110kV车载移动变电站在电网中的研究及应用

广东电网有限责任公司江门供电局 武建平 潘松波

广东电网有限责任公司 段新辉

广东电网有限责任公司江门供电局 晏梦璇

移动变电站是安装在一至多辆半挂车上有完整的变电站配置的小型变电站，具有运输方便、灵活可靠的特点。在检修、突发故障时用于机动承转负荷，高负荷时紧急调度用于保供电，新增容量地区作为临时变电站供电，以及自然灾害、重大事项、应急时期抢险救灾供电具有非常巨大的优势。如何提升车载移动变容量和可靠性并且减小智能移动变电站的重量和体积大小是当前最急需解决的难题。本文主要对110kV车载移动变电站进行研究，设计了满足变电站组装和道路要求的110kV/40MVA车载移动变电站，具有完整的110kV高压开关组合电器、110kV/40MVA主变压器、10kV配电装置、智能保护与监控系统，三车均能独立运行，结构形式满足三车独立，以及组合多工况使用要求。具有即时移动运输、现场快速布设、组合应用灵活的特点，满足道路运输要求，以及模块化的结构真正做到及时到位，安装迅速，快速投运。

移动变电站是车载具有完整变电站配置的变电站。具有装备配置完整性好、使用灵活、快速布置等一系列优点，在电力系统具有广泛的应用前景。移动变电站有别于传统的固定式变电站，它将避雷器、高压开关、变压器、中压开关及电源屏、测量、监控和保护装置等设备通过紧凑化，模块化设计并通过车载移动平台来实现移动化。移动变电站运输方便、可靠灵活的特点使其在发生事故停电后，能够立刻抵达现场，在短时间内接入系统使用。具体表现在：

（1）一次设备需要检修或者突发故障时用于临时供电。在变电站需要停电，对主变压器进行计划性检修时，可由移动变电站代替固定检修变压器，减少计划性停电损失。

（2）移动变电站可缓解电网压力，在负荷快速增长、供电不足时，移动变电站作为新增电源接入系统使用。

（3）自然灾害、重大事项导致大面积停电。在特殊时期，如自然灾害、重大事项、应急需求场所，移动变电站快速到达受损变电站，迅速恢复供电。

移动变电站属于电力系统特殊变电站，在北美及欧洲已得到日益广泛应用。我国早期投入使用的移动变电站多数是矿用隔爆的小容量、低电压移动变电站，我国铁道线路也使用过移动变电站，近年来电网也开始陆续研究及配置移动变电站，目前已经运行的移动变电站主要在110kV及以下电压等级，110kV及以上等级的移动变电站研究和应用都较少，110kV车载变电站绝大部分为20MVA及以下。目前研究和应用的110kV移动变电站多为20MVA，或低电压等级中小容量移动变电站，已经不能满足现代化城市电网紧急抢险救灾、承转负荷、间隔设备大修、短时用电对供电可靠性的要求。现有车载变电站接入原变电站的继保自动化系统时需进行对点调试，依靠原变电站内的通信通道，若作为独立变电站时无通信通道可用，不具备独立通信能力，达不到快速移动和部署的要求。

图1 主变车装配

研发能快速机动部署、快速投入运行的110kV大容量车载移动变电站已成为现代电力供应的当务之急，能够提高供电可靠性，可以大幅度提高电力系统的抢险、应急等应用场合的灵活性，具有重要的战略意义。

1 110kV车载移动变电站理论研究

110kV车载移动变电站采用缩小器身、减少油重、提高铜铁比、适当放宽损耗、提高温升、改善冷却及绝缘介质等多种措施实现轻载减重以及尺寸控制。

绕组设计绕组选用更高的电密（约5.0A/mm2）来降低重量，比常规变压器减重约3.6t。冷却方式采用强迫油循环风冷，变压器油重量可以控制在8.6t左右，比常规变压器减重约7.7t。绝缘介质耐热设计经初步计算，变压器温升比常规变压器高约10℃，拟采用E级绝缘材料，允许运行顶层油温达105℃。铁芯设计采用高导磁硅钢，适当增加磁密（1.757T），减少铁芯尺寸，比常规变压器减重约3.5t。结构减重设计采用高强度钢板，优化油箱设计（平油枕或矩形油枕），减少油箱、夹件等结构件钢板用量，比常规变压器减重约9t。出线和结构尺寸优化优化引线设计，套管采用干式电容型套管，从变压器底部引出，取消升高座及升高座CT。采用V型有载分接开关，缩小变压器尺寸，减轻开关重量及油用量。比常规变压器减重约1t。

2 110kV车载移动变电站的配置情况

移动变电站总体以一个完整的110kV终端变电站作为设计目标。为满足供电容量需求，若配置两套110kV/20MVA车载移动变电站，不仅占地位置比一套110kV/40MVA车载移动变电站多，而且设备重复配置，总投资也比一套110kV/40MVA车载移动变电站多。

基于以上需求，本文设计一套完整的110kV/40MVA无人值守的智能车载移动变电站，包括110kV高压开关组合电器、110kV/40MVA主变压器、10kV配电装置、智能保护与监控系统，以及满足变电站组装和道路要求的车载平台等。研究形成110kV/40MVA移动变压器及出线套管紧凑化布置技术及减重方法、110kV移动高压开关组合电器紧凑化布置技术、高压配电装置车载紧凑布置及10kV馈线便捷连接技术、智能化保护与监控等关键技术和方法，实现110kV/40MVA变电站的完整设备配置、移动车载平台的机动性、智能变电站的科技集成等目标。

目前常规110kV/40MVA变压器重量一般在60t左右，长度接近7m，宽度接近5m，高度超过5m，不满足道路运输车货总重≤55t的要求，同时尺寸也不满足运输高度≤4m、宽度≤3m的要求。目前能牵引车载变压器的牵引车最小重量一般为6.5t，则变压器及半挂车总重≤48.5t，才能满足总重≤55t要求。因此，基于总重和尺寸符合道路运输要求，变压器需单独作为一辆车，同时需要结合变压器和半挂车研究紧凑减重技术，对移动变压器车采取一系列减重措施，包括采用强迫油循环风冷方式油浸电力变压器、高电密、E级绝缘材料、五柱型式高导磁硅钢铁芯、高强度钢板、优化油箱设计、减少油箱尺寸等，将110kV/40MVA变压器重量由常规60t降低至40.5t左右。采用SF6气体绝缘金属半封闭多功能组合电器（HGIS组合电器）、半封闭紧凑型组合电器（PASS开关），把断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器等功能元件集成在一起，兼顾了GIS的优点及AIS中高压母线外部连接的优点，有效地利用了空间，简化了变电站布局。

高压开关设备重约6t，高低压配电及智能监控保护集装箱重约15t，普通长13m、宽3m运输半挂车重约11t，车货总重可以满足不大于55t。考虑配置设备的运输尺寸限制，高压开关组合电器单独为一辆车，中压开关和二次系统集成为一辆车。

因此，项目拟采用三车技术方案：110kV车载移动变电站由三台车组合而成：

（1）1号车（GIS车）：110kV进线开关间隔设备（GIS组合电器）

（2）2号车（主变车）：主变压器及所属设备（40MVA、SFPZ－40000/110、YNd11、110±8×1.25%/10.5kV、有载调压）

（3）3号车（中压车）：10kV母线及所属设备（提供五回出线）

三台车电气连接后形成110kV线变组、10kV单母线接线。

3 结论

本文研究移动变电站继电保护装置配置及快速整定技术的理论和技术，并设计了满足变电站组装和道路要求的110kV/40MVA、三车车载结构、110kV/40MVA移动变电站，具有完整的110kV高压开关组合电器、110kV/40MVA主变压器、10kV配电装置、智能保护与监控系统，三车均能独立运行，结构形式满足三车独立，以及组合多工况使用要求。具有即时移动运输、现场快速布设、组合应用灵活的特点，满足道路运输要求，以及模块化的结构，真正做到及时到位，安装迅速，快速投运。