1 移动变电站应用背景 1.1 供电可靠性指标要求

包头供电局主要负担着包头市6区、1县、2旗、1开发区的供电任务，供电面积27 800 km²，服务用电客户135万、用电人口290万。为了满足社会对供电质量，特别是对可靠供电与日俱增的需求，自治区及内蒙古电力公司将供电可靠性列为重点考核指标。包头供电局将提高供电可靠性管理水平作为核心任务，以完成可靠性指标为抓手，统筹安排生产运行、电网建设等各项工作。

1.2 电网老旧设备升级改造

包头供电局成立于1958年，老旧设备多，配电网网架结构薄弱，互带通过率较低，致使供电可靠性指标低于国内平均水平。为了加强配电网网架结构，按照国家能源局“十三五”配电网建设改造行动计划要求，包头地区2016—2018年配电网行动计划投资约20亿元。需要改造的大部分老旧设备处于城区中心，供电负荷集中，常规改造会导致供电可靠性降低，搁置改造则会造成安全运行风险增大。

为了解决配电网工程改造与供电可靠性之间的矛盾，包头供电局开展了紧凑型模块化的移动变电站关键技术研究工作，并以此为支撑进行移动变电站在配电网工程改造中的应用探索，不断完善移动变电站的规范化、标准化管理，并向精益化迈进。

2 应用移动变电站提高供电可靠性分析 2.1 移动变电站组成

移动变电站由110 kV变电车、10 kV配电车和110 kV绝缘杆塔组成。110 kV变电车包含110 kV主变压器、110 kV组合电器、10 kV进线柜及站用变柜、综自保护交直流系统、110 kV变电车车体5大模块^[1-2]。10 kV配电车包含10 kV箱式配电装置、综自保护交直流系统、10 kV电缆绞盘装置以及10 kV配电车车体4大模块。移动变电站主要设备参数见表 1所示。

2.2 移动变电站功能

110 kV变电车按照无人值守变电站设计，车内设置1套分层分布集中组屏的变电站综合自动化系统，配合电能量系统、高频开关直流系统、综合监测报警系统等实现远方遥测、遥信、遥控等功能。110 kV主变压器微机保护测控及远动通信屏布置在变电车内，变电车和配电车均配有各自独立的直流系统。

移动变电站监控系统网络结构纵向分为间隔控制层和中央控制层。中央控制层的中央处理机以双机热备用的方式与操作员工作站（便携式计算机）连接，实现信息交换。远方控制中心和各级调度与中央处理机通信，以实现远方控制和信息交换。为确保系统的时间精度，在中央控制层配置1套双时钟源GPS对时系统，与主/备中央处理机、微机保护装置接口，监控系统由中央处理机定时操作员工作站、智能控制单元发对时命令。间隔控制层采用以太网。110 kV主变压器的保护和监控由独立的单元构成，用于110 kV、10 kV部分的监控单元带有紧急操作开关，当系统发生故障后可在现场进行独立操作。在中央控制层失效的情况下，智能监控单元仍能独立完成间隔层的监测和控制功能。

2.3 移动变电站应用效果分析

110 kV和平变电站和110 kV南排变电站地处内蒙古包头市中心，接带居民和商业等重要负荷，网架薄弱，负荷转带困难，站内设备老旧，急需升级改造。2017-09-14，在110 kV和平变电站完成配电车的安装调试；10月13日，在110 kV南排变电站完成变电车的安装调试，具备启动条件。

2.3.1 和平变电站10 kV开关柜改造工程

9月15日至10月12日，在和平变电站10 kV开关柜改造工程中，利用移动配电车转带10 kVⅡ段母线4回出线负荷（见图 1）。改造期间，10 kV配电车累计转带负荷时间432 h，转供电量4120 MWh，增售电量270 MWh，减少户均停电时间0.48 h。

2.3.2 南排变电站1号主变压器系列改造工程

10月14日至11月12日，在南排变电站1号主变压器系列改造工程中，通过南中Ⅰ回线路接带移动变电站进线，转带10 kV Ⅰ段母线4回出线负荷（见图 2）。改造期间，移动变电站累计转带负荷时间712 h，转供电量4820 MWh，增售电量190 MWh，减少户均停电时间0.4 h。

2.3.3 南排变电站2号主变压器系列改造工程

11月13日至12月12日，在南排变电站2号主变压器系列改造工程中，利用移动变电站转带10 kVⅡ段母线4回出线负荷（见图 3）。改造期间，转带负荷时间720 h，转供电量6700 MWh，增售电量260 MWh，减少户均停电时间0.52 h，确保了昆都仑区供暖期的可靠供电。

2.4 供电可靠性计算

对应用移动变电站转带负荷提高供电可靠性的数据，尤其是减少停电时间的计算方法进行了多次分析、讨论和总结，得出计算公式（1）、（2）^[3]，可以作为今后应用移动变电站转带负荷可靠性数据分析及计算的参考。

(1)

(2)

在3项工程改造过程中，移动变电站共接带10 kV出线12回，转带负荷时间1864 h，增售电量720 MWh，转供电量15 640 MWh，减少用户平均停电时间1.4 h，供电可靠率提高0.0161%（见表 2）。移动变电站的应用使得10 kV母线可以整段停电更换，大大提高了施工效率，保证了施工安全。

3 效益分析 3.1 安全效益

（1）实现了带电设备的有效隔离，避免了施工交叉作业，增大了安全作业面积，简化了施工复杂程度，保障了人身安全。

（2）提供了灵活的供电方式，避免了单一间隔带多路负荷，有效缩短了停电时间，保障了电网安全。

（3）为及时改造老旧设备创造条件，防止主变压器满（过）载，施工时间充足，提高施工质量，从而保障了设备安全。

3.2 经济效益

（1）利用移动变电站已完成的3项改造工程，2017年累计增售电量、节约施工材料费直接经济效益合计约160万元。“十三五”期间，将利用移动变电站开展同类工程12项，预计直接经济效益累计可达860万元。

（2）利用移动变电站进行项目改造，避免了老旧设备无法改造引起的设备故障停电造成的间接经济损失，主要包括2017年设备抢修费、停电造成减售电量间接经济损失约150万元。按GDP效应估算，预测“十三五”期间可避免停电造成全社会间接经济损失总计约3000万元。

3.3 社会效益 3.3.1 减少用户停电频次及时间

移动变电站在3项工程中的应用减少了用户平均停电时间1.4 h，供电可靠率预测由99.8721%提高到99.8881%，提高了0.016个百分点，为包头供电局完成年度供电可靠率考核激励指标99.888%发挥了关键作用。

3.3.2 保障重要保电期可靠供电

“十九大”“国庆”“中秋”期间，南排变电站、和平变电站在改造过程中仍能够实现双电源供电，保障了包头市昆都仑区居民的可靠供电，实现了内蒙古电力公司“地区保平安”的保电目标。

3.3.3 提升卓越服务的能力水平

移动变电站的应用为不间断供电提供了新的解决途径，能够更好地提供优质的电力保障。

3.4 管理效益

在该项目验收、并网、运行、检修各关键环节，多单位、多专业人员主动参与、密切协作，梳理移动变电站应用过程中的工作步骤和管理程序，形成了一套相对完善的管理流程^[4]；结合已有变电站运维管理标准及移动变电站的应用情况，编制了2项管理标准和5项运行规程；明确了110 kV车载式移动变电站应用过程中各单位的管理职责、设备命名原则、安装试验、设备巡检、异常处理、消防管理等生产管理要素；落实公司标准化管理思路，在项目实施同步推行标准化管理，实现了移动变电站的规范化、标准化和精益化管理。

4 移动变电站创新技术 4.1 同容量，体积最小

（1）采用主变压器与半封闭组合电器之间油气套管硬连接方式^[5]，将31.5 MVA变电车整车长度由常规的17 m缩减至13 m；选取小型化风冷系统、异形油枕等设备，应用变压器中性点全绝缘方式、无载调压等手段解决变电车体积大难以适应狭窄场地、结构不紧凑、散热不良等问题。

（2）采用10 kV开关柜双排布置、调整优化柜内设备安装位置等技术，将8路10 kV出线配电车长度由14 m缩减至10 m，解决集约化开关柜检修空间狭小的问题。

4.2 模块化，灵活度高

采用一、二次设备模块化设计，通过2车9大模块的灵活组合，实现4种不同应用模式，可满足多种供电需求，解决频繁并离网接入困难的难点。4种模式具体如下。

（1）模式1：110 kV变电车与10 kV配电车配合作为完整的110 kV变电站。

（2）模式2：110 kV变电车作为新增主变压器。

（3）模式3：10 kV配电车替代改造段母线。

（4）模式4：10 kV配电车作为新增分段母线。

4.3 易运输，抗震性强

（1）通过增强变压器铁心和绕组受力结构，优化铁心及线圈结构设计，降低设备重心，提高了系统抗震强度^[6]。

（2）通过增厚关键连接罐体、增大支撑件截面、加装三相套管固定件等技术改进，解决长途运输防震问题。

4.4 调相序，简单易行

采用110 kV绝缘杆塔进行进线相序调整，在确保相间安全距离的同时，保证进线相序与站内原有系统一致，解决架空引线换相空间不足的问题。

4.5 接负荷，即插即用

制订10 kV电缆转接箱应用方案，实现10 kV转接电缆的即插即用，缩短电缆转接安装时间，减少材料浪费，保证出口电缆的安全运行。

4.6 新标准，填补空白

结合已有变电站运维管理规定及实际应用情况，编制了《移动变电站管理标准》《可靠性数据分析》 2项管理标准，《110 kV移动变电站继电保护现场运行规程》《110 kV移动变电站远动自动化现场运行规程》《110 kV移动变电站计量管理规定规程》《移动变电站现场运行规程（和平变）》《移动变电站现场运行规程（南排变）》 5项运行规程，填补了内蒙古电网在移动变电站规范化、标准化管理方面的空白。

5 改进措施 5.1 完善移动变电站冷备状态下防护措施

目前移动变电站防护措施仅有10 kV配电车电缆绞盘的防尘罩、110 kV变电车汇控柜防尘罩、基地站地面硬化，其他相关防护措施不够完备。包头供电局计划在110 kV移动变电站基地站安装接入系统的设备及车库，既能满足定期空载运行，又可进行车体防护。

5.2 制定移动变电站异地使用管理标准

当移动变电站异地使用时，相关管理标准尚未完善。包头供电局将结合移动变电站的实际应用情况，制定1套简单易行的异地使用管理标准。

6 结束语

包头供电局通过利用移动变电站可靠转接负荷，使得城市中心变电站内开关柜及主变压器改造项目能够顺利实施，为不停电改造老旧变电站提供了一种可行的解决方案。作为首例内蒙古电网移动变电站应用项目，移动变电站的成功应用，既处理了电网老旧设备改造与供电可靠性管理之间的矛盾，也推动了先进适用技术及装备在内蒙古电网的应用。