通信、自動化、保護、網(wǎng)安、安防功能按臨時簡易站模式配置。移動變電站110 kV接線為線變組接線,作為終端站運行無需配置線路保護,接入的線路對側(cè)間隔已配置線路保護。移動變電站配備的保護裝置均具備一定的錄波功能,可不配置故障錄波柜。110 kV進線配置1套計量表計,采用雙向有功0.5S級,無功2.0級多功能電能表。裝置由供電部門提供,變電車預留位置安裝。配電車內(nèi)各出線柜均配置1只電子式電能表,并配置專用電能量采集終端1臺,將電能量信息上送至調(diào)度中心[4-5]。為完善變電站設(shè)備工況遠程監(jiān)視,可配置一套視頻監(jiān)控系統(tǒng),監(jiān)控變電車設(shè)備艙體、配電車設(shè)備間、戶外配電裝置等。

表3 二次設(shè)備配置Tab.3 The secondary equipment configuration

6 結(jié)束語

常規(guī)變電站建設(shè)周期較長,而移動式變電站能快速投入使用,迅速恢復電力供應,大大縮短停電時間,經(jīng)濟效益及社會效益顯著,故針對移動變電站方案選用進行分析,以促進其廣泛應用。