技术与应用 2019年第10期 12335kV车载移动式变电站的设计与工程应用 刘武周1 李亮亮2 刘浩峰2 王彬翰2 王 莉2 （1. 西电宝鸡电气有限公司，陕西 宝鸡 721306； 2. 西安西电高压开关有限责任公司，西安 710018）
摘要 35kV车载移动式变电站由于集成度高、性能可靠、占地面积小、移动方便及施工安装便捷等特点越来越受到市场的关注。本文依托某工程分析并设计了35kV车载移动式变电站方案，并对其中防雷接地的设计进行了深入研究，对35kV车载移动式变电站的成套、调试及现场试验等相关问题进行了探讨。 关键词：车载移动式变电站；防雷接地；调试
Design and engineering application of 35kV vehicle mobile substation Liu Wuzhou1 Li Liangliang2 Liu Haofeng2 Wang Binhan2 Wang Li2 (1. XD Baoji Electric Co., Ltd, Baoji, Shaanxi 721306; 2. Xi’an XD High Voltage Switchgear Co., Ltd, Xi’an 710018)
Abstract The 35kV vehicle-mounted mobile substation has attracted more and more attention from the market due to its high integration, reliable performance, small floor space, convenient movement and quick installation and installation. Based on a project, this paper analyzes and designs the design scheme of 35kV vehicle-mounted mobile substation, and conducts in-depth research on the design of lightning protection grounding. The related issues of complete set, commissioning and field test of 35kV vehicle mobile substation are discussed. It has certain reference significance for the latecomers. Keywords：mobile substation on vehicle; lightning protection grounding; debugging
随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，社会各界对供电可靠性、不间断供电的要求越来越高，自然灾害、突发设备事故应急响应、高负荷季节电网的应急负荷接入等方面的要求倒逼电力企业进一步提升电网应急供电和防灾减灾能力，以建立更加坚强的电网[1]。车载移动式变电站
作为一种快速灵活的变电站运行模式，将市场上现有的设备进行集成优化，并开始推广和普及，越来越受到市场的关注[2-6]。
目前，移动式变电站设计的关键与难点在于：①高压设备在车板上的紧凑布置方式；②移动式变电站在工程现场的防雷接地设计；③设备的成套及继电保护及通信设备调试。本文以实际工程为例，对其设计难点及应用前景进行探讨分析。
1 车载移动式变电站的设计 某工厂35kV车载移动式变电站项目，主要由35kV/10kV主变压器、35kV复合式气体绝缘金属封闭开关设备（hybrid gas insulated switchgear, HGIS）线变组、10kV固定式开关柜、主变保护、测控装置，交直流一体化电源、视频监控和综合自动化系统等组成。为了满足国内道路运输对车辆尺寸的要求，项目采用两车方案：变电车与配电车两大部分，通过预制电缆连接保证两大模块的正常运行。 1.1 35kV移动式变电站总体布置方案 35kV车载移动式变电站由两车组成，变电车车板布置主变压器、35kV HGIS、汇控柜、鹅颈布置10kV总路开关箱等装置。变电车的尺寸为（长×宽×高）13.5m×3m×4.5m，根据设备的外形尺寸、重量及运行方式将主变压器布置在车板中部，35kV侧技术与应用 2019年第10期 124 HGIS及主变测控屏和保护屏的预制舱分别布置在变压器两侧，如图1所示。 配电车车板布置配电开关柜预制舱，鹅颈部分布置综合自动化系统、一体化电源、视频监控等设备预制舱。布置方案如图2所示。配电车的尺寸为（长×宽×高）12.5m×3m×4.5m，开关柜与二次屏柜双列布置，舱体全部设计成设备后开检修门方式，如图2所示。
图1 变电车布置图 图2 配电车布置图 1.2 电气主接线 35kV侧采用线变组接线，10kV侧采用单母线接线，按8回10kV出线。移动式变电站应用于不同的场合，由于负荷相对较少，且无法确定负荷量，故暂不考虑配置无功补偿装置。 1.3 主要设备配置 35kV车载移动式变电站部分参数如下。 1）主变压器选型。采用容量为10MVA的油浸式有载调压变压器，电压等级为35±3×2.5%/ 10.5kV，接线组别为YNd11。 2）35kV高压设备。采用户外紧凑型HGIS。为节省空间，高压侧设计为线变组型式，由于HGIS为户外产品，能够满足绝大部分现场的使用条件，不再考虑将35kV做预制舱型式。 3）10kV低压开关柜。采用紧凑型固定柜。充气柜成本较高，在特殊要求下，可选择充气柜，国内手车柜的深度一般为2.8m，考虑到检修通道0.6m，车体宽度至少在3.4m以上，不能满足道路运输的要求。 4）二次设备。包括：①主变测控屏配置主变测
控装置、档位控制器等；②主变保护屏配置差动保护装置、高后备保护装置、低后备保护装置、非电量保护装置等；③一体化电源屏配置不间断供电（uninterruptible power supply, UPS）电源、双电源切换装置、综合测量模块、在线监测等主要装置等；④后台监控和远动通信屏采用一体化主机、视频监控系统、远动通信装置和对时装置等。二次设备布置于10kV配电舱的独立隔室内，保证人员的安全操作。 1.4 防雷接地的典型设计 1）接地网设计 配电舱内夹层设置两圈环网接地铜排，分别为一次、二次接地环网。 变电车体配置环网接地铜排，规格50mm× 4mm，视为主接地网的延伸，将变压器、舱体、35kV复合式组合电器、避雷器、电压互感器全部接到该接地排上，单侧预留两个接地点，作为对外接引点。 接地铜排截面积，接地导体横截面根据DL/T 621—1997交流电气装置的接地[7]，按照式（1）进技术与应用 2019年第10期 125行计算。 2e
fiiln1ItSMBθθθ=⎛⎞−+
⎜⎟
+⎝⎠
（1）
式中：S为导体截面积；I为通过接地排的故障电流，按最大短路电流考虑，31.5kA；te为短路的等效持
续时间，emf0tttt++≥；tm为主保护动作时间，约20ms；tf为断路器失灵保护动作时间，约0.5s；tm
为断路器开断时间，约60ms，考虑到不同后台的区
别，但是动作时间不会超过1s；M为铜材料常数，为210；导体起始温度θi为30℃；最终温度θf为200℃；B为导体0℃下电阻温度效应倒数，为234.5℃。计算可得：S=108mm2。考虑1.5倍安全余量，最终选择铜排截面积为160mm2。实际投入中，为了配合供应部门标准化管理，最终使用的为50mm×4mm规格铜排。 2）防雷设计 避雷针为独立式避雷针，当两车间距≥3m，避雷针可安装于距离车体≥5m的位置。按照以上位置对避雷针高度进行计算。避雷针的保护范围参照GB/T 50064—2014交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范[8]进行设计，如图3所示。
rx=(h−hx)p=hap, hx≥h/2 （2）
rx=(1.5h−2hx)p, hx＜h/2 （3）
式中：rx为避雷针在hx水平面上的保护半径，19.3m；
hx为被保护物的高度，4.5m；ha为避雷针的有效高
度；h为避雷针高度；p为高度影响系数，h≤30m时，p=1；30＜h≤120m时，p=5.5/h。
计算可得，避雷针高度应＞18.6m，最终选择20m高避雷针。
图3 避雷针保护范围
2 工程应用 35kV/10kV-10MVA车载移动式变电站在厂内完成安装、调试、试验后，采用半挂车头将变电车与配电车运输至工程现场，如图4所示。
图4 车载移动式变电站工程应用 2.1 设备检查 车体到达现场后，检查车辆状态，提取运输记录，并检查附件、消防等设备是否完好，待检验完后接通临时电源检查电器设备基本性能。检查现场车体就位基础，然后将支撑腿摇出，支撑整个车体，避免轮胎长期受力。车体所有支撑腿支撑完成后，配合车板的水平仪进行调平，保证各设备处于水平位置，如图5所示。
图5 车体支腿支撑与调平 2.2 设备连接 车载移动式变电站采用模块化设计、全工厂内预制，现场连接简单。首先，需要将现场接地网连接至车体预制接地点，为确保可靠接地，车载移动式变电站根据设备不同一般会至少提供两处接地点，现场用户可以自由选择；每个接地点分为一次预制接地点、二次预制接地点。其次，安装一次电缆进出线，进线能够满足架空、电缆两种方式；出线则通常包括侧出、下出两种方式供用户选择，户