錢 忠,蘇 偉,劉永奇,樊子暉
(1.國(guó)網(wǎng)上海市電力公司嘉定供電公司,上海 201800;2,上海市南電力(集團(tuán))有限公司,上海 200233)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,連續(xù)、可靠供電已經(jīng)成為社會(huì)的基本需要,一般用戶側(cè)停電可大體分為以下情況,突發(fā)性故障導(dǎo)致的搶修停電,配合市政工程建設(shè)導(dǎo)致的計(jì)劃性停電,電網(wǎng)檢修導(dǎo)致的計(jì)劃性停電,為有效降低停電時(shí)長(zhǎng),綜合不停電作業(yè)法應(yīng)運(yùn)而生,并在短時(shí)間內(nèi)得到快速發(fā)展。
綜合不停電作業(yè)法是指利用旁路電纜、應(yīng)急電源車、移動(dòng)箱變車等設(shè)備,在電網(wǎng)檢修過程中,對(duì)檢修區(qū)域的用戶進(jìn)行提前負(fù)荷轉(zhuǎn)接,對(duì)負(fù)荷進(jìn)行轉(zhuǎn)供,有效減少停電時(shí)長(zhǎng),將用戶影響降到最低[1]。
以上海市為例,在上海電力以“世界觀察中國(guó)電力的窗口”定位,啟動(dòng)國(guó)際領(lǐng)先城市配電網(wǎng)建設(shè)之際,著力打造支撐韌性城市建設(shè)的國(guó)際領(lǐng)先“不停電”配電網(wǎng)任務(wù)艱巨而重要。因此上海市電力公司堅(jiān)持利用“轉(zhuǎn)、切、帶、發(fā)”綜合不停電作業(yè)法,全力減低用戶停電時(shí)長(zhǎng),提升供電可靠性。
“轉(zhuǎn)、切、帶、發(fā)”綜合不停電作業(yè)法具體分為四種作業(yè)方向,轉(zhuǎn):利用堅(jiān)強(qiáng)靈活網(wǎng)架結(jié)構(gòu),將用戶負(fù)荷轉(zhuǎn)移,不影響待停電檢修設(shè)備所帶負(fù)荷;切:對(duì)大型工程作業(yè),在施工力量無(wú)法滿足作業(yè)要求的情況下,通過“化大為小,化小為零”,把長(zhǎng)線路切分,分時(shí)段分批次開展帶電作業(yè);帶:在網(wǎng)架達(dá)不到轉(zhuǎn)移負(fù)荷要求的情況下,對(duì)這部分無(wú)法轉(zhuǎn)移負(fù)荷,采用帶電作業(yè)方式,實(shí)現(xiàn)用戶不停電;發(fā):在不具備帶電作業(yè)條件的情況下,如作業(yè)空間不夠,利用發(fā)電車或發(fā)電機(jī)對(duì)低壓用戶進(jìn)行供電,避免作業(yè)過程中用戶停電。
現(xiàn)階段上海市電力公司全負(fù)荷轉(zhuǎn)移比例達(dá)59.10%,帶電作業(yè)化率達(dá)89.71%,不停電作業(yè)比例占比90.91%,因此“轉(zhuǎn)、切、帶”三方面成績(jī)較為突出,而應(yīng)急發(fā)電作業(yè)方面仍存在部分局限性,缺乏對(duì)應(yīng)的體系化發(fā)電方案,本文將以上海市實(shí)際情況為例,梳理出一套應(yīng)急發(fā)電綜合方案,包括前期現(xiàn)場(chǎng)勘查、負(fù)荷統(tǒng)計(jì)測(cè)算、發(fā)電作業(yè)范圍綜合分類三部分,從而提升應(yīng)急發(fā)電作業(yè)的系統(tǒng)性。
針對(duì)用戶進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境勘察,主要包括應(yīng)急電源車或其他電源停放位置選擇,作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)要遠(yuǎn)離易燃易爆等危險(xiǎn)品,作業(yè)地點(diǎn)環(huán)境應(yīng)通風(fēng)良好,便于施放電纜等。
此方面的現(xiàn)場(chǎng)勘查是應(yīng)急發(fā)電作業(yè)能否進(jìn)行的基本之一,也是應(yīng)急發(fā)電作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全措施制定的基礎(chǔ),例如在采取應(yīng)急電源車發(fā)電時(shí),前期環(huán)境勘查發(fā)現(xiàn)發(fā)電場(chǎng)所空間狹小,通風(fēng)不便,在作業(yè)開始前便需制定通風(fēng)方案,保障應(yīng)急電源車在作業(yè)過程中整體溫度控制在合理范圍內(nèi)。
在進(jìn)行應(yīng)急發(fā)電前需對(duì)用戶側(cè)負(fù)荷類型進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查,可將用戶側(cè)設(shè)備分為重要設(shè)備,一般設(shè)備以及危險(xiǎn)設(shè)備,從而針對(duì)不同設(shè)備類型進(jìn)行針對(duì)性發(fā)電計(jì)劃。
重要設(shè)備為用戶側(cè)必備設(shè)備,是應(yīng)急發(fā)電作業(yè)負(fù)荷供給中的重點(diǎn)對(duì)象,如居民區(qū)中的家用呼吸機(jī)、家用透析儀等重要醫(yī)療設(shè)備;生產(chǎn)類用戶的生產(chǎn)機(jī)器、數(shù)據(jù)記錄儀器;重點(diǎn)科研單位中的實(shí)驗(yàn)器械、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置以及無(wú)法中斷的長(zhǎng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)等,該類負(fù)載設(shè)備若停電會(huì)對(duì)用戶生產(chǎn)、生活造成極大影響。針對(duì)此類設(shè)備要勘察明確,包括數(shù)量、基本功率范圍、負(fù)載情況等,并綜合此類設(shè)備進(jìn)行應(yīng)急發(fā)電方式選擇。
一般性設(shè)備為用戶側(cè)可切除的設(shè)備,如廠區(qū)內(nèi)的路燈,空調(diào)等,此類設(shè)備不是應(yīng)急發(fā)電作業(yè)負(fù)荷重點(diǎn)供電對(duì)象,可進(jìn)行選擇性供電,且在應(yīng)急發(fā)電過程中可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行供電或切除,從而起到調(diào)整負(fù)荷的作用,使應(yīng)急電源車的輸出負(fù)載保持在合理區(qū)間,輔助完成整個(gè)應(yīng)急保電作業(yè)。
危險(xiǎn)性設(shè)備為應(yīng)急發(fā)電過程中必須要停用的設(shè)備,如小區(qū)內(nèi)部電梯、生產(chǎn)用戶的空氣壓縮泵及部分頻繁啟動(dòng)的大功率器械等,該類設(shè)備在應(yīng)急發(fā)電過程中,如若供電中斷會(huì)產(chǎn)生不必要的危險(xiǎn),如電梯困人等。且該類機(jī)械如若使用不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生沖擊電壓、沖擊電流,造成應(yīng)急電源車等發(fā)電設(shè)備緊急停機(jī),該類設(shè)備必須勘察明確并在作業(yè)時(shí)根據(jù)實(shí)際情況擬定錯(cuò)峰使用方案。
在應(yīng)急發(fā)電作業(yè)前期現(xiàn)場(chǎng)勘查時(shí),需對(duì)用戶側(cè)接線裝置進(jìn)行詳細(xì)勘察,如用戶側(cè)母排形式、用戶側(cè)接地閘刀狀況,進(jìn)線電纜連接情況等。針對(duì)用戶側(cè)接線裝置的現(xiàn)場(chǎng)勘查可為應(yīng)急發(fā)電作業(yè)配套裝置的準(zhǔn)備提供參考。
在應(yīng)急發(fā)電作業(yè)過程中可根據(jù)前期用戶側(cè)接線裝置形式的現(xiàn)場(chǎng)勘查情況進(jìn)行接線形式選擇,如銅制接線耳連接、母排直連或進(jìn)線電纜直連等形式,從而制定相應(yīng)的作業(yè)要點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)安全措施,保障應(yīng)急發(fā)電作業(yè)安全有序進(jìn)行。
應(yīng)急發(fā)電前的現(xiàn)場(chǎng)勘查尤為重要,針對(duì)用戶側(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、復(fù)合類型及接線裝置的勘察是應(yīng)急發(fā)電作業(yè)電源選擇、接線裝置選擇、作業(yè)設(shè)備選擇及作業(yè)安全措施制定等工作的依據(jù),可保障應(yīng)急發(fā)電作業(yè)順利進(jìn)行,有效提升作業(yè)應(yīng)急能力,提升作業(yè)效率及安全性。
對(duì)一般用戶而言,用戶側(cè)負(fù)荷是有跡可循的,在不同季節(jié),不同時(shí)間會(huì)呈現(xiàn)出規(guī)律性波動(dòng)。
應(yīng)急發(fā)電作業(yè)計(jì)劃階段,需就用戶側(cè)負(fù)荷情況進(jìn)行分時(shí)統(tǒng)計(jì),明確用戶負(fù)荷規(guī)律,并將用戶側(cè)負(fù)荷切割為多個(gè)時(shí)段,并針對(duì)不同用戶類型進(jìn)行負(fù)荷劃分,如部分生產(chǎn)用戶,用電高峰期大致為9:00~11:00,13:00~17:00,此期間內(nèi)生產(chǎn)用戶負(fù)荷較大;部分小區(qū)內(nèi)用電高峰期大致為6:00~9:00,18:00~23:00等。對(duì)部分特殊用戶則需結(jié)合用戶內(nèi)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行合理統(tǒng)計(jì),如擬投入生產(chǎn)機(jī)器數(shù)量、設(shè)備功率等。
用戶側(cè)負(fù)荷分時(shí)統(tǒng)計(jì)可形成針對(duì)應(yīng)急發(fā)電用戶的負(fù)荷分布圖,并依據(jù)該負(fù)荷分布圖結(jié)合自身應(yīng)急發(fā)電設(shè)備進(jìn)行應(yīng)急發(fā)電方案制定,包括應(yīng)急發(fā)電時(shí)間、應(yīng)急發(fā)電電源輸出功率選擇等。
在進(jìn)行用戶側(cè)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)后可形成用戶負(fù)荷分布圖,在作業(yè)前要制定用戶負(fù)荷調(diào)控方案,在應(yīng)急發(fā)電過程中要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行用戶側(cè)負(fù)荷調(diào)控。
綜合不同時(shí)段進(jìn)行主要負(fù)荷類型統(tǒng)計(jì),如針對(duì)部分生產(chǎn)用戶可劃分為生產(chǎn)負(fù)荷、辦公負(fù)荷及其它備用負(fù)荷等,在生產(chǎn)時(shí)段切除部分其它備用負(fù)荷,主要供給生產(chǎn)及辦公負(fù)荷,在午休等時(shí)間主要供給其它備用負(fù)荷,切除部分辦公負(fù)荷等。在進(jìn)行應(yīng)急發(fā)電作業(yè)時(shí),綜合電源輸出功率,根據(jù)不同時(shí)段負(fù)荷情況靈活調(diào)整三類負(fù)荷的投入比例,從而將電源側(cè)輸出功率調(diào)整至最佳輸出區(qū)間,防止出現(xiàn)負(fù)載過高或過低導(dǎo)致的電源側(cè)設(shè)備突然停機(jī),提升作業(yè)安全性。
以上海市嘉定區(qū)電網(wǎng)為例,在對(duì)現(xiàn)役變壓器負(fù)荷情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,現(xiàn)階段變壓器型號(hào)315 kVA 及400 kVA兩種占比約為52%,以兩種變壓器為例,實(shí)際最大負(fù)載率在50%以下區(qū)間的變壓器占比約為73.04%,且各時(shí)段負(fù)載差異性較大,最大負(fù)載率出現(xiàn)時(shí)間較短,大功率應(yīng)急電源車或高壓取電方式完全可以滿足同時(shí)支撐多個(gè)應(yīng)急發(fā)電用戶。
據(jù)此可將應(yīng)急發(fā)電作業(yè)分為“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”、“點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”、“點(diǎn)對(duì)面”和“點(diǎn)面結(jié)合”等4種應(yīng)急發(fā)電模式。①在對(duì)單一重要用戶進(jìn)行保發(fā)電時(shí),采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)保發(fā)電模式,利用多功能接入裝置,進(jìn)一步壓縮停電時(shí)長(zhǎng);②當(dāng)對(duì)距離較近多個(gè)重要用戶進(jìn)行保發(fā)電時(shí),在負(fù)荷允許范圍內(nèi),采用應(yīng)急電源車雙電源開關(guān)柜及多功能接入裝置結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對(duì)較近多點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行保發(fā)電服務(wù);③針對(duì)低壓臺(tái)區(qū),利用柔性電纜登桿技術(shù),配合柔性電纜登桿裝置,實(shí)現(xiàn)應(yīng)急電源車對(duì)臺(tái)區(qū)進(jìn)行保發(fā)電作業(yè);④在多臺(tái)變壓器輸出負(fù)荷允許范圍內(nèi),利用“點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”及“點(diǎn)對(duì)面”相結(jié)合發(fā)電模式,利用高壓取電及移動(dòng)箱變車等裝置組合的形式,對(duì)多個(gè)低壓臺(tái)區(qū)進(jìn)行保發(fā)電作業(yè),形成應(yīng)對(duì)不同工況的應(yīng)急發(fā)電體系,將應(yīng)急發(fā)電覆蓋面最大化。
根據(jù)用戶側(cè)需求及技術(shù)手段不同,可將應(yīng)急發(fā)電作業(yè)取電方式分為低壓發(fā)電及高壓取電兩種。
低壓發(fā)電形式可選擇不同型號(hào)應(yīng)急電源車發(fā)電、便攜式發(fā)電機(jī)發(fā)電等,此種取電形式針對(duì)低壓且用戶側(cè)負(fù)荷在發(fā)電機(jī)組輸出功率之內(nèi)的用戶。
高壓取電形式可選擇旁路電纜配電線路取電、環(huán)網(wǎng)柜取電等,此種取電形式針對(duì)部分高壓用戶或用戶側(cè)負(fù)荷較高,應(yīng)急電源車等不滿足負(fù)荷需求的用戶。
應(yīng)急發(fā)電作業(yè)連接方式需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行選擇,主要考慮點(diǎn)為電源與用戶間連接距離及載流能力。
主要連接形式可分為臨時(shí)電纜連接、電纜分支箱連接等,如在針對(duì)部分老舊小區(qū)進(jìn)行應(yīng)急發(fā)電作業(yè)時(shí),受地理因素限制,應(yīng)急電源車等大型特種車輛無(wú)法進(jìn)入,則需利用臨時(shí)電纜、或電纜分支箱等進(jìn)行延長(zhǎng)連接。
在進(jìn)行過渡連接時(shí)除連接長(zhǎng)度外也需綜合負(fù)荷電流考慮連接方式的載流能力,根據(jù)不同負(fù)荷情況合理選擇柔性電纜的型號(hào),從而達(dá)到安全有效連接。
在計(jì)劃?rùn)z修過程中,采用應(yīng)急發(fā)電作業(yè)可在設(shè)備停用時(shí),用戶側(cè)不失電,若采用配電線路高壓取電進(jìn)行應(yīng)急發(fā)電時(shí),則需選擇對(duì)應(yīng)的切除設(shè)備進(jìn)行功能替代。如在環(huán)網(wǎng)柜更換作業(yè)中,通常需利用移動(dòng)環(huán)網(wǎng)柜車取代原有環(huán)網(wǎng)柜,在將移動(dòng)環(huán)網(wǎng)柜車與用戶側(cè)相連。
在應(yīng)急發(fā)電作業(yè)中,作為替代的設(shè)備的選擇尤為重要,主要類型包括移動(dòng)環(huán)網(wǎng)柜車、移動(dòng)箱變車,移動(dòng)開關(guān)柜車等,此類設(shè)備的選擇既要綜合切除設(shè)備的具體功能,更要兼顧所選取的取電模式,從而提升作業(yè)效率及安全性,保障在檢修作業(yè)過程中用戶側(cè)平穩(wěn)供電。
以“取電方式、連接方式、設(shè)備替代”為模塊,相互組合,以應(yīng)急發(fā)電作業(yè)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”、“點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”、“點(diǎn)對(duì)面”和“點(diǎn)面結(jié)合”為標(biāo)準(zhǔn)組成四級(jí)應(yīng)急發(fā)電模式,并根據(jù)實(shí)際情況組成應(yīng)急發(fā)電技術(shù)方案,并與前期現(xiàn)場(chǎng)勘查及負(fù)荷監(jiān)測(cè)調(diào)控想配合,最終形成應(yīng)急發(fā)電方案,配合綜合不停電作業(yè)開展,實(shí)現(xiàn)“停用戶,不停設(shè)備”的最終目標(biāo),有效提升供電可靠性。
上海作為全國(guó)特大型城市,面臨著交通壓力突出、道路資源緊張的城市難題。傳統(tǒng)不停電作業(yè)特種車輛,因車身體型較大無(wú)法駛?cè)胄∠?、小區(qū)等狹小施工環(huán)境,影響不停電作業(yè)開展。因此針對(duì)大型城市中道路狹小和人口密集環(huán)境開展全系列不停電作業(yè)小型化特種車輛研究,通過技術(shù)創(chuàng)新和綜合應(yīng)用,提高道路資源利用率,拓展配網(wǎng)不停電作業(yè)檢修范圍,提高城市供電可靠性,是未來應(yīng)急發(fā)電領(lǐng)域發(fā)展方向。
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于不停電作業(yè)小型化特種車輛的研制主要集中在無(wú)支腿絕緣斗臂車,對(duì)于成套系列的小型化特種車輛未開展相關(guān)研究,尚無(wú)先例可循。
基于大型城市狹小道路環(huán)境使用場(chǎng)景,研制開發(fā)具備自行走功能的不停電作業(yè)小型化特種車輛,實(shí)現(xiàn)不停電特種車輛的系列化、成套化和專業(yè)化的技術(shù)原理有以下幾點(diǎn):小型化車身研制,根據(jù)作業(yè)臺(tái)區(qū)信息和負(fù)載情況分析,制定車載裝備最優(yōu)選型方案,實(shí)現(xiàn)車載容量配比最優(yōu)化、車身尺寸最小化、車身質(zhì)量最輕化;基于“模塊化”理念,確保成套小型化特種車輛外形尺寸基本一致,同時(shí)具備電纜快速插拔、設(shè)備容量拓展和組合功能;自行走底盤開發(fā),運(yùn)用電機(jī)驅(qū)動(dòng),無(wú)限遙控,液壓控制等技術(shù),合理控制自行走速度,提升車身移動(dòng)穩(wěn)定性和障礙通過性;配電自動(dòng)化設(shè)備配置,按照智能配變終端拓展要求,具備自動(dòng)核相、自動(dòng)檢相序、無(wú)壓自投切和可視化操作等功能;根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求情況,配置相應(yīng)容量和等級(jí)的小型化特種車輛,優(yōu)化資源配置,綜合運(yùn)用全系列不同類型不停電作業(yè)小型化車輛,達(dá)到最佳配置效果。
儲(chǔ)能系統(tǒng)是未來智能電網(wǎng)的重要組成部分,也是新能源大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)電源車因環(huán)境污染大、啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、供電質(zhì)量差、發(fā)電成本及故障率高等問題,往往不能滿足重大活動(dòng)靈活保供電和搶險(xiǎn)救災(zāi)等特殊領(lǐng)域應(yīng)急供電需求; 而UPS電源車也因供電時(shí)間短、功率單向流動(dòng)等問題,不能大面積推廣使用。
2020年,150 kW/300 kW·h移動(dòng)鋰電儲(chǔ)能多功能電源車在江蘇啟用。電源車可實(shí) 現(xiàn)亳秒級(jí)的充/放電轉(zhuǎn)換,并離網(wǎng)平滑切換,滿足電壓波動(dòng)1 V以內(nèi)、頻率波動(dòng)0.1 Hz以內(nèi)的高質(zhì)量用電需求,應(yīng)用于重要負(fù)荷保電、配網(wǎng)供電能力提升、不停電作業(yè)、電網(wǎng)黑啟動(dòng)等場(chǎng)景。通過與遠(yuǎn)程云平臺(tái)交互,還可實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)損耗、電能質(zhì)量、短路電流的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析[2]。
移動(dòng)儲(chǔ)能多功能電源車可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、系統(tǒng)能量管理及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析等功能;可用于配網(wǎng)設(shè)備、營(yíng)銷、市政、環(huán)保、基建、通訊以及軍事等領(lǐng)域,滿足不停電作業(yè)支撐、重要負(fù)荷保供電、配網(wǎng)設(shè)備增容、戶外應(yīng)急保障電源等應(yīng)用需求,應(yīng)用前景廣闊,是未來應(yīng)急發(fā)電特種車輛的發(fā)展方向。
應(yīng)急發(fā)電作業(yè)是綜合不停電作業(yè)開展的重要組成部分,是有效縮短用戶停電時(shí)長(zhǎng),提升供電可靠性的重要技術(shù)手段,對(duì)于應(yīng)急發(fā)電作業(yè)方案的梳理可將應(yīng)急發(fā)電作業(yè)模塊化、規(guī)模化,從作業(yè)前現(xiàn)場(chǎng)勘查到負(fù)荷統(tǒng)計(jì)測(cè)算,在到應(yīng)急發(fā)電作業(yè)模塊化裝置組合形成四級(jí)應(yīng)急發(fā)電方案,為全景應(yīng)急發(fā)電作業(yè)提供技術(shù)依據(jù)。未來應(yīng)當(dāng)積極開展應(yīng)急發(fā)電領(lǐng)域相關(guān)理論及實(shí)踐的研究,進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)急發(fā)電用創(chuàng)新設(shè)備及創(chuàng)新工藝,完善綜合不停電作業(yè)體系,以高度的責(zé)任感和使命感,優(yōu)化營(yíng)商環(huán)境,助力國(guó)際領(lǐng)先能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè),向世界展現(xiàn)電網(wǎng)力量。