引 言
移動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(包括室外、室內(nèi)、預(yù)裝式變電站等)相比,其設(shè)備一般采用緊湊型、模塊化的成熟產(chǎn)品,通過特殊車輛來實現(xiàn)便捷移動,具有結(jié)構(gòu)緊湊、運輸快捷、裝備簡潔、靈活可靠和維護方便等特點。近年來,在電網(wǎng)檢修、改造和臨時負(fù)荷變化時,為縮短電網(wǎng)停電時間甚至不停電,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,為盡快恢復(fù)供電能力,移動變電站作為一個臨時性、應(yīng)急性的方案,得到了電力企業(yè)的青睞。但作為一個可移動、應(yīng)急性的電能變換設(shè)備組合,由于其應(yīng)用場景不同,無法完全套用常規(guī)變電站運行規(guī)范。而國際、國內(nèi)移動變電站運行規(guī)范尚不健全,要保證移動變電站的安全、可靠、經(jīng)濟使用,有必要對移動變電站相關(guān)運維規(guī)范進行研究。
1 移動變電站的構(gòu)成和應(yīng)用
移動變電站主要包括變壓器、HGIS、避雷器、10~35 kV配電裝置、自動化通信設(shè)備和終端等,一般裝載在 2輛或多輛半掛車上組合而成,車輛之間由一、二次電纜連接,采用模塊化結(jié)構(gòu),具有集成度高、占地面積小、移動方便、施工安裝快捷等特點。目前,國內(nèi)市場移動變電站高壓側(cè)通常為 35~110kV(以 33、66、110kV為主),主變?nèi)萘恳话銥?10~50MVA,10kV中壓側(cè)出線一般在 4路以下。應(yīng)用環(huán)境主要分為以下三種:
(1) 檢修改造 :適用于末端變電站整體設(shè)備更新改造、單獨的主變壓器系統(tǒng)改造、饋線系統(tǒng)改造、全站停電改造、設(shè)備異常停電檢查、全站停電清掃等,可用移動變電站臨時替代常規(guī)變電站中因改造等原因而停電的設(shè)備,縮短停電時間, 提高電網(wǎng)供電可靠性[1]。
(2) 臨時擴容 :在常規(guī)變電站出現(xiàn)短期負(fù)荷增加且須維持一定時間的情況下,如建設(shè)臨時大型工程、出現(xiàn)重大活動和節(jié)日、農(nóng)業(yè)灌溉高峰期間,使用移動變電站來分擔(dān)新增負(fù)荷, 提高供電質(zhì)量,降低投資成本。
(3) 應(yīng)急處理 :在常規(guī)變電站出現(xiàn)事故或發(fā)生自然災(zāi)害的緊急情況下,原變電站雖無法及時修復(fù)供電,但必須在短時間內(nèi)恢復(fù)送電時,可將該方案作為應(yīng)急方案 ;作為對缺少電源的大型臨時性工程的解決方案;移動變電站內(nèi)的設(shè)備也可以作為同類設(shè)備故障時的備品。
2 移動變電站運維
移動變電站運維主要包括移動、安置、接地、調(diào)試、運行、備用、維護等方面。在三種應(yīng)用場景下,六個環(huán)節(jié)中的移動、備用和維護規(guī)范基本相同,安置、調(diào)試和運行環(huán)節(jié)的規(guī)范要求則存在差異。另外,移動變電站因其可移動、臨時性的特點,對于不同的使用周期、地理環(huán)境、氣候條件,其規(guī)范要求亦有差異。
2.1 移動
移動式變電站在制造時參照GB 50260-1996《電力設(shè)施抗震設(shè)計規(guī)范》,抗震烈度一般不低于 9 ,水平加速度不低于2.0g。因此,在移動時,主要應(yīng)回避運輸途中的大傾斜和強沖擊。行駛速度要根據(jù)使用說明書規(guī)定的不同路況下的限速標(biāo)準(zhǔn)確定,最高不超過 60 km/h ;安裝沖擊記錄儀,監(jiān)控調(diào)整時速。
(1) 運輸振動沖擊允許值規(guī)定 :運輸前后方向為 4g,橫向為1g,上下垂直方向為 3g。
(2) 最大傾斜角不超過 30[1]。若超過,到達現(xiàn)場需視情況全面檢查或增加檢查項目。在坡道上轉(zhuǎn)向時,應(yīng)特別注意降低車速,以免發(fā)生翻車事故。制造商說明書建議在平地轉(zhuǎn)彎行駛時最高車速以不超過 20 km/h為宜。
(3) 為防止靜電,應(yīng)安裝足夠截面的拖地線以保證靜電的釋放。
移動變電站是否載油運輸,要根據(jù)道路對運輸重量的限制來確定。容量小于 31.5 MVA,則可載油運輸。若無法載油運輸,可充氮氣或干燥空氣,安裝壓力表監(jiān)測油箱內(nèi)氣壓,防止氣體滲漏,保證油箱內(nèi)的正壓。
2.2 安置
移動變電站如果因為常規(guī)變電站檢修改造或工程、節(jié)日等短期負(fù)荷增大需要臨時擴容,一般應(yīng)盡可能安裝在常規(guī)變電站內(nèi)或緊鄰站外的空曠地帶,既方便接線、管理,還可利用常規(guī)變電站的避雷針和接地網(wǎng)等設(shè)施保障安全??梢愿鶕?jù)地形采用直線、平行和L 型進行布置。
(1) 安置地點應(yīng)堅固、平整,不應(yīng)將其直接放置在未處理的綠化地、田地中,如使用時間長達數(shù)月,則建議對放置地點地表做必要處理,具體可參照輸電線路工程 大板基礎(chǔ)的有關(guān)施工要求。地面最大傾斜不超過 30;應(yīng)具有防洪措施, 防澇設(shè)施標(biāo)高應(yīng)高于歷史最高內(nèi)澇水位標(biāo)高 0.5 m。
(2) 撐腳下應(yīng)鋪設(shè)枕木或鋼板等,防止地面沉降導(dǎo)致車輛傾斜??刹捎霉潭ɡ€或加裝固定支撐架等方法防止移位。
具體可參照《電力設(shè)施抗震設(shè)計規(guī)范》、IEEE《移動變電所設(shè)備安全安裝指南》、《國家電網(wǎng) 110kV變電站通用設(shè)計規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)。
2.3 接地
如果移動變用于常規(guī)變的檢修改造、臨時擴容,則將安置位置設(shè)于原站防雷保護范圍內(nèi),一般可使用原站的接地網(wǎng)??刹捎霉ぷ鹘拥?、保護接地、防雷接地共設(shè)一組接地體的聯(lián)合接地方式,接地引下線應(yīng)采用不小于 50mm2的鍍鋅扁鋼或25mm2的專用銅地線,接地點應(yīng)不少于兩處,并在車體底部周圍對稱與接地體連接 ;或裝設(shè) 2 條與原站接地網(wǎng)采用焊接方式相連的均壓帶[2]。
如果不能被原站避雷針有效覆蓋,則應(yīng)隨車安裝高 25m 的避雷保護裝置防備直擊雷,并盡量遠離 35kV及以下配電裝置,以降低感應(yīng)過電壓;設(shè)置專用接地網(wǎng),接入原站接地網(wǎng)。專用接地網(wǎng)與原站主變、接地網(wǎng)連接的接地線長度應(yīng)大于15m[3] 。
在雷雨季節(jié),應(yīng)采取措施防止或減少近雷擊網(wǎng)絡(luò),可考慮在 1~2km的進線段架設(shè)避雷線,在隔離開關(guān)側(cè)加裝一組避雷器。
對于在事故搶修、自然災(zāi)害等應(yīng)急情況下和野外工程中使用的移動變電站,往往擬安置現(xiàn)場地理、氣象條件較差, 時間緊迫,不允許做充分的現(xiàn)場平整,缺少現(xiàn)成的避雷、接地網(wǎng)可借用,因此應(yīng)酌情簡化防災(zāi)措施,但基本的安全原則不應(yīng)被簡化:
(1) 安裝隨車的避雷保護裝置防備直擊雷。接地裝置應(yīng)采用熱鍍鋅鋼材,水平敷設(shè)的則采用圓鋼和扁鋼,垂直敷設(shè)的采用角鋼和鋼管。接地體頂面埋深不應(yīng)小于 0.6 m,引出線垂直部分和焊接位置應(yīng)做防腐處理[3]。
(2) 根據(jù)地理環(huán)境決定采用網(wǎng)格、環(huán)形或輻射性地網(wǎng)。從移動變布置情況看,無論采用直線、平行還是 L型布置, 平面圖都是長方形。因此,接地網(wǎng)的包圍形狀采用環(huán)形為佳; 可沿移動變埋設(shè)接地體,兩端引出扁鋼或圓鋼固定成封閉環(huán)。此舉可保障大電流時環(huán)形接地體內(nèi)的電場分布均勻,降低跨步電壓危險與遭雷擊時的反擊高電壓危險。
(3) 如果接地網(wǎng)電阻達不到要求,則可擴大接地網(wǎng)面積, 在外圍增設(shè)1~2圈環(huán)形接地裝置。如受地形限制,無法擴大, 則可采用放射狀或直線狀方式向土壤電阻率低的方向延伸。
如果應(yīng)急需要架設(shè)臨時接電線路,建議使用專用的移動式引線塔(包括取電端引線塔、中間引線塔及變壓器端引線塔),其在結(jié)構(gòu)上采用了萬向鉸接支座,可消除因地形導(dǎo)致或使用中產(chǎn)生的附加力。該線路承載能力強,重量輕,便于運輸,組立簡便快速。
移動變的高壓變電設(shè)備、中壓成套設(shè)備等內(nèi)部接地干線推薦預(yù)留 4 ~8 個接地點與接地網(wǎng)連接,接地網(wǎng)與地面距離應(yīng)大于 0.3 m ;帶電運行時,每臺車的接地點應(yīng)不少于 2 個,嚴(yán)禁串接。
2.4 調(diào)試
對于因常規(guī)變電站檢修改造或因工程、節(jié)日等短期負(fù)荷增加而需要臨時擴容使用移動變電站的臨時行為,都屬于可預(yù)料、可計劃的行為,其規(guī)范要求應(yīng)遵循與常規(guī)變電站調(diào)試驗收基本相同的電氣裝置安裝工程驗收規(guī)范,如 GB 50148- 2010《電氣裝置安裝工程電力變壓器、油浸電抗器、互感器施工及驗收規(guī)范》、GB 50150-2006《電氣裝置安裝工程 電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》、《電力設(shè)備預(yù)防性試驗性規(guī)程》等。不應(yīng)借口時間緊急、使用移動變電站而降低現(xiàn)場驗收標(biāo)準(zhǔn)。
若在事故搶修、自然災(zāi)害等應(yīng)急情況下使用移動變電站, 如果距離結(jié)束上一次運行時間不足3 個月,則變壓器、開關(guān)、輔助設(shè)備等檢驗、試驗項目應(yīng)按規(guī)范要求進行檢查。若在運輸途中無碰撞、傾覆等可能影響設(shè)備運行的情況出現(xiàn),則可適當(dāng)簡化現(xiàn)場調(diào)試。主要開展以下檢查:
(1) 檢查變壓器。開展絕緣油實驗,測量繞組直流電阻, 檢查分接頭電壓比,進行絕緣電阻、繞組和套管的交流耐壓試驗,與額定電壓下的沖擊合閘試驗等;如需補油,則進行混油試驗。啟動冷卻油泵 30min,檢查風(fēng)扇、油泵狀況,經(jīng)放氣塞放氣。
(2) 檢查各類開關(guān)。測量絕緣電阻與每相導(dǎo)電回路電阻, 開展交流耐壓試驗、操作機構(gòu)實驗、密封性試驗等;檢測接地電阻,查驗 五防 裝置動作是否靈活可靠等。
(3) 檢查輔助設(shè)備。測量電抗器及消弧線圈的直流電阻、絕緣電阻,并進行額定電壓下的沖擊合閘試驗;進行互感器的局放試驗、耐壓試驗;測量電容器的絕緣電阻,進行局放試驗、耐壓試驗;進行防雷設(shè)備絕緣電阻、工頻放電電壓試驗。
(4) 接地。進行接地網(wǎng)電氣完整性測試,測量接地阻抗。將電氣工頻接地電阻控制在 5Ω 之內(nèi),或?qū)⒌鼐W(wǎng)等效半徑控制在 20 m左右[3]。
(5) 電纜線路。測量絕緣電阻,進行交直流耐壓試驗, 測量金屬屏蔽層電阻,檢查兩端相位。
2.5 運行
移動變電站各模塊可以被拆分, 使用多樣、靈活。在進行常規(guī)站檢修時,可以整體替換常規(guī)變電站、整體替換110/35 kV 間隔和變壓器、單獨替換HGIS、單獨替換變壓器、單獨替換 35/10 kV 配電室,或者主變與常規(guī)站主變并聯(lián)擴容運行,為相同等級負(fù)荷供電。
(1) 變壓器車與配電車同時運行??蓪⒁苿幼冎髯兣c常規(guī)站內(nèi)中性點設(shè)備連接,主變中低壓側(cè)采用柔性電纜連接配電車進線柜,HGIS接入站內(nèi)系統(tǒng)。
(2) 變壓器車與HGIS同時運行。移動變主變中性點與常規(guī)站內(nèi)中性點設(shè)備連接,中低壓側(cè)通過柔性電纜與常規(guī)站內(nèi)相應(yīng)電壓等級開關(guān)柜連接,HGIS接入站內(nèi)系統(tǒng)。
(3) HGIS 單獨運行。將移動變 HGIS 單獨替換常規(guī)站HGIS,為原站主變或線路供電,以檢修更換原站HGIS設(shè)備。
(4) 變壓器車單獨運行。可將移動變主變高壓側(cè)接入常規(guī)站內(nèi)設(shè)備,中性點與原站中性點設(shè)備連接,移動變主變中低壓側(cè)通過柔性電纜與常規(guī)站內(nèi)相應(yīng)電壓等級開關(guān)柜連接。
(5) 配電車單獨運行??梢圆捎枚喾N運行方式,替代原站出線。
(6) 移動變電站用于臨時擴容場景下,涉及與常規(guī)變主變并聯(lián)運行的狀況,聯(lián)接組標(biāo)號應(yīng)一致;電壓比相同,差值不超過 0.5% ;滿足阻抗電壓小于10%[2] 等要求。升壓操作時, 先操作負(fù)載小主變,后操作負(fù)載大主變;降壓,反之。
移動變電站無論用于何種場景、采用何種運行方式,原則上都不應(yīng)超負(fù)荷運行;如必須短時間超負(fù)荷,務(wù)必保證有冷卻措施,運行時間、電流都須嚴(yán)格按規(guī)定執(zhí)行;其設(shè)備操作強度不應(yīng)高于相同主變?nèi)萘康某R?guī)變電站,監(jiān)測指標(biāo)、巡視頻率應(yīng)高于常規(guī)變電站。
2.6 維護
將退出運行暫不使用的移動變電站及時返回基地進行全面檢查,為下一次運行做全面準(zhǔn)備。其日常及定期維護應(yīng)遵循制造廠商的相關(guān)規(guī)定,保證移動變電站狀態(tài)良好,隨時可用。半掛車同樣應(yīng)按照說明做好保養(yǎng)維護,檢查時除規(guī)定外均以空車狀態(tài)運行。
最好將移動變電站的基地設(shè)在某個場地開闊、交通便利、便于管理的常規(guī)變電站中,采用低負(fù)荷熱備用方式,按照常規(guī)方式進行維護,使移動變電站始終保持良好可用的狀態(tài)。
3 結(jié) 語
移動變電站的可移動、高集成特征,使設(shè)備操作的頻率、使用壽命都弱于常規(guī)變電站,導(dǎo)致其運行規(guī)范與常規(guī)變電站存在一定差異,需要針對其特點制訂有針對性的規(guī)范。
從實踐運行情況看,使用單位在設(shè)備安置(包括基礎(chǔ)、接地網(wǎng)、接地等)、運行前調(diào)試交接試驗、調(diào)度等方面存在不顧應(yīng)用場景差異、一律簡化的思想,這是極其危險的。
使用管理單位應(yīng)對本區(qū)域是否配置移動變的情況進行計算,明確使用條件、程序,并根據(jù)不同的使用場景編制相應(yīng)的運行規(guī)程。