Výzkum aplikace předvystavěných opticko-elektrických hybridních kabelů v chytrých elektrárnách

V současné době, s cílem racionálně zvýšit efektivitu a účinnost fáze výstavby inženýrských staveb, hluboce aplikovat různé návrhové dosažené výsledky ve fázi aplikace, propagovat koncept celoživotního managementu, komplexně aplikovat různé moderní technologie, vytvořit unifikované a centralizované rozhraní pro správu zařízení a zlepšit efektivitu intenzivních inženýrských prací ve fázích návrhu a výstavby, společnost State Grid Corporation of China začala implementovat návrh a výstavbu transformátorových stanic v standardizovaném distribučním režimu.

Jedním z hlavních cílů je standardizovat parametry a rozhraní zařízení, umožnit připojení primárního zařízení k sekundárnímu zařízení a sekundárního zařízení mezi sebou standardizovaným způsobem. To zajistí, že sekundární přívody jsou plug-and-play, což poskytuje výhodnější služby pro úkoly jako je zadávání zakázek na zařízení, provoz a údržba a inženýrský návrh, a zároveň rozumně snižuje dobu výstavby inženýrských staveb. Na základě toho bylo v inteligentních transformátorových stanicích provedeno podrobné výzkumy a analýzy aplikace předvýrobených opticko-elektrických hybridních kabelů, což má v současné situaci extrémně důležité praktické významy.

1. Analýza oblasti použití předvýrobených opticko-elektrických hybridních kabelů ve fázi aplikace

V moderním kontextu již metody přívodu používané pro konektory terminálů v tradičních rozváděčích a skříních pro rozdělování optických kabelů během procesu připojení nedokáží splnit nové požadavky předvýrobených transformátorových stanic ve fázích instalace a provozu. Zároveň během výstavby inteligentních transformátorových stanic, protože jsou vyžadovány úkoly jako je přívod kabelů a optických kabelů na místě, připojení okruhů a ladění okruhů při připojování kabelů a optických kabelů uvnitř skříní, je doba výstavby inženýrských staveb relativně dlouhá.

To nejen vedeme k nízké efektivitě výstavby a relativně nízké spolehlivosti, ale také k určitým rozdílům v umístění, instalaci a metodách přívodu připojovacích zařízení uvnitř každé skříně. Proto je aplikace procesních technologií během fáze výstavby extrémně obtížná, což neviditelně zvyšuje náklady na údržbu a vede k obecně nízké efektivitě práce během fáze ladění výstavby a následné údržby.

S ohledem na tuto situaci, pokud je zohledněno komplexně, lze aplikace předvýrobených opticko-elektrických hybridních kabelů, které mají výhody rychlého připojování a odpojování, dlouhé životnosti, nízké hustoty, malé velikosti a vysoké spolehlivosti, lépe splnit nové požadavky zařízení v inteligentních transformátorových stanicích na funkci plug-and-play v nové éře.

Výzkum aplikace předvýrobených opticko-elektrických hybridních kabelů v inteligentních transformátorových stanicích

Obecně jsou předvýrobené kabely vhodné pro pozice mezi tělem vysokonapěťového primárního zařízení a inteligentními ovládacími skříněmi. Pro inteligentní transformátorové stanice používající GIS (Geografický informační systém) zařízení lze vybrat dvojkonce předvýrobené kabely pro připojení mezi vypínači uvnitř těla GIS a inteligentními ovládacími skříněmi, mezi vypínacími čidly a inteligentními ovládacími skříněmi, mezi skříněmi mechanismu zemnice a inteligentními ovládacími skříněmi a mezi konektory hlavního transformátoru a inteligentními ovládacími skříněmi hlavního transformátoru.

Co se týče způsobu připojení na obou koncích, lze vybrat letecké přípojné konektory a na obou koncích použít předvýrobené odpovídající zásuvky. Poté lze podle principů oddělení dvojitých smyčkových okruhů, oddělení silných a slabých proudů a oddělení střídavých a stejnosměrných proudů provést rozumnou konfiguraci. Po aplikaci předvýrobených kabelů se procesní úroveň složek uvnitř zařízení během montáže zvýší. To může nejen ušetřit prostor uvnitř rozváděčů, ale také umožnit pohodlnější, rychlejší a efektivnější instalaci na místě výstavby.

Když je inteligentní ovládací skříň spojena s různými zařízeními úrovni bay, jako jsou síťové analyzátorové, zařízení pro záznam chyb, ochranná zařízení hlavního transformátoru, měřicí a řídící zařízení linky a ochranná zařízení linky, jsou především používány optické kabely. Avšak postup stavby pro instalaci běžných optických kabelů je složitější než u kabelů a požadavky na instalní prostředí při spalování vlákennových konektorů jsou extrémně vysoké. Proto lze vybrat předvýrobené optické kabely s předvýrobenými konektory ve výrobě. Během stavby na místě lze použít bezspalinovou metodu připojení, která může minimalizovat optické ztráty a ztráty při vytváření bodů spalování vlákennových konektorů a zlepšit spolehlivost a stabilitu optické smyčky během připojení.

2. Analýza technických charakteristik předvýrobených opticko-elektrických hybridních kabelů

Opticko-elektrické hybridní kabely jsou kabely, které integrují izolované vodiče do struktury optických kabelů, kombinují přenosové měděné dráty a optické vlákna do jednoho. Protože přenos energie a přenos optických kabelů patří k dvěma kompletně odlišným typům přenosových metod, nebude během přenosového procesu docházet k jakékoli interferenci mezi nimi. Opticko-elektrické hybridní kabely nejen mají vlastnosti běžných optických kabelů, ale také splňují příslušné normy a specifikace pro přenos nízkého napětí kabelů. Mohou současně řešit problémy existující v přenosu optických a elektrických signálů zařízení.

Pokud jde o výhody opticko-elektrických hybridních kabelů, mají charakteristiky zabírání malého prostoru, lehkosti a malého vnějšího průměru. Většinou v minulosti problémy, které vyžadovaly použití více kabelů a optických kabelů, teď mohou být rozumně vyřešeny použitím jednoho hybridního kabelu. Současně má aplikace opticko-elektrických hybridních kabelů také následující výhody:

• Během přenosového procesu mohou současně poskytnout více různých typů přenosových technologií. Zařízení má silnou škálovatelnost a dobré adaptabilitu během aplikace a produkt má relativně širokou oblast použitelnosti.

• Vzhledem k výkonu aplikace má vynikající odolnost proti vnitřnímu tlaku a ohybu, s relativně vysokou výhodou a relativně vysokou úrovni pohodlí během stavby.

• Zákazníci nemusí utratit nadměrné náklady během procesu nákupu a náklady během stavby jsou relativně nízké.

Protože hybridní kabel je předvýrobený, je třeba během počáteční fáze návrhu přesně vypočítat a předpovědět skutečnou délku položení předvýrobeného optického kabelu, aby se co nejvíce předešlo situacím, kdy délka nesplňuje standard nebo jej překračuje. V současné době mohou výrobci zařízení poskytnout předvýrobené opticko-elektrické hybridní kabely. Rozsah vlastního nastavení počtu jader v optickém kabelu je přibližně 6 až 48 jader a lze je vybrat jako multimódové nebo jednomódové. Typy pancířů jsou většinou měděné nebo hrbolaté hliníkové. Délka může být předvýrobená a pro konektory na obou koncích lze vybrat různé typy elektrických konektorů nebo optických konektorů.

Při výběru distribuční skříně se doporučuje použít modulární opticko-elektrickou hybridní distribuční skříň, která může flexibilně a vědecky konfigurovat poměr optických vláken a mědi podle různých rozdílů portů uživatelského zařízení, maximálně splňující různé požadavky v procesu správy distribuce energie.

Na základě charakteristik opticko-elektrických hybridních kabelů lze v inteligentní transformátorové stanici inteligentní terminály každého bay uniformně kombinovat do signálů upozornění na ztrátu energie a jednotkových optických signálů a přenášet je ke zařízení ochrany, měření a řízení bay pomocí stejného typu opticko-elektrického hybridního kabelu. Když jsou připojeny AC a DC zdroje z panelů rozdělení AC a DC v továrně rozváděčů, mohou být kabely používané pro připojení zařízení napříč různými patry a lokalitami uniformně zjednodušeny na opticko-elektrické hybridní kabely, umožňující realizaci myšlenky, že všechny ovládací signály typického bay jsou připojeny pomocí jednoho kabelu.

3. Konkrétní analýza případu aplikace předvýrobených opticko-elektrických hybridních kabelů

Tento článek bere jako hlavní případy typické bay na straně 110 kV a 220 kV určité inteligentní transformátorové stanice. Přesně popisuje hlavní charakteristiky aplikace předvýrobených opticko-elektrických hybridních kabelů na základě porovnání konkrétních situací aplikace předvýrobených opticko-elektrických hybridních kabelů následovně:

(1) Statistická analýza specifikací a množství opticko-elektrických hybridních kabelů na straně 110 kV

Na základě dvojitého busového připojení na straně 110 kV a výzkumu použití GIS zařízení je v integrovaném zařízení inteligentního terminálu slévárny pro 110 kV elektrickou linku a sekce jednosetová konfigurace, zatímco v integrovaném zařízení inteligentního terminálu slévárny pro 110 kV hlavní transformátor je dvojosetová konfigurace. Dva sběrače napětí sběru jsou nainstalovány v inteligentních ovládacích pozicích zařízení sběru.

Následující příklad se týká především bay 110 kV linky. Centrální analýza množství optických kabelů a kabelů mezi inteligentní ovládací skříní a sekundárními zařízeními uspořádá a analyzuje specifikace a množství opticko-elektrických hybridních kabelů na straně 110 kV.

Tabulka 1 Statistika koeficientů kabelů a optických kabelů v intervalech linky 110 kilowattů

Jak je znázorněno v Tabulce 1, centrálním počítáním počtu jader optických vláken a jader kabelů od procesní vrstvy k vrstvě bay v bay 110 kV linky a komplexním zohledněním maximálního požadavku a skutečných rezervních jader, je vybrán předvýrobený opticko-elektrický hybridní kabel složený z jednoho 12-jádrového optického vlákna plus 6×1,5 měděných drátů pro vycházející linky a sekce. Podle dvojosetové konfigurace hlavního transformátoru jsou pro hlavní inteligentní ovládací skříň na straně 110 kV vybrány dva předvýrobené opticko-elektrické hybridní kabely, každý složený z 12-jádrového optického vlákna plus 6×1,5 měděných drátů.

(2) Statistická analýza specifikací a množství opticko-elektrických hybridních kabelů na straně 220 kV

Na základě dvojitého busového připojení na straně 220 kV a využití GIS (Geografický informační systém) zařízení jsou inteligentní terminály a slévárny uniformně rozmístěny v inteligentní ovládací skříni. Výzkum konfigurace procesní vrstvy a vrstvy bay je proveden pomocí dvojosetové metody.

Následující konkrétní příklad se týká bay 220 kV linky. Statistickou analýzou množství optických kabelů a kabelů od inteligentní ovládací skříně k sekundární místnosti se uspořádají a shrnou skutečné specifikace a množství 220 kV opticko-elektrických hybridních kabelů.

S ohledem na dvojosetovou konfiguraci na straně 220 kV je počet jader kabelů a optických vláken druhého kabelu a jeho konfigurace stejný jako u prvního kabelu. Konkrétní obsah je uveden v Tabulce 2. Statistickou analýzou počtu jader kabelů a optických vláken od procesní vrstvy k vrstvě bay v bay 220 kV linky a systematickým zohledněním maximálního požadavku a rezervních jader může každá inteligentní ovládací skříň použít dva předvýrobené opticko-elektrické hybridní kabely s specifikací 24-jádrové optické kabely plus 6×1,5 měděné dráty.

(3) Agregace a analýza dat aplikace opticko-elektrických hybridních kabelů v inteligentních transformátorových stanicích

Na základě dat z výše zmíněného statistického procesu ukazuje analýza, že vzhledem k specifikacím lze předvýrobené opticko-elektrické hybridní kabely používané uvnitř inteligentních transformátorových stanic optimalizovat na 24-jádrové optické kabely + 6-jádrové kabely a 12-jádrové optické kabely + 6-jádrové kabely.

Počet kabelů od inteligentních ovládacích skříní na každé straně 220 kV a hlavních stanic do sekundární místnosti lze minimalizovat na dva, a počet kabelů od inteligentní ovládací skříně na straně 110 kV do sekundární místnosti lze minimalizovat na jeden.

S pokračujícím snižováním nákladů na materiály zařízení v investičním procesu se generují následující nepřímé ekonomické výhody:

• Procesní a streamované úrovně montáže komponentů kabelu jsou vyšší a efektivita práce v procesu stavby je vyšší. To může maximalizovat úspory lidské práce a času na inženýrské práce a snížit náklady na instalaci a stavbu na místě.

• Po použití předvýrobených kabelů lze specificky zlepšit úroveň standardizace uživatelů, snížit druh a množství materiálů, rozumně uvolnit okupaci původního inventáře uživatelů a snížit náklady na správu.

• Sníží pracovní zatížení v pozdějším procesu provozu a údržby, má lepší výkonnost v oblasti životního prostředí a je více v souladu s celkovými požadavky na výstavbu "dvou typů a jedné standardizace" stanic.

Tabulka 2 Statistika jader kabelů a optických kabelů v intervalech linky 220 kilowattů

4. Závěr

Zhruba řečeno, aplikace předvýrobených kabelů v inteligentních transformátorových stanicích má za cíl dosáhnout standardizovaných a regulovaných připojení optických kabelů a kabelů mezi primárními a sekundárními zařízeními, stejně jako mezi sekundárními zařízeními. To může specificky zlepšit efektivitu a kvalitu procesu výstavby sekundárního zařízení během fáze výstavby.

Tento článek se hlavně zabývá oblastí použití a technickými charakteristikami předvýrobených opticko-elektrických hybridních kabelů. Provádí studii a analýzu konkrétní aplikace opticko-elektrických hybridních kabelů v 220 kV inteligentních transformátorových stanicích a shrnuje a analyzuje několik běžných standardních rozhraní hybridních kabelů používaných v 220 kV stanicích.

Použití předvýrobených opticko-elektrických hybridních kabelů může organicky integrovat kabely a optické kabely. Může specificky snížit pracovní zátěž při položení na místě, snížit průřez kabelových kanálů a skutečnou obsazenou plochu a efektivně snížit náklady na projekt v celém cyklu inteligentních transformátorových stanic.

Obsah výzkumu v tomto článku se hlavně zaměřuje na to, jak použít opticko-elektrické hybridní kabely k nahrazení předvýrobených optických kabelů pro připojení sekundárního zařízení mezi rozváděči napříč různými lokalitami a v oblastech, jako jsou napříč místnostmi.