移动变电站是一种配备齐全的电力变电站，因为安装在半挂车上，所以能自由的移动。

  移动变电站的设计和安装有特殊的限制，而这些对于传统的变电站可能是不存在的：因为挂车的运输尺寸和重量，道路条例，尤其是高于100kV设备的电气间隙，因为现场没有吊装设备，需要能快速安装到位，和既有电网的快速连接和集成的具体问题的限制。这些限制都让移动变电站的制造商面对着一个更为复杂的任务，不再是单单的把一个变压器间隔放在半挂车上。

  本文想要评估移动变电站一些最相关的技术考量，而且呈现在设计阶段处理这样一些方面的实践方法。

  可以认为移动变电站是完全成套的电气变电站，通常都会包含一下设备：高压设备、变压器、中压设备、控制、计量测量以及保护设备。所有的这些设备都安装在一个半挂车上，工厂内完成实验和调试，且能拿来就用。移动变电站被设计用来在电网中不同地点的快速的集成到位并且投运。（图1）

  因为尺寸变大的原因，一般来说最大的电压限制为245kV以下（全BIL）：相与相的距离，相对地的距离，套管的长度。通过降低BIL等级或者在一些具体的案例下245kV电压下用气体绝缘的开关可以优化为更紧凑的设计（IEC 指导71）。额定的功率通常因为重量而受限。一个传统设计的50MVA电力变压器一般来说已经暗示了不能接受的重量。应用混合绝缘应该能改进了移动单元的移动性和可操作性的同时使电力变压器提高最大的额定功率上限[1]。

  移动变电站可以把非计划内的停电维持的时间降到最低。设备能代替一整的变电站或者因某些原因比如设备故障，和天气有关的系统问题，自然灾害，或者其他外部影响而导致的变电站内某个故障的设备。

  这个设备还可以在旁路一台变电站或者其一部分的时候保障供电运行，从而允许：维护操作，维修工作，扩展或者变更变电站配置。

  移动变电站在永久变电站建设的时候能暂时的提高和提供容量。他们能够应对季节性用电峰口，比如由于空调应用，旅游区域提高的电能消耗，同样比如应对狂欢节或者大型体育赛事导致的临时用电峰口。

  其他移动变电站的应用还包括：作为在额定输出或其之上的运行的电力变压器的备用单元，对于关键的用户更好的提供冗余（N-1原则）。这个单元还可当作隔离区域的电源，或者在油气勘探，灌溉和矿业领域应用。移动变电站还可以在战争或者自然灾难肆虐的国家作为备用电源。在寒冷地区，他们能够作为中压线路融雪的动力源。

  世界各地的公共单位都在使用移动变电站来减少有财产损失的停电时间。通常大家都认为移动单元能够更好的降低整体的成本，同样也能降低系统维护成本。

  移动变电站能大大的提升计划内维护和维修的灵活性，提高电网的运行灵活性，以及因此提高供电的可靠性。

  从电气的角度，移动变电站和固定变电站的变压器间隔没什么不同。 但是从机械布置的角度和设备选型方面是有很大的不同的，因为挂车尺寸和重量的限制，以及单元可操作性的差别。

  挂车尺寸和重量的限制由每个国家的特殊的道路和车辆条例决定，这些会决定最大的高度，宽度和挂车的长度，不同国家间要求都会变化，宽度从2.6米到3.5米，高度从4.4米高到4.8米，长度14米到25米不等。

  重量最大承受值取决于挂车的种类。通常来讲，包括轴位置处最大的道路压力和鹅颈（半挂车和牵引车头中间的链接）处的最大负荷。此处能够最终靠简单的静态计算来估算。典型的轴的压力值不同国家会从8吨变化到12吨，如果用双轴，那么压力值也可以翻倍。

  鹅颈处的负荷取决于移动移动变电站的牵引车头的类型。假设一台牵引车头有三个12吨的承重轴，而且考虑到牵引车自重，分成前轴6吨，后轴2吨，然后鹅颈部分大致的负荷为22吨。

  在挂车上增加可接受的重量的一个方法是增加轴的数量，多于三个轴的挂车应该配备额外的液压转向轴，为增加连接处的负荷，可以在鹅颈处增加独轮。这相对的会增加挂车的长度和价格。

  一旦知道了变电站最大电压和功率需要匹配的运输限制和参数，设计工程师应该要依据单线图来考虑给变电站零件合理的分配空间和重量。

  作为移动变电站最重的部分，变压器在轴上的相对位置基本上决定了挂车上的重量分配。计算出变压器最优的位置并不难，主要会考虑到重量分配限制，优化半挂车的长度，以及轴数。但是变压器的位置也需要为其他零件分配可获得空间做一些妥协，比如开关柜，电缆，控制和保护屏等。还需要仔细考虑特殊位置比如连接处和鹅颈处或者是轴处电缆辐射路径限制。然后，设计工程师必须和制造商不断的尝试各种布置，不断的咨询，直到找到最好的布置，以及能够很好的满足运输和变电站需求的最佳设计。这使得每台移动变电站都是特殊的设计。

  挂车的宽度限制暴露了移动变电站的高压零件有很严重的技术限制，这是由于活动的接地的零件之间的最小空气间隙要求。移动变电站一定要保证有关标准中所注明的绝缘距离。而且考虑到变电站放置位置的最大高度限制。当下，最大3.2米的宽度会限制高压设备的450kV的最大BIL. 对于900kV的BIL有必要把挂车的整体宽度做到6.2m，操控一个这样宽度的挂车肯定是不可能的。

  对于高压开关柜，避雷器，测量变压器和绝缘子的问题能通过使用摇出机构支撑来实现。这些结构在移动变电站运输或者运输到投运位置的时候都是可以伸缩的。

  传统变电站中的支撑结构的设计很容易常规化，但是移动变电站的设备支撑结构就需要根据每个具体案例进行设计。

  - 要保证设计一个容易的结构扩展，这样把设备投入到工作位置的时候会很快，并且不用使用吊装设备。

  - 同样的，当运行了好多年，需要把变电站放入某处储存或者拉到别的位置服务的时候，要能够很容易的收起结构。

  - 运输过程中的受力可能会损坏结构或者让连接松动。用于伸缩操作的相关的活动部件，需要在运输过程中能够锁死，以防止震动。

  - 保证在工作状态时的机械完整性，这些结构的设计上考虑到的机械受力要和支撑传统变电站的一样。例如：

  o 正常负荷：绝对负荷，扩展负荷（针对活动导体的支撑），矗立负荷，如果使用的话还要考虑冰和风负荷

  o 例外负荷：断路器支撑的开断力（这通常来说是那些可扩展结构的最重要的受力），短路受力（要考虑可能的位置的最大的短路可能值），导体的损耗和地震的损耗（再次，一定要考虑到更坏的位置）

  另外一种保证绝缘间隙的方法在挂车上三角形布置所安装的设备，在空气绝缘的案例下，这种特殊的安装会导致相间无法实现机械链接。那么，在这种情况下，就需要使用单相操作的断路器机构。

  在不能使用这种断路器的案例下，或者使用了气体绝缘的设备，如图 2a所示的解决方案，来保证相的运输和服务过程的对齐，能够最终靠在挂车上安装可旋转的平台来实现。

  鉴于电压高于170kV的GIS选型的被广泛接受，以及更高的紧凑型和灵活性的优势，移动变电站的在高压开关柜上的成本上的巨大差异得到了补偿。

  利用GIS的技术，使在2.5米宽的挂车上设计230kV的移动变电站变成了可能，为了简化检查GIS集成性能的高压耐压实验，可以最终使用同样GIS的电压互感器（考虑到移动GIS通常将会有一个低的感性符合，大约1nF）

  变压器并不能利用可伸缩的零件来从中受益，针对每个移动变电站单独的做特殊的变压器设计是必须的，有不同的办法去缩小变压器的尺寸和重量，比如降低BIL, 用铝壳体，采用强迫导向油循环风冷，多亏了混合绝缘的应用以及允许更高的绕组温度。

  在变电站安装之前，用心的进行策划是必须要做的，针对可进入性和移动变电站在新的项目地址所需要的可操作性。

  挂车的长度和类型（转向装置的数量，或者随后的轴等等）都需要要考虑。为实现安装，对于操作和连接移动变电站需要留够足够的空间，这很重要，尤其是要集成到既有变电站的时候。要查看绝缘间隙，而且要提供足够的围栏。

  移动要考虑到，有些时候移动变电站有些案例，有些活动的设备不具备安装在人员安全高度的条件，这样的话就需要出示适合的围栏来在这类区域限制进入。在一些位置不对变电站做调整而用大的单元是不可能的，因为缺少足够的空间。

  图3展示了包含两个挂车，要安装在既有变电站的位置的一个移动变电站的布置。

  移动变电站的与66kV或者更高电压电网的连接通常都是通过架空线，对于低一些的电压，电缆和架空线都可以。电缆盘可以在挂车上运输，从支撑绝缘子到高压线的架空连接越短越好，这是由于和连接距离的下垂和延展。如果没办法保证绝缘距离，那么长连接可能在支撑绝缘子上产生太高的压力，可放置一个移动折叠的可移动的龙门架在挂车上，如图2c

  挂车上的变压器和开关柜设备通过尺寸足够的铜导体接地。导体的尺寸需要能够承载变电站可能所在位置所能遇到的最高的接地故障电流。

  每一个引自设备（除了直接接地到接地网上避雷器与变压器中性点）的接地，都要汇集到一条贯穿纵向梁的地排。

  如果移动变电站被放置在一个既有的变电站之内，既有的接地网可以用以移动变电站的接地，至少要接到挂车接地排上的两个点。

  如果移动变电站放在靠近一个既有的变电站的地方，仍然也能够正常的使用既有的接地网，需要在移动变电站下面建一个接地网并且连接到既有的接地网上，这两个接地网的连接可以缩小接地网的电阻。图4 呈现了一个这种连接的很好的案例。在图 3所提到的移动变电站现场，建设了一个新的接地网。 不一样的颜色的新接触电压的计算展示了既有变电站同样的接触电压保护等级在移动变电站得到了保障。

  如果移动变电站被放置在了就近没有既有接地网的地方，这里有几个方法来为人员提供一个安全的操作以及接触电压是可能的。

  在土壤表面通过接地杆在移动变电站周围固定一个铜圈会非常有用[2]。临时解决方案可以是一个可移动的接地垫，放置在人需要进入的区域的土壤表面。

  一般来说，发生在移动变电站上的直接雷电冲击的可能想要比发生在永久变电站低，这是因为通常来说移动变电站的工作周期通常来说要短很多，以及他更小的占地面积和隐蔽性[2]

  然后在一些雷暴活动多发或者维持的时间长的地区给变电站提供直接的防雷防护是明智的。图5中展示的一个解决方案，是应用轻量化的电气等级的铝桅杆，可以放在挂车上运输，还可以在工作的时候支架式伫立在变电站结构上。

  对于浪涌保护，应用了传统的金属氧化物避雷器，必须要格外注意的的当选择避雷器的参数的时候，一定要考虑的各种可能的电压等级，以及中性接地的所有应用，实现对于最高的参数的覆盖。为了应对避雷器不同应用的巨大的电压等级差异，要是用不同地电压等级分接。

  在过去20年中，对于成千上万的移动变电站的经验是很有用的，而且在电网行业缩短停电时间，降低资本和维护费用，以及灵活性和稳定能力的提升等方面收益巨大。

  移动变电站的具体特点和应用让它们成为很独特的设计，而每个不同的情况所具有的技术限制需要针对性的去解决。