110kV移動(dòng)變電站設(shè)計(jì)和運(yùn)維

110kV移動(dòng)變電站設(shè)計(jì)和運(yùn)維摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)的不斷進(jìn)步，移動(dòng)式變電站在電網(wǎng)檢修、改造、負(fù)荷變化和應(yīng)急工作中的應(yīng)用越來越廣泛，但國(guó)內(nèi)都參照常規(guī)變電站運(yùn)行管理規(guī)范來對(duì)其運(yùn)行管理，缺少針對(duì)其特點(diǎn)的專門的運(yùn)維規(guī)范研究。文中根據(jù)對(duì)110kV移動(dòng)式變電站的運(yùn)行管理實(shí)踐，總結(jié)出了適用于應(yīng)用場(chǎng)景的移動(dòng)變電站運(yùn)行規(guī)范。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；移動(dòng)變電站；設(shè)計(jì)；運(yùn)行；維護(hù)0引言移動(dòng)變電站屬于電力系統(tǒng)中的特殊變電站，作為"線路變壓器組〃系統(tǒng)，與常規(guī)變電站相比，其設(shè)備一般采用緊湊型（該產(chǎn)品占地僅為同容量歐式箱變的1/3）、模塊化的成熟產(chǎn)品，通過特殊車輛來實(shí)現(xiàn)便捷移動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)輸快捷、裝備簡(jiǎn)潔、靈活可靠、過載能力強(qiáng)和維護(hù)方便等特點(diǎn)。近年來，在電網(wǎng)檢修、改造和臨時(shí)負(fù)荷變化時(shí)，為縮短電網(wǎng)停電時(shí)間甚至不停電，以及在電網(wǎng)發(fā)生事故、災(zāi)害侵襲等應(yīng)急情況出現(xiàn)時(shí)，為盡快恢復(fù)供電能力，移動(dòng)變電站作為一個(gè)臨時(shí)性、應(yīng)急性的方案，得到了電力企業(yè)的青睞。但作為一個(gè)可移動(dòng)、應(yīng)急性的電能變換設(shè)備組合，由于其應(yīng)用場(chǎng)景不同，無法完全套用常規(guī)變電站運(yùn)行規(guī)范。而國(guó)際、國(guó)內(nèi)移動(dòng)變電站運(yùn)行規(guī)范尚不健全，要保證移動(dòng)變電站的安全、可靠運(yùn)行以及經(jīng)濟(jì)適用，有必要對(duì)移動(dòng)變電站相關(guān)運(yùn)維規(guī)范進(jìn)行研究。1高壓開關(guān)設(shè)備根據(jù)移動(dòng)變電站設(shè)備選型原則，高壓側(cè)開關(guān)設(shè)備宜選用HGIS組合電器，主要原因如下：（1）設(shè)備占用空間小。在移動(dòng)變電站相同規(guī)模下，采用瓷柱式AIS設(shè)計(jì)的整體尺寸比采用HGIS設(shè)計(jì)的大3~5倍，占用空間大，難以滿足移動(dòng)變電站的要求。通過合理設(shè)計(jì)，HGIS組合電器A相和C相套管之間的距離能控制在車體寬度以內(nèi)，符合交通運(yùn)輸條件。（2）抗震性能強(qiáng)。HGIS設(shè)備各相采用獨(dú)立氣室，一組設(shè)備與車體只有一個(gè)支撐點(diǎn)，震動(dòng)時(shí)設(shè)備和車體發(fā)生同頻同步振動(dòng)，因而能防止設(shè)備因震動(dòng)造成的破壞。GIS為分體多氣室結(jié)構(gòu)，整體體積大，設(shè)備必須有多個(gè)支撐點(diǎn)，震動(dòng)時(shí)各點(diǎn)振動(dòng)頻率和幅度不盡相同，導(dǎo)致連接處受到不同程度的損壞。因此HGIS相對(duì)于GIS、瓷柱式AIS具有更強(qiáng)的抗震性能。（3）抗沖撞能力強(qiáng)。根據(jù)GB/T13540-2009《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的抗震要求》，在沖撞加速度不大于3g時(shí)，HGIS采用X+Z方向、Y+Z方向地震響應(yīng)譜和人工合成地震波，進(jìn)行9度烈度地震區(qū)設(shè)計(jì)校核。HGIS在地面水平加速度為3g時(shí)具有足夠的裕度，因此在運(yùn)輸中，HGIS的沖撞加速度不大于3g時(shí)，設(shè)備所有部件是安全可靠的。2變壓器變壓器是移動(dòng)變電站關(guān)鍵設(shè)備之一。變壓器根據(jù)調(diào)壓方式可分為有載調(diào)壓和無載調(diào)壓兩種，考慮到有載調(diào)壓變壓器總體重量的因素，一般情況下，移動(dòng)變電站不選用有載調(diào)壓變壓器。根據(jù)運(yùn)行可靠性和操作方便性要求，110kV移動(dòng)變電站的變壓器中性點(diǎn)宜采用全絕緣?？紤]到移動(dòng)變電站運(yùn)行環(huán)境的特殊性，其變壓器應(yīng)具有體積小、損耗低、噪聲小、壽命長(zhǎng)、不滲漏、抗短路、過載能力強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)變壓器時(shí)，需計(jì)算和分析內(nèi)部的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)和沖擊場(chǎng)，確定相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)；同時(shí)短路容量也是變壓器設(shè)計(jì)需考慮的問題，通過計(jì)算變壓器各繞組及每個(gè)線圈各部分在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械力和發(fā)生最嚴(yán)重短路時(shí)的電磁力，確定合理的結(jié)構(gòu)布置方案。變壓器的結(jié)構(gòu)要求如下：（1）公路運(yùn)輸要求。四級(jí)道路的機(jī)動(dòng)車道寬度為3.5m，總高度不大于4.5（4.2）m，因此變壓器的總寬度應(yīng)不大于3m；考慮拖車的高度，變壓器的高度應(yīng)低于3.4m。為防止運(yùn)輸時(shí)的位移，應(yīng)盡量采用焊接技術(shù)，減少緊固件的使用。（2）抗震要求。變壓器的自振頻率在1.4?6.8Hz范圍內(nèi)，而半掛運(yùn)輸車的震動(dòng)頻率與變壓器的自振頻率接近，如果兩者容易發(fā)生共振，可能損壞變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。從抗震方面考慮，變壓器自振頻率應(yīng)避開拖車行駛震動(dòng)頻率，因此變壓器應(yīng)與車體牢固連接，必要時(shí)增設(shè)能吸收振動(dòng)能量的阻尼減震器。（3）構(gòu)造要求。為滿足移動(dòng)變電站的特殊要求，需要改進(jìn)變壓器的構(gòu)造，主要有以下方式：①通過加大變壓器鐵芯直徑、降低鐵芯高度來降低變壓器高度。由于變壓器阻抗與匝數(shù)和高度的關(guān)系是，因此在保證變壓器阻抗不變的條件下要降低高度，就需要減少匝數(shù)，而加大變壓器的鐵芯直徑能實(shí)現(xiàn)此要求。②變壓器鐵芯采用多級(jí)階梯接縫，皇冠型鐵軛，為變壓器繞組提供大面積受力平臺(tái)，改善繞組圓周的受力，同時(shí)能有效降低鐵芯損耗和鐵芯噪聲。③變壓器高壓繞組采取糾結(jié)連續(xù)式，以改善沖擊電壓分布特性;低壓側(cè)繞組采用連續(xù)式，消除螺旋繞組螺旋角產(chǎn)生的切向電動(dòng)力對(duì)繞組的危害。3開關(guān)柜根據(jù)抗震要求，移動(dòng)變電站中配電裝置宜選用固定開關(guān)柜。固定開關(guān)柜中包括斷路器、電壓互感器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)、二次回路等。移動(dòng)變電站中進(jìn)出線均采用電纜方式。對(duì)開關(guān)柜的選擇有以下注意事項(xiàng)：（1） 開關(guān)柜中各組件及支撐絕緣件的外絕緣爬電比距按加強(qiáng)絕緣要求，均不應(yīng)小于20mm/kV，柜內(nèi)各相導(dǎo)體的相間距和對(duì)地距離滿足相關(guān)規(guī)定。（2）回路滿足GB/T11022-2011《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求》規(guī)定的長(zhǎng)期工作的溫升要求，柜內(nèi)各組件溫升不應(yīng)超過相關(guān)規(guī)定，外殼和蓋板的溫升不超過20K。4防雷與接地技術(shù)4.1防雷技術(shù)移動(dòng)變電站通常是區(qū)域內(nèi)的唯一電源，一旦遭受雷擊，就可能引起變壓器、斷路器等電氣設(shè)備絕緣的破壞，而且維修困難，甚至造成局部徹底停電。因此，移動(dòng)變電站的防雷應(yīng)安全可靠，需按照第一類建筑物標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行雷電保護(hù)。防雷措施主要分為兩種：其一，避免雷電波的進(jìn)入，如裝設(shè)避雷針、避雷線，通過攔截導(dǎo)引改變其入地路徑，使雷電波不進(jìn)入被保護(hù)設(shè)備；其二，利用保護(hù)裝置將雷電波引入接地網(wǎng)，如裝設(shè)避雷器，將侵入變電站的雷電波降低到電氣裝置絕緣強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)。我國(guó)主要采用金屬氧化物避雷器。移動(dòng)變電站的防雷有如下主要事項(xiàng)：（1）選址時(shí)應(yīng)盡量避開雷電易發(fā)的區(qū)域。（2）引下線應(yīng)裝設(shè)合理的避雷器，設(shè)置集中接地裝置，并附在線監(jiān)測(cè)儀。（3）避雷針應(yīng)避免發(fā)生反擊。根據(jù)計(jì)算，110kV移動(dòng)變電站中選用高度為16m、可伸縮的避雷針，其與被保護(hù)物在空氣中的水平間距應(yīng)滿足DL/T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》的相關(guān)規(guī)定。4.2接地技術(shù)電力系統(tǒng)、裝置或設(shè)備應(yīng)按規(guī)定接地，按用途接地可分為系統(tǒng)接地、保護(hù)接地、雷電保護(hù)接地和防靜電接地。移動(dòng)變電站中主要涉及保護(hù)接地和雷電保護(hù)接地，其要求如下：（1）移動(dòng)變電站設(shè)備支架、設(shè)備小室的金屬構(gòu)架、拖車本體等金屬附件獨(dú)立接到車體周圍的環(huán)形接地銅排，銅排的接地引下線采用鍍鋅扁鋼，截面積不小于50mm2,分別布置在車頭、車中及車尾部，應(yīng)具有可靠的接地。（2） 避雷器、避雷針、避雷線應(yīng)集中接地。獨(dú)立避雷針接地電阻應(yīng)控制在10Q以內(nèi)，其接地裝置與被保護(hù)設(shè)備接地裝置地中距離不應(yīng)小于15m。5結(jié)語由于道路運(yùn)輸受到限制，移動(dòng)變電站需經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)，尤其是變壓器與高壓組合電器，在滿足運(yùn)輸安全情況下，還要保證運(yùn)行可靠性。移動(dòng)變電站具備結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、組裝快捷、過載能力強(qiáng)、投運(yùn)方便等