110kV车载移动变电站设计及实际应用研究

引言

移动变电站是安装在移动车载平台上具有完整变电站配置的变电站。只要在有电源的合适地点,施工人员就可以在极少工作量的情况下,在极短的时间内完成移动变电站的连接。车载移动变电站具有装备整体性好、机动灵活、布设快速等一系列优点。

目前,移动变电站设计的关键与难点在于:(1)车载高压配电装置紧凑化布置:(2)主变压器及出线套管紧凑化布置及轻载减重方法:(3)中压配电装置车载布置及馈线快速出线连接技术:(4)继电保护、自动化、通信设备等数字集成化技术。

本文以一实际工程设计项目为例,对其设计难点及应用前景进行探讨分析。

1 110kV车载移动变电站设计

广东江门供电局"110kV车载移动变电站应用技术研究工程"项目,内容为建设一个包含110kV高压开关电器模块、容量40MVA变压器模块、车载配电及智能保护监控集装箱模块的车载移动变电站,配备完整的智能保护、智能监测、无线/有线通信、远动、交直流电源等设备。

为满足道路运输对车辆尺寸的要求,项目采用三车方案:(1)高压开关组合电器:(2)主变压器:(3)中压开关和二次系统集装箱。三者分别安装在挂车上运输。

1.1 110kV移动变电站总体布置方案

110kV车载移动式变电站由三车组成,高压变电车布置110kVHGIs、汇控柜、电缆走线槽及相关电缆线盘等装置。主变车布置主变及端子箱。中压配电车的前半部分布置10kV开关柜、站用变等装置,中压配电车的后半部分布置二次设备。布置方案如图1所示。

1.2电气主接线

主接线根据规模采用简单的型式,110kV采用线变组接线,10kV采用单母线接线,按5回10kV出线。移动变电站主要用于应急,负荷相对少,可考虑不配置无功补偿装置。

1.3主要设备配置

110kV车载变电站部分参数如下:

(1)设备外绝缘及导线选择:本工程电气设备外绝缘按E级考虑。

(2)变压器选择:主变压器采用容量为40MVA的油浸有载调压全绝缘变压器。电压等级:(110士8)×2.5%/10.5kV,阻抗电压百分比:Uk%=14%,接线组别:YN,d11。

(3)110kV配电设备:采用户外HGIs设备。

(4)10kV成套开关柜:采用紧凑型小型化箱型固定柜,柜中配真空断路器。

1.4电气二次部分

二次系统布置110kV主变保护测控屏、对时远动屏、监控主机及通信屏、蓄电池屏、预制电缆转接屏、智能系统辅助屏、一体化交直流系统屏I、II共8面屏。

1.4.1继保自动化设备

110kV变压器保护配置独立的电气主保护、非电量保护及各侧后备保护。10kV线路采用保护测控一体化装置。

该站不配置故障录波屏,采用带保信子站功能的集成智能远动机,配置网络安全防护设备。

全站设备采用B码对时,由单套时间同步系统设备提供。

1.4.2监控系统

110kV移动变电车设置一套分层分布集中组屏的变电站综合自动化系统,采用IEC61850通信规约。全站按无人值班要求,由微机监控系统作为主要的控制手段。控制方式参照常规110kV变电站控制方式。根据工程规模,综自系统设备紧凑配置。

1.4.3交直流系统

110kV车载移动式变电站采用交直流一体化系统。站用电系统采用单母线接线,由1台站用变获得380V电源,现场1路交流电分别经电缆引入一体化交直流屏,并设互投功能。1.4.4智能辅助控制系统

站内配置一套智能辅助控制系统,实现视频监视、消防报警、照明通风等系统的智能联动控制,同时对车辆运输时的振动、噪声进行全过程记录。

1.5线路部分

110kV电源进线采用架空接入方式,与电源架空线路对接。当现场条件不能实现架空接入方式时,需要采用电缆敷设方式接入现有的110kV架空线路,电缆线路两侧采用引线经避雷器接入电缆头,电缆终端头采用支架或支柱进行固定。

2车载变电站设计及使用问题

110kV移动变电站不仅在容量上达到一般变电站的要求,而且具有可移动性和快速装配等优点,在故障检修中将发挥巨大作用。但相较传统变电站,车载变电站这一模式在设计、使用以及运维上出现了新的问题。

2.1电缆的可插拔式快速连接

由于车载变电站具备移动性,设备安装在挂车上,挂上货运车头即可进行运输,相应车载站内设备电缆连接就不能像传统变电站那样采用固定的电缆接线模式。在快速连接及方便拆卸的要求下,采用可插拔式航空插头来配置二次电缆及采用可插拔式柔性电缆配置10kV的电力电缆。

前期设计好各厂家需要的航空插座及预制电缆头后,只需固定好车体位置,控制电缆即可按照预制电缆编号进行两侧拼接,大大提高了二次电缆接线的效率,减少现场接线错误的风险,提高了系统的安全性。

10kV开关柜出线则采用可插拔式柔性电缆,选择高性能的柔性电缆不仅能满足车载变电站不同情况下不同的连接方式,还能满足减少重量及馈线快速出线连接的要求。

2.2移动变电站通信方式

由于移动变电站没有固定的站址,数据的通信存在问题。

对应不同的使用场地选择不同的方案,可将使用场所分为站内及野外场地两种情况。站内场地即用于常规变电站内检修及突发故障情况,野外场地即用于新增容量地区作为临时变电站供电情况。

站内场地由于是在变电站内,原站内已配置完善的通信系统,可设置网线或光纤连接站内通信系统进行通信。

野外场地则只能利用公网网络进行无线通信,此时要考虑网络安全及保密问题,需要增加通信车辆配置无线通信系统。

此外,在调度侧,由于该变电站不是固定变电站,需要每次对变电站的调度方案重新设定,可以设置一个虚拟站来定义该车载站。但快速设定的方式还需在实际应用时继续探究。

3应用前景

110kV车载变电站可应用于以下几种情况:

(1)检修、突发故障时用于机动承转负荷:在变电站技术改造需要停电,更换一/二次设备检修需要替代供电,突发故障发生而原有设备短时难以修复时,移动变电站可以用于机动承转负荷供电。

(2)高负荷时紧急调度用于保供电:高负荷、供电容量不足时,移动变电站可紧急调度作为新增电源接入系统使用,缓解电力紧张状况。

(3)新增容量地区作为临时变电站供电:新增供电容量地区,当资金短缺、时间来不及、新建变电站不能及时规划建设时,移动变电站可作为临时变电站接入系统使用。

(4)自然灾害、重大事项、应急时期抢险救灾供电。

4结语

综上所述,110kV车载移动变电站具有现场快速组装能力,可实现变电站的完整配置,在电力系统具有广泛的应用前景,具有极其重要的战略意义。只要在实际应用上进一步研究与完善,移动变电站就可以更好地服务于电力系统。