劉士品 張雷

【摘要】光纜在智能變電站中大量應(yīng)用，根數(shù)多、布置混亂，本文針對(duì)以上問題提出了簡(jiǎn)化光纜規(guī)格，優(yōu)化光纜數(shù)量、美化盤柜內(nèi)配線方案，以達(dá)到節(jié)省光纜數(shù)量，減少施工工作量。

【關(guān)鍵詞】智能變電站;光纜;數(shù)量;優(yōu)化;美化

1.概述

智能變電站目前已經(jīng)進(jìn)入全面建設(shè)的階段，其特點(diǎn)之一是由高速光纖以太網(wǎng)替代傳統(tǒng)的以太網(wǎng)及二次電纜，高速光纖以太網(wǎng)的通信介質(zhì)是光纜，用它代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二次電纜。智能變電站信息交互中光纜的大量使用，與控制電纜相比，其抗干擾性能有所提高，但是物理強(qiáng)度有所降低。傳統(tǒng)的光配單元通常針對(duì)通信專業(yè)定制，適用于光纜較少的場(chǎng)合，智能變電站的電氣專業(yè)使用的光纜數(shù)量較多，而且往往對(duì)可靠性要求極高，因此有必要制定適合于智能變電站光纜規(guī)格、參數(shù)以及敷設(shè)措施，提高后期可運(yùn)行維護(hù)性。

2.光纜配線優(yōu)化方案

2.1 簡(jiǎn)化光纜規(guī)格

2.1.1 光纖選擇

光纖按光傳輸模式分：?jiǎn)文９饫w和多模光纖。多模光纖傳輸?shù)木嚯x比較近，一般只有幾千米;單模光纖適用于遠(yuǎn)程通訊。由于變電站內(nèi)光纖通信距離較短.均不會(huì)超過500m，多模光纖足以滿足要求，同時(shí)考慮多模光纜及其接口價(jià)格便宜，因此智能變電站除保護(hù)采用單模光纖外，其余均采用多模光纖連接。

2.1.2 光纜選擇

智能變電站光纜選擇應(yīng)考慮環(huán)境溫度、敷設(shè)環(huán)境、防鼠咬、防火等因素。為減少戶外光纜穿管.減少槽盒敷設(shè)：變電站內(nèi)統(tǒng)一采用鎧裝多模無金屬加強(qiáng)芯阻燃光纜。光纜芯數(shù)選擇.除考慮芯數(shù)滿足要求外，還應(yīng)考慮預(yù)留足夠的備用芯.以避免光纜某芯斷開后重新熔接，而是通過更換尾纖跳線接頭，因此每根光纜要求至少預(yù)留2芯備用芯.備用芯數(shù)宜為10%。全站光纜的種類不宜過多，因此建議110kV站主要采用4芯光纜。

2.1.3 尾纜選擇

為減少光纖的熔接量。同一設(shè)備室柜柜之間統(tǒng)一采用尾纜聯(lián)接，方便更換?？梢杂行П苊夤饫|熔點(diǎn)損壞熔接困難等問題。考慮鎧裝尾纜與普通尾纜價(jià)格相當(dāng)，尾纜采用小型的鎧裝尾纜，以避免鼠咬、抗拉等引起光纜斷裂。

2.1.4 光纖接口類型

在智能變電站中一般常用的光纖接口類型有ST、LC及SC3種。ST接口用于變電站內(nèi)可方便現(xiàn)場(chǎng)制作，使尾纜整體布線美觀;而LC接口體積小，發(fā)熱量小，同一裝置上可布置的接口數(shù)量更多，對(duì)于多間隔的保護(hù)如母線保護(hù)等具備一定的優(yōu)勢(shì)。因此建議智能變電站全站宜統(tǒng)一采用ST接口，而對(duì)于多間隔保護(hù)也可采用LC接口。

2.2 優(yōu)化光纜數(shù)量

2.2.1 光纜常規(guī)聯(lián)接方式

目前智能變電站內(nèi)的光纜聯(lián)接模式依然沿用傳統(tǒng)變電站的光纜熔接聯(lián)接方式，將光纜接入戶外智能終端柜，在柜內(nèi)安裝光纜配線單元，通過熔接的方式將光纜的纖芯與尾纖聯(lián)接，再通過法蘭盤與設(shè)備引出的尾纖互聯(lián)。

若按光纜不同的用途、去向分別引l根獨(dú)立光纜.采用傳統(tǒng)的光纜聯(lián)接方式，存在以下弊端：1）以大量光纜取代傳統(tǒng)電纜，智能變電站簡(jiǎn)化連接的節(jié)約材料設(shè)備的優(yōu)勢(shì)無法體現(xiàn)。2）大量光纜分散敷設(shè)，需要大量的電纜溝，土建工程量及光纜敷設(shè)工作量均較大。3）光纜通過熔接聯(lián)接，熔接工作在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，現(xiàn)場(chǎng)工作增大，影響施工進(jìn)度。4）光纜熔接使連接的接點(diǎn)增多，故障安全隱患增多。5）光配架上光纜密度高、尾纖混亂，維護(hù)檢修很不方便。6）就地放置的智能單元等使用的尾纖在環(huán)境溫度較高時(shí)會(huì)變軟，且由于衰減變化會(huì)造成通訊不穩(wěn)定。

2.2.2 光纜數(shù)量優(yōu)化整合方案

針對(duì)智能變電站光纜用量大、根數(shù)多的問題，提出了以下減少現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)根數(shù)及長度，確保節(jié)約、有效利用的優(yōu)化方案：

1）除雙重化保護(hù)的電流、電壓，以及 GOOSE 跳閘控制回路等需要增強(qiáng)可靠性的兩套系統(tǒng)，應(yīng)采用各自獨(dú)立的光纜外，光纜起點(diǎn)、終點(diǎn)在同一智能控制柜內(nèi)并且同屬于繼電保護(hù)的同一套保護(hù)測(cè)控裝置、合并單元、智能終端等多個(gè)裝置，合用同一根光纜（見圖3）。

2）采用智能終端合并單元采用合一裝置、110kV線路保護(hù)測(cè)控合一裝置、橋保護(hù)測(cè)控備自投合一裝置，在源端實(shí)現(xiàn)GOOSE 或SV 共端口，可有效減少裝置端口數(shù)量，減少連接光纜，節(jié)約部分費(fèi)用。

下面就高壓側(cè)為內(nèi)橋接線的110kV變電站按常規(guī)布置方式：主變保護(hù)測(cè)控柜、內(nèi)橋保護(hù)測(cè)控柜于二次設(shè)備室集中組柜，合并單元、智能終端就地布置于GIS匯控柜，對(duì)以上光纜優(yōu)化整合方案分四種情況加以具體說明。

方案1：110kV內(nèi)橋合并單元與智能終端采用分開裝置，內(nèi)橋充電保護(hù)、測(cè)控、備自投亦采用分開裝置。則從110kV內(nèi)橋第一套合并單元、智能終端至各保護(hù)測(cè)控裝置共需用9根4芯光纜（見圖1）。

圖1

方案2：110kV內(nèi)橋合并單元與智能終端采用分開裝置，內(nèi)橋充電保護(hù)、測(cè)控、備自投亦采用分開裝置。從合并單元智能終端合一裝置至各保護(hù)測(cè)控采用各自獨(dú)立的光纜。則從110kV內(nèi)橋第一套合并單元智能終端合一裝置至各保護(hù)測(cè)控裝置共需用5根4芯光纜（見圖2），比方案1節(jié)省4根光纜。

圖2

圖3

方案3：110kV內(nèi)橋合并單元與智能終端采用合一裝置，內(nèi)橋充電保護(hù)、測(cè)控、備自投采用分開裝置。光纜起點(diǎn)、終點(diǎn)在同一智能控制柜內(nèi)并且同屬于繼電保護(hù)的同一套保護(hù)測(cè)控裝置用同一根光纜，如圖4所示，110kV內(nèi)橋保護(hù)、測(cè)控、備自投在同一面柜內(nèi)，其至110kV內(nèi)橋合并單元智能終端合一裝置可合用1根12芯光纜，則共需3根光纜即可，比方案二節(jié)省2根光纜。

方案4：110kV內(nèi)橋合并單元與智能終端采用合一裝置，內(nèi)橋充電保護(hù)、測(cè)控、備自投亦采用合一裝置。則共需3根4芯光纜即可。

圖4

3）將110kV、主變間隔層保護(hù)測(cè)控等裝置全部就地下放。如110kV橋保護(hù)測(cè)控裝置、110kV進(jìn)線光纖差動(dòng)保護(hù)測(cè)控裝置、110kV進(jìn)線數(shù)字電能表、主變測(cè)控、主變保護(hù)分別安裝于各自的智能組件柜內(nèi)。這樣這些間隔層裝置與本間隔的智能組件的連接就直接用尾纖就可以，同時(shí)間隔層裝置下放布置于110kVGIS室比布置于二次設(shè)備室，與110kV間隔層各智能組件的距離大大縮短。

4）將間隔層交換機(jī)全部就地下放。如將110kV、主變、10kV間隔層的交換機(jī)布置在110kV母線PT智能組件柜和10kV母線PT柜內(nèi)，這樣可以減少各間隔的保護(hù)測(cè)控裝置與交換機(jī)之間的距離，減少光纜的長度，同時(shí)避免了光纜的過度集中，清晰了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)便于故障排查。

總之，優(yōu)化整合后，大幅減少了光纜數(shù)量和長度，光纜由可研的5km縮短至3km，減少長光纜40%，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)。同時(shí)減少了光纜敷設(shè)的工作量，減少了光纖配線架和光纖熔接點(diǎn)，光纜布線更加清晰有序，便于管理和維護(hù)，縮短了安裝和調(diào)試周期，提高了工作效率，提升了整個(gè)二次光纜系統(tǒng)的集成度及經(jīng)濟(jì)合理性。

2.3 美化盤柜內(nèi)接線

針對(duì)光纜用量大、布置混亂的問題，本文提出了以下減少現(xiàn)場(chǎng)熔接，確保柜內(nèi)布置簡(jiǎn)潔的優(yōu)化方案：

1）跨房間、跨場(chǎng)地不同柜間二次裝置之間連接采用預(yù)制光纜，現(xiàn)場(chǎng)即插即用，如圖5所示。預(yù)制光纜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、整體美觀、整潔，可取消光纖配線架，節(jié)省柜內(nèi)安裝空間。

圖5

2）同一室內(nèi)不同柜間二次裝置連接采用尾纜，方便更換。

3）應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)算預(yù)制光纜敷設(shè)長度，避免出現(xiàn)光纜長度不足或過長情況。可利用柜體底部或特制槽盒兩種方式進(jìn)行光纜余長收納;室外光纜、尾纜宜從柜底部兩側(cè)或中間開孔進(jìn)入，合理分配開孔數(shù)量，在柜兩側(cè)布線。

3.結(jié)論

本文通過對(duì)各種類型的光纜進(jìn)行比較，110kV智能變電站應(yīng)按以下原則進(jìn)行光纜選擇：1）光纜統(tǒng)一采用鎧裝多模無金屬加強(qiáng)芯阻燃光纜，光纜芯數(shù)宜選取4芯，每根光纜或尾纜應(yīng)留有足夠的備用芯。2）室內(nèi)光纜采用鎧裝尾纜。3）光纜起點(diǎn)、終點(diǎn)在同一智能控制柜內(nèi)并且同屬于繼電保護(hù)的同一套保護(hù)測(cè)控裝置、合并單元、智能終端等多個(gè)裝置，合用同一根光纜。4）為提高二次線纜施工的工藝質(zhì)量和建設(shè)效率，減少施工周期，減少光纜熔接，減少故障節(jié)點(diǎn)，提高可靠性，美化盤柜內(nèi)接線，采用預(yù)制光纜實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間二次裝置的標(biāo)準(zhǔn)化連接。

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