车载移动变电站的设计与应用

车载移动变电站的设计与应用
近些年来，在电网建设高速发展的同时，存在部分地区因电力不足、已有变电站检修、设备改造和临时供电的情况，无法满足突发性负荷增长的需求以及紧急故障导致的意外停电，如洪水、雪灾、地震等自然灾害的影响，以及变电站突发事故时设备遭到破坏的情况。

传统的解决方案——固定变电站不能满足上述应急供电紧迫性和灵活性的要求，急需一种新型的供电设备来解决上述问题。

标签：车载移动；應急供电；设计；应用
随着我国经济建设的快速增长，各种大负荷用电用户日益增多，负荷密度增长较快，特别是一些国家和国际性活动、大型体育盛会等对供电连续性、可靠性均提出了更高的要求；在变电站改造和检修过程中，由于变电站很少能实现越区供电，因此很多变电站改造费时费力，存在改造过程中有部分用户长期停电的情况，也存在变电站改造耗费很长时间的情况；变电站在突发事故时无快速恢复能力，造成事故地区长时间停电，如何快速恢复供电成为当务之急。

为适应用户在特殊情况下的快速和连续性供电需要，提升电网的安全运行水平，车载移动变电站应运而生。

该设备能在突发情况下，最短时间内替换故障设备挂网运行，快速恢复电力供应，有效减少因电力中断带来的经济损失。

1 车载移动变电站概念
车载移动变电站是安装在一至多辆半挂车上的小型变电站，可根据需要配备完善的一二次设备，能够完成保护、监控、远动功能，可以完全替代一个小型变电站进行供电。

该设备随着半挂车移动，具有机动灵活的特点，可有效解决应急供电中遇到的各种问题，帮助用户快速恢复供电。

2 国内外发展情况
在欧美等发达国家的城市中，车载移动变电站技术已经进入成熟应用阶段，作为常规供电模式的有益补充，很多地区都会拥有车载移动变电站作为备用电站或紧急救援移动变电站，国际知名厂家如ABB、SIEMENS、AREV A等公司也都推出了移动变电站产品。

但是由于国外车载移动变电站的应用环境与国内差异很大，尤其是欧洲发达国家，路面宽度大，平整度高，因此国外车载移动变电站设备普遍存在体积大、车体长、质量大等问题，而我国道路情况无法与发达国家相比，普遍存在路面较窄、转弯半径小、路桥承载力小、限高较低等问题，因此国外移动变电站设备在国内很难满足长途运输的要求，且由于国外变电站供电模式和国内有一定区别，作为一个完整的变电站来说，目前国外车载移动变电站产品并不适合在国内进行推广。

国内车载移动变电站发展较晚，用户的接受度不太高，导致生产厂家不多，使用也不广泛。

辽宁、重庆等省份较早应用车载移动变电站，近年来宁夏、贵州、山西、山东等省份也相继应用了此类设备。

总体来说，国内移动变电站处于起步阶段。

3 应用场合
车载移动变电站适用于各种应急供电场合，可以提高运行水平，保障不间断电源，提高施工质量和工作效率。

（1）自然灾害。

在洪水、雪灾等自然灾害发生时，变电站设备受到严重破坏，移动变电站可代替变电站整体投入运行，快速恢复供电。

（2）紧急情况。

变电站突发事故时，损坏设备无法快速恢复，移动变电站相应设备可代替损坏设备投入运行，快速恢复供电。

（3）设备改造。

变电站设备改造或检修时，改造设备必须退出运行一段时间，移动变电站相应设备可代替改造设备投入运行，可大幅缩短停电时间。

（4）临时需求。

配电网薄弱地区的用电高峰期，或者固定变电站建设延误时，移動变电站可作为临时电源使用，满足用户供电需求，降低固定变电站投资。

4 整体设计方案
由于国内道路运输的实际情况，国内的车载移动变电站一般做到110kV电压等级，容量最多可做到50000kV A，包含1台高压开关、1台变压器和若干路10kV出线。

车载移动变电站由两辆半挂车承载，主要设备有：110kV高压开关、110kV主变压器、中低压配电柜、二次系统、一体化电源等。

各部分设备均采用模块化设计方案，在工厂完成各个部分的组装、连接及调试，出厂后即为具备完整功能的变电站。

4.1 110kV高压开关
在电力输变电系统中，高压开关按结构形式分类主要有三种：AIS，GIS和HGIS。

AIS是空气绝缘的常规配电装置，其母线裸露，直接与空气接触，断路器可用瓷柱式或罐式，其特点是外绝缘距离大，占地面积大，但投资少，安装简单，可视性好。

GIS是指六氟化硫封闭式组合电器，它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体。

GIS的优点在于占地面积小，可靠性高，安全性强，维护工作量很小，其主要部件的维修间隔不小于20年。

HGIS是一种介于GIS和AIS之间的新型高压开关设备。

HGIS的结构与GIS 基本相同，但它不包括母线设备。

其优点是母线不装于SF6气室，是外露的，因而结线清晰、简洁、紧凑，安装及维护检修方便，运行可靠性高。

综合比较以上三种高压电器结构，AIS由于体积较大且抗震性差，不符合道
路运输要求，而HGIS和GIS满足车载运输要求，适合长期运输，因此车载移动变电站高压开关选用HGIS或GIS设备。

4.2 110kV主变压器
常规变电站建设按照预先规划，通常有几个月及以上的工期，因此对供电的紧急性要求不高，所以常规变压器采用分解运输的模式，现场经过一系列的组装后经过测试才能投入运行，因此常规变压器一般超高超宽，不符合道路运输条件。

而车载移动变电站的目的就是实现快速投运、应急供电，电站现场组装模式会极大的拖慢投运时间，不符合人们对移动变电站的要求。

车载移动变电站对变压器的要求是要整体运输，因此必须对变压器的结构和性能进行优化，降低变压器的整体尺寸，使其满足整体运输的要求，达到现场快速使用的目的。

可以采用以下措施来满足运输要求。

（1）高压套管结构。

变压器高压套管结构高，一般超出变压器本体1米以上，为了尽量满足运输总高度不超过4米的要求，采用常规的方案已无法满足整体运输要求，因此变压器的高压出线套管应采用从主变压器腰部引出的方案或者油气套管的方案，可有效降低变压器的高度。

同时，套管是变压器的易损部件，在变压器的抗震设计中须充分考虑套管的震动易损性，车载移动变电站应使用高强瓷套管或复合绝缘套管来提高抗震能力。

（2）储油柜结构。

为满足移动式变压器的运输要求，储油柜应进行特殊设计，在满足储油量的同时，尽量降低储油柜的结构高度，同时需增强储油柜与变压器本体的固定，增强其运输时的稳定性。

储油柜采用扁平型储油柜，其形式可以为多边形或椭圆形，其位置紧贴变压器本体，可有效降低变压器高度。

4.3 10kV开关柜
车载移动变电站对10kV开关柜配置要求：开关柜安装在集装箱内，占地面积小，免维护，抗震性强。

车载移动变电站上不宜使用手车柜，因为其结构特点决定其抗震性能很差，满足不了长期运输要求，如果要使用手车柜，必须对其柜体结构做较大改动，不仅费时费力，而且不具有通用性。

因此车载移动变电站宜选用中压固定柜。

为了降低开关柜的尺寸，10kV开关柜选用三相金属铠装SF6气体绝缘开关柜，较空气绝缘开关柜尺寸减小30%以上，可以有效利用集装箱内空间，且具有全正面操作的特点，避免柜后开门，可以做到全天候检修。

4.4 二次系统
车载移动变电站配备完善的二次系统，能够完成保护、监控、远动功能，可以替代一个小型变电站进行供电。

二次系统采用智能化变电站建设模式，采用三层两网架构，实现变电站的信息化和自动化。

变电站自动化系统实现对变电站可靠、合理、完善的监视、测量、控制等功能，并具备遥測、遥信、遥调、遥控等远动功能，具有与调度通信中心交换信息的能力。

安装在箱体内的二次设备按照模块化的原则布置，可根据工程需要配置相应功能模块。

分为：
站控層模块：包括监控主机，远动主机，同步时钟等。

调度通信模块：包括路由器，交换机，光端机等。

主变保护模块：包括主变保护测控一体化装置等。

10kV保护模块：包括线路保护测控一体化装置等。

一体化电源模块：一体化电源系统由站用交流电源、直流电源、交流不间断电源、直流变换电源等装置组成，通过一体化电源系统监控装置进行统一监视控制。

一体化电源系统监控装置对上通过DL/T 860与变电站站控层设备连接，实现对一体化电源系统的远程监控维护管理。

对下通过总线与各子电源监控单元通信，实现对一体化电源各部分的监视功能。

5 结束语
车载移动变电站具有非常好的快速性、灵活性和可靠性，只要有合适的电源点，就可以在极短的时间内完成变电站的连接并投入运行，在变电站改造、临时扩容、重要活动保电、重大自然灾害等情况发生时，对电力供应提供强有力的支援。

因此车载变电站在国内外市场前景十分广阔。

车载移动变电站是一种运输方便、装配完善、灵活可靠的新型供电模式，节省了征地、土建及设备安装等多方面的资金投入，研究和普及车载移动变电站对社会经济的发展具有重要意义。

参考文献：
[1]许艳阳.110kV车载移动式变电站在银川电网应用的可行性研究[J].中国电力教育，2013，33.
[2]包红旗.大型车载移动变电站[J].2013.
[3]孙定华，钱琮，许宪中.CZBT1系列预装式车载移动变电站[J].变压器，2010，01.。