楊威
(重慶電力設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 重慶市渝北區(qū) 401121)
為提高工程建設(shè)效率和效益,深化應(yīng)用通用設(shè)計(jì)成果,推廣全壽命周期管理理念,集成應(yīng)用新技術(shù),形成統(tǒng)一設(shè)備接口,便于集約化工程設(shè)計(jì)和建設(shè),國(guó)家電網(wǎng)公司開(kāi)展了標(biāo)準(zhǔn)配送式變電站的設(shè)計(jì)和建設(shè),其中一個(gè)重要的目的是進(jìn)一步統(tǒng)一設(shè)備參數(shù)和接口標(biāo)準(zhǔn),一次設(shè)備與二次設(shè)備、二次設(shè)備間采用標(biāo)準(zhǔn)化連接,實(shí)現(xiàn)二次接線“即插即用”,方便設(shè)備的招標(biāo)、工程設(shè)計(jì)、和運(yùn)行維護(hù)、縮短工程建設(shè)工期。
基于以上要求,傳統(tǒng)屏柜中“端子排和光纖配線箱”的連接布線模式已經(jīng)不再適合新一代裝配式變電站需要,而具備可靠性高、體積小、密度高、壽命長(zhǎng)、快速插拔等優(yōu)點(diǎn)的預(yù)制光電混合纜能更好的滿足新一代智能變電站設(shè)備“即插即用”的要求。
本文明確了預(yù)制式光電混合纜在智能變電站中的應(yīng)用范圍,討論了光電混合纜的技術(shù)特性及連接方式,對(duì)混合纜的應(yīng)用進(jìn)行了具體分析的同時(shí),總結(jié)出220kV智能變電站常用混合纜的標(biāo)準(zhǔn)接口,實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)配置選型的標(biāo)準(zhǔn)化。
在智能變電站建設(shè)過(guò)程中,由于柜內(nèi)電、光纜連接需現(xiàn)場(chǎng)做線、連接、調(diào)試,導(dǎo)致工期長(zhǎng),效率低,可靠性差,且各柜內(nèi)連接器件安裝、放置及接線方式不一致,導(dǎo)致施工工藝難度增加,提高了維護(hù)成本,降低了施工調(diào)試及后續(xù)維護(hù)效率,可考慮采用預(yù)制電纜及預(yù)制光纜技術(shù)[1]。
預(yù)制電纜一般用于高壓一次設(shè)備本體至智能控制柜之間,對(duì)于采用GIS設(shè)備的智能變電站,GIS本體內(nèi)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱至智能控制柜之間、主變本體端子箱至主變本體智能控制柜之間可以采用雙端預(yù)制電纜,兩端采用航空插頭連接器及預(yù)制配套的插座,并按滿足交直流分開(kāi)、強(qiáng)弱電分開(kāi)、雙重化回路分開(kāi)等原則配置。采用預(yù)制電纜后,設(shè)備組件裝配工序化、流水化,在節(jié)省了屏柜內(nèi)空間的同時(shí),也使現(xiàn)場(chǎng)安裝更加方便快捷。
對(duì)于智能控制柜與線路保護(hù)、線路測(cè)控、主變保護(hù)、故障錄波裝置及網(wǎng)絡(luò)分析儀等間隔層設(shè)備的連接,主要采用光纜,但普通光纜安裝工藝較電纜復(fù)雜,光纖熔接對(duì)安裝環(huán)境要求較高,現(xiàn)可采用工廠預(yù)制好接頭的預(yù)制光纜,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)免熔接的插接施工,降低光纖熔接點(diǎn)的光衰耗,提高光纖連接回路的可靠性[2]。本文考慮用光電混合纜代替預(yù)制光纜應(yīng)用于跨房間、跨場(chǎng)地屏柜間的二次設(shè)備連接。
光電混合纜為在光纜結(jié)構(gòu)中增加絕緣導(dǎo)體,集光纖、輸電銅線于一體的線纜。由于光傳輸和電能傳輸是屬于兩種不同類型的傳輸方式,在傳輸過(guò)程中并不會(huì)發(fā)生相互干擾,光電混合纜在保留了普通光纜特性的同時(shí)還滿足低壓輸電電纜的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),可同時(shí)解決設(shè)備電信號(hào)及光信號(hào)的傳輸問(wèn)題[3]。
光電混合纜具有外徑小、重量輕、占用空間小的優(yōu)點(diǎn),多數(shù)情況下用多根光纜、電纜才能解決的問(wèn)題,如今可以用一根混合纜來(lái)實(shí)現(xiàn),同時(shí),光電混合纜還具有如下優(yōu)勢(shì):
(1)同時(shí)提供多種傳輸技術(shù),設(shè)備的適應(yīng)性高,可擴(kuò)展性強(qiáng),產(chǎn)品適用面廣;
(2)具有優(yōu)越的彎曲性能和良好耐側(cè)壓性能,施工方便;
(3)客戶采購(gòu)成本低,施工費(fèi)用低。
但同時(shí),由于混合纜為預(yù)制式,在設(shè)計(jì)階段應(yīng)較為準(zhǔn)確的測(cè)算預(yù)制光纜敷設(shè)長(zhǎng)度,避免出現(xiàn)長(zhǎng)度不足或過(guò)長(zhǎng)情況。
目前設(shè)備廠家已可提供預(yù)制式光電混合纜,其中光纜芯數(shù)可定制為6~48芯(單模或者多??蛇x),鎧甲類型為波紋鋁或者銅,可預(yù)制長(zhǎng)度且兩端頭可選多種光連接頭、電連接頭。同時(shí),建議配合使用模塊化光電混合式配線架,根據(jù)用戶設(shè)備端口的不同靈活配置光、銅比例,從而更好的適應(yīng)配線管理要求[4]。
根據(jù)光電混合纜特點(diǎn),可將智能變電站中每個(gè)間隔智能終端合并單元光信號(hào)及失電告警信號(hào)通過(guò)統(tǒng)一的光電混合纜發(fā)到該間隔保護(hù)測(cè)控裝置,在交直流電源從開(kāi)關(guān)場(chǎng)交直流分電屏接入的前提下,將跨場(chǎng)地間隔層設(shè)備的接線簡(jiǎn)化為光電混合纜,使典型間隔所有控制信號(hào)通過(guò)一根線纜完成連接成為可能。
本文就一座智能變電站220kV、110kV側(cè)典型間隔為例,通過(guò)對(duì)比預(yù)制光纜和預(yù)制式光電混合纜的應(yīng)用,對(duì)預(yù)制式光電混合纜應(yīng)用的特點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。
按220kV側(cè)為雙母線接線,采用GIS設(shè)備(常規(guī)互感器)且合并單元、智能終端下放布置于智能控制柜,間隔層、過(guò)程層均為雙套配置考慮。下面以220kV線路間隔為例,通過(guò)統(tǒng)計(jì)智能控制柜至二次設(shè)備室的光、電纜數(shù)量,整理出220kV側(cè)光電混合纜的數(shù)量及規(guī)格。
220kV側(cè)按雙重化配置考慮,第二根光纜及電纜的芯數(shù)配置同第一根,如表1所示,通過(guò)統(tǒng)計(jì)220kV線路間隔過(guò)程層至間隔層光、電纜芯數(shù),再綜合考慮最大需求及備用芯,每面智能控制柜可以采用2根24芯+6×1.5銅線的預(yù)制光電混合纜。
表1 220kV線路間隔光纜、電纜芯數(shù)統(tǒng)計(jì)
按110kV側(cè)為雙母線接線,采用GIS設(shè)備(常規(guī)互感器)考慮,110kV線路、分段智能終端合并單元集成裝置單套配置;110kV主變進(jìn)線智能終端合并單元集成裝置雙套配置,母線設(shè)備智能控制柜安裝2臺(tái)母線電壓合并單元。下面以110kV線路間隔為例,通過(guò)統(tǒng)計(jì)智能控制柜至二次設(shè)備室的光、電纜數(shù)量,整理出110kV側(cè)光電混合纜的數(shù)量及規(guī)格。
表2 110kV線路間隔光纜、電纜芯數(shù)統(tǒng)計(jì)
如表2所示,通過(guò)統(tǒng)計(jì)110kV線路間隔過(guò)程層至間隔層光、電纜芯數(shù),再綜合考慮最大需求及備用芯,出線及分段間隔采用1根12芯+6×1.5銅線的預(yù)制光電混合纜,主變按雙重化配置考慮,110kV側(cè)主變智能控制柜采用2根12芯+6×1.5銅線的預(yù)制光電混合纜。
根據(jù)上述統(tǒng)計(jì)分析,智能變電站內(nèi)的預(yù)制式光電混合纜規(guī)格可優(yōu)化為12芯光纜6芯電纜、24芯光纜6芯電纜;220kV、主變各側(cè)智能控制柜至二次設(shè)備室的線纜數(shù)量簡(jiǎn)化為2根,110kV側(cè)智能控制柜至二次設(shè)備室的線纜數(shù)量簡(jiǎn)化為1根。設(shè)備材料投資的減少,帶來(lái)如下間接額經(jīng)濟(jì)效益[5]:
(1)線纜組件裝配工序化、流水化,效率高,節(jié)省了時(shí)間、勞動(dòng)力,降低現(xiàn)場(chǎng)安裝費(fèi)用。
(2)采用預(yù)制線纜后可以提高用戶的標(biāo)準(zhǔn)化程度,減少物料品種,減小了用戶庫(kù)存占有,節(jié)約了管理成本。
(3)后期運(yùn)行維護(hù)量減少,更加綠色環(huán)保,更符合“兩型一化”變電站建設(shè)要求。
智能變電站采用預(yù)制線纜以實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備與二次設(shè)備、二次設(shè)備間的光纜、電纜標(biāo)準(zhǔn)化連接,可以有效提高二次線纜施工的工藝質(zhì)量和建設(shè)效率。本文介紹了預(yù)制式光電混合纜的應(yīng)用范圍及技術(shù)特性,探討了220kV智能變電站內(nèi)光電混合纜的應(yīng)用,并總結(jié)出220kV變電站常用混合纜標(biāo)準(zhǔn)接口,即12芯光纖+6芯銅線混合雙端預(yù)制纜、24芯多模光纖+6芯銅線混合雙端預(yù)制纜。通過(guò)使用預(yù)制式光電混合纜,實(shí)現(xiàn)光纜、電纜的整合,在減少現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)施工量的同時(shí),減小了電纜溝截面及占地,降低了智能變電站全壽命周期造價(jià)。