基于移动变电站的旁路不停电检修技术应用与研究

前言

在新型电力系统向高可靠、智能化、低碳化转型的背景下，配电网运维面临供电连续性与检修效率的双重挑战。传统停电检修方式导致用户供电中断，影响生产生活并造成经济损失。基于移动变电站的旁路不停电检修技术通过临时旁路供电、负荷动态转移、移动电源灵活接入，实现检修期间用户“零感知”供电，显著降低停电损失，提升电网弹性与运维效率。本文聚焦该技术的原理、系统设计、实施方法及应用案例，旨在为配电网不停电检修提供创新解决方案，推动配电网向“零停电”目标迈进，支撑新型电力系统高质量发展。

1 技术原理与核心优势

1.1 技术原理

旁路供电机制：通过移动变电站（含变压器、开关柜、保护装置）与柔性电缆构建临时旁路供电回路，将待检修设备从电网中隔离，用户负荷由旁路系统持续供电。

负荷快速转移：利用自动化开关（如负荷转移开关 LTS）或智能配网终端（DTU）实现负荷毫秒级切换，避免用户供电中断。

动态电源接入：移动变电站可接入分布式能源（DER）或储能系统，增强旁路供电的可靠性与灵活性。

1.2 核心优势

供电可靠性提升：用户平均停电时间（SAIDI）降低 90% 以上，关键用户（如医院、数据中心）实现“零停电”。

运维效率提高：检修时间缩短 50%-70% ，减少人工巡检与现场操作风险。

经济性优化：避免停电损失（如工业用户停产损失、居民用户投诉赔偿），年均节省成本数百万元。

2 系统构成与关键设备

2.1 系统构成

移动变电站模块：集成变压器（容量 100-1000kVA）、高压开关柜、保护装置、自动化终端，实现快速部署与撤离。

旁路电缆与连接装置：采用柔性高压电缆（额定电压 10-35kV）、快速插拔接头，支持负荷快速转移。

监控与通信系统：部署 PMU 装置、DTU 终端、5G 通信模块，实现旁路系统状态实时监测与远程控制。

2.2 关键设备

移动式变压器：采用油浸或干式设计，具备过载保护、温度监测功能，适应复杂环境。

自动化负荷转移开关（LTS）：支持毫秒级切换，内置电压、电流传感器，实现故障自隔离。

储能协同模块：可选配锂电池或超级电容储能系统，平抑旁路供电波动，提升 DER 消纳能力。

3 实施流程与操作要点

3.1 前期规划与准备

检修需求分析：明确待检修设备类型（如变压器、开关柜、电缆）、故障范围及影响用户，制定检修目标与停电时间约束。评估检修期间DER（分布式能源）出力波动与负荷需求，预留旁路系统容量裕度（建议≥待检修负荷的 120% ）。

现场勘查与方案制定

勘查旁路路径：确认电缆敷设条件（如地下管廊、架空通道）、安全距离（ ⩾0.7 米）、接地电阻（ ⩽4Ω ）。制定移动变电站部署方案：选址需避开低洼、易燃区域，预留运输与操作空间（建议≥5 米×5 米）。

设备选型与测试

移动变电站：选择油浸或干式变压器（容量 100-1000kVA），配置过载保护、温度监测功能。旁路电缆：采用柔性高压电缆（额定电压 10-35kV），测试绝缘电阻（ ⩾1000MΩ ）与插拔接头可靠性。自动化装置：负荷转移开关（LTS）需支持毫秒级切换，内置电压、电流传感器精度 ⩽±1% 。

3.2 旁路系统搭建与调试设备部署与连接

移动变电站就位：通过吊装或平板车运输至指定位置，固定后连接接地装置。旁路电缆敷设：采用快速插拔接头连接待检修设备进线出线端，避免交叉缠绕，预留 20% 长度裕度。

通信与保护配置

部署 5G 或光纤通信模块，确保旁路系统与主站实时数据传输（时延≤50ms）。设置保护定值：过流保护定值按待检修设备额定电流的1.2 倍整定，零序保护定值 ⩽0.1A 。

系统联调与测试

空载合闸测试：验证旁路系统电压波动（ ⩽±2% ）、相位一致性（相位差≤5°）。带载切换测试：通过 LTS 或 DTU 将负荷转移至旁路系统，监测切换时间（≤50ms）与冲击电流（ ⩽2 倍额定电流）。

3.3 负荷转移与检修实施

负荷安全转移：通过自动化终端（DTU）远程控制 LTS，实现负荷毫秒级转移，避免用户供电中断。转移后监测旁路系统电流、电压、温度数据，确认无过载（负荷率 ⩽80% ）、发热异常（温升 ⩽50K ）。

待检修设备隔离与作业

隔离待检修设备：断开其进线/出线开关，悬挂“禁止合闸”标识牌，验电确认无电压。开展检修作业：遵循安全规程，更换故障部件（如变压器绕组、开关柜触头），同步记录作业数据。

DER 协同与储能接入（可选）

接入光伏、风电等 DER：通过储能系统平抑出力波动，确保旁路系统功率平衡（波动率 ⩽5% ）。储能配置：按旁路负荷的 10% -20%配置锂电池或超级电容，SOC（剩余电量）维持 ⩾30% 。

3.4 系统恢复与撤离

负荷回切与设备投运：检修完成后，通过 LTS 将负荷转移回原电网，监测原设备投运后电压、电流稳定性。

旁路系统退出：断开移动变电站输出开关，撤除旁路电缆，恢复待检修设备至运行状态。

数据记录与分析：记录旁路系统运行数据（电压、电流、温度、DER 出力），生成检修报告。分析旁路系统效率（负荷转移成功率≥99% ）、DER 消纳率（弃电率≤3%），优化后续方案。

设备撤离与维护

移动变电站撤离：断电后通过吊装或平板车运输至存放点，定期维护（如变压器油检测、电缆绝缘测试）。旁路电缆收纳：盘绕后存放于防潮柜，避免机械损伤，每半年开展一次绝缘电阻测试。

3.5 安全风险与应急措施

反送电风险防控：检修前确认旁路系统与原电网完全隔离，悬挂“禁止合闸”标识牌，验电确认无电压。操作人员需穿戴绝缘手套、护目镜，使用验电器、接地线等安全工器具。

过载与过热应急：旁路系统负荷率超 80%时，启动 DER 削减或储能放电，避免变压器过载。温度传感器报警（温升≥50K）时，立即切断旁路系统，排查电缆接头松动或变压器故障。

通信中断处置：5G 或光纤通信中断时，切换至本地控制模式，通过 DTU 预设策略维持旁路系统运行。通信恢复后，同步数据至主站，重新配置保护定值与自动化参数。

4 技术挑战与未来发展方向

4.1 技术挑战

设备小型化与轻量化：移动变电站需进一步减小体积与重量，提升运输与部署效率。多源协同控制：DER、储能、移动变电站的协同控制策略需优化，避免功率振荡与电压越限。标准化与兼容性：旁路系统接口、通信协议需统一，支持不同厂商设备互联互通。

4.2 未来发展方向

智能旁路系统：融合 AI 预测、数字孪生技术，实现旁路系统自主规划、风险预控、故障自愈。全场景不停电检修：拓展至高压输电线路、变电站主设备检修，构建全电压等级不停电检修体系。绿色低碳运维：推广电动移动变电站、环保型旁路电缆，减少检修过程碳排放。

结束语

基于移动变电站的旁路不停电检修技术通过临时旁路供电、负荷快速转移、移动电源动态接入，实现了配电网检修与供电的“双零”目标（零停电、零风险），为新型电力系统建设与“双碳”目标提供了关键支撑。未来，随着 AI、5G、储能技术的深度应用，旁路不停电检修将向全自主、全场景、绿色化方向升级，推动配电网运维模式革命性变革，助力全球能源转型与可持续发展。

参考文献：

[1]严正斌．中性点接地变压器并联运行安全技术探讨[J]．电工技术，2022，(11)：29-30

[2]韩伟亮，陈俊龙．基于 10kV 旁路不停电作业技术在配网实践应用的研究[J]．东北电力技术，2022，(8)：8．11