Forschung zur Anwendung von vorgefertigten hybriden Lichtwellenleiter- und Stromkabeln in intelligenten Umspannanlagen
Um die Effizienz und Effektivität der Bauphase rational zu steigern, verschiedene Designergebnisse in der Anwendungstphase tiefgreifend anzuwenden, das Konzept der ganzheitlichen Lebenszyklus-Management zu fördern, verschiedene moderne Technologien umfassend einzusetzen, eine einheitliche und zentrale Schnittstelle für die Ausrüstungsverwaltung aufzubauen und die Effizienz intensiver Ingenieurleistungen in den Phasen des Designs und des Baus zu verbessern, hat die State Grid Corporation of China begonnen, Umspannwerke im Standardisierungsmodus zu entwerfen und zu bauen.
Eines der Hauptziele besteht darin, die Parameter und Schnittstellenstandards der Ausrüstung zu standardisieren, sodass primäre Ausrüstung an sekundäre Ausrüstung und sekundäre Ausrüstung untereinander standardisiert angeschlossen werden kann. Dies stellt sicher, dass sekundäre Verkabelungen einfach zu verbinden sind, bietet mehr bequeme Dienstleistungen für Aufgaben wie Ausrüstungsausschreibungen, Betrieb und Wartung sowie Ingenieurdesigns und reduziert gleichzeitig angemessen die Bauzeit. Basierend darauf wurde in intelligenten Umspannwerken eine eingehende Forschung und Analyse zur Anwendung von vorgefertigten optisch-elektrischen Hybridkabeln durchgeführt, was in der aktuellen Situation äußerst wichtige praktische Bedeutung hat.
1. Analyse des Anwendungsbereichs von vorgefertigten optisch-elektrischen Hybridkabeln in der Anwendungstphase
Im modernen Kontext können die Verkabelungsmethoden, die bei traditionellen Schaltanlagen und Glasfaserverteilboxen in Umspannwerken während des Verbindungsvorgangs verwendet werden, nicht länger den neuen Anforderungen vorgefertigter Umspannwerke in den Installation- und Betriebsphasen gerecht werden. Gleichzeitig ist die Bauzeit bei der Errichtung intelligenter Umspannwerke relativ lang, da bei der Verbindung der Kabel und Glasfaserkabel innerhalb der Gehäuse Aufgaben wie die Vor-Ort-Verkabelung und -Oberflächenverkabelung, Stromkreisverbindung und -abstimmung erforderlich sind.
Dies führt nicht nur zu geringer Baueffizienz und relativ geringer Zuverlässigkeit, sondern auch zu bestimmten Unterschieden in der Platzierung, Installation und Verkabelungsmethoden der Verbindungseinrichtungen innerhalb jedes Gehäuses. Daher ist die Anwendung von Prozess-Technologien während der Bauphase extrem schwierig, was unsichtbar die Arbeitskosten in der Wartungsphase erhöht und allgemein zu einer geringen Arbeitsleistung in der Bauabstimmung und nachfolgenden Wartungsphasen führt.
Angesichts dieser Situation, berücksichtigend, dass die Anwendung von vorgefertigten optisch-elektrischen Hybridkabeln, die Vorteile wie schnelles Ein- und Ausstecken, lange Lebensdauer, niedrige Dichte, kleine Größe und hohe Zuverlässigkeit haben, besser den neuen Anforderungen der Ausrüstung in intelligenten Umspannwerken für Plug-and-Play-Funktionalitäten im neuen Zeitalter gerecht werden kann.
Forschung zur Anwendung von vorgefertigten optisch-elektrischen Hybridkabeln in intelligenten Umspannwerken
Allgemein eignen sich vorgefertigte Kabel für Positionen zwischen dem Hauptkörper hochvoltagelektrischer Primärgeräte und intelligenten Steuerungsschränken. Für intelligente Umspannwerke, die GIS (Geographisches Informationssystem) Geräte verwenden, können doppelseitige vorgefertigte Kabel für die Verbindungen zwischen den Schaltstellen innerhalb des GIS-Hauptkörpers und den intelligenten Steuerungsschränken, zwischen den Abschalteinrichtungen und den intelligenten Steuerungsschränken, zwischen den Erdungsschaltergehäusen und den intelligenten Steuerungsschränken, sowie zwischen den Hauptschaltergehäusen und den intelligenten Steuerungsschränken des Hauptschalters ausgewählt werden.
Für die Verbindungsmethode an beiden Enden können Flugzeugsteckverbinder ausgewählt werden, und vorgefertigte passende Buchsen können an beiden Enden verwendet werden. Dann kann gemäß den Prinzipien der Trennung von Doppelkreisen, der Trennung von Stark- und Schwachstrom, und der Trennung von Wechsel- und Gleichstrom eine vernünftige Konfiguration durchgeführt werden.Nach der Anwendung von vorgefertigten Kabeln wird das Prozessniveau der Komponenten innerhalb der Ausrüstung während der Montage gesteigert. Dies ermöglicht es nicht nur, den Raum innerhalb der Schaltanlagen zu sparen, sondern auch eine bequemere, schnellere und effizientere Installation am Bauplatz.
Wenn intelligente Steuerungsschränke mit verschiedenen Ebenengeräten verbunden werden, wie Netzanalysatoren, Fehlerschreiber, Hauptschutzgeräten, Leitungsmess- und -steuerungseinrichtungen, und Leitungsschutzeinrichtungen, werden hauptsächlich Glasfaserkabel verwendet. Der Bauvorgang für die Installation von herkömmlichen Glasfaserkabeln ist jedoch komplexer als bei Kabeln, und die Anforderungen an die Installationsumgebung während der Fusionsverbindung von Glasfasern sind extrem hoch. Daher können vorgefertigte Glasfaserkabel mit vorgefertigten Verbindern aus der Fabrik ausgewählt werden. Während des vor Ort-Baus kann eine fusionsfreie Verbindungsmethode verwendet werden, die die optische Dämpfung und Verluste während der Bauarbeiten an den Glasfaserfusionsschaltstellen minimiert und die Zuverlässigkeit und Stabilität des Glasfaserkreises während der Verbindung verbessert.
2. Analyse der technischen Merkmale von vorgefertigten optisch-elektrischen Hybridkabeln
Optisch-elektrische Hybridkabel sind Kabel, die isolierte Leiter in der Struktur von Glasfaserkabeln integrieren, indem sie stromführende Kupferdrähte und Glasfasern in einem vereinen. Da die Strom- und Glasfaserübertragung zwei völlig unterschiedliche Übertragungsarten darstellen, gibt es während des Übertragungsvorgangs keine Störungen zwischen ihnen. Optisch-elektrische Hybridkabel verfügen nicht nur über die Eigenschaften gewöhnlicher Glasfaserkabel, sondern entsprechen auch den relevanten Normen und Spezifikationen für die Niederspannungskabelübertragung. Sie können gleichzeitig Probleme bei der Übertragung von optischen und elektrischen Signalen der Ausrüstung lösen.
In Bezug auf die Vorteile von optisch-elektrischen Hybridkabeln weisen sie die Eigenschaften eines geringen Raumbedarfs, geringes Gewicht und kleiner Außendurchmesser auf. In den meisten Fällen in der Vergangenheit, bei denen Probleme gelöst werden mussten, die gemeinsam durch mehrere Kabel und Glasfaserkabel gelöst werden sollten, können diese nun durch die einfache Nutzung eines Hybridkabels angemessen gelöst werden. Gleichzeitig bietet die Anwendung von optisch-elektrischen Hybridkabeln auch folgende Vorteile:
Während des Übertragungsvorgangs können mehrere verschiedene Arten von Übertragungstechnologien gleichzeitig bereitgestellt werden. Die Ausrüstung hat starke Erweiterbarkeit und gute Anpassungsfähigkeit während der Anwendung, und das Produkt hat einen relativ breiten Anwendungsbereich.
In Bezug auf die Anwendungsleistung weisen sie ausgezeichnete innere Druckbeständigkeit und Biegefähigkeit auf, mit relativ hoher Überlegenheit und einem relativ hohen Maß an Bequemlichkeit während des Baus.
Die Kunden müssen während des Beschaffungsprozesses keine übermäßig hohen Kosten aufwenden, und die Kosten während des Baus sind relativ gering.
Da das Hybridkabel vom vorgefertigten Typ ist, muss in der frühen Entwurfsphase die tatsächliche Verlegungslänge des vorgefertigten Glasfaserkabels genau berechnet und prognostiziert werden, um so weit wie möglich Situationen zu vermeiden, in denen die Länge nicht den Standards entspricht oder diese überschreitet. Derzeit können Ausrüstungshersteller vorgefertigte optisch-elektrische Hybridkabel liefern. Der Anpassungsbereich der Anzahl der Kerne im Glasfaserkabel beträgt etwa 6 bis 48 Kerne, und es kann als Multimode oder Singlemode ausgewählt werden. Die Arten der Panzerung sind meist Kupfer oder Wellaluminium. Die Länge kann im Voraus vorgefertigt werden, und für die Verbindungen an beiden Enden können verschiedene Arten von elektrischen oder optischen Verbindern ausgewählt werden.
Bei der Auswahl eines Verteilers wird empfohlen, einen modularen optisch-elektrischen Hybridverteiler zu verwenden, der flexibel und wissenschaftlich den Verhältnis von Glasfaser zu Kupfer entsprechend den unterschiedlichen Unterschieden der Benutzergeräteports konfigurieren kann, um die verschiedenen Anforderungen im Verwaltungsprozess der Stromverteilung optimal zu erfüllen.
Gemäß den Eigenschaften der optisch-elektrischen Hybridkabel können in einem intelligenten Umspannwerk die intelligenten Endgeräte jeder Zelle einheitlich in Stromausfall-Warnsignale und Einheitenoptische Signale kombiniert und mithilfe desselben Typs von optisch-elektrischen Hybridkabeln an die Zellenschutz-, Mess- und Steuerausrüstung übertragen werden. Wenn die AC- und DC-Stromversorgungen von den AC- und DC-Verteilpaneelen der Schaltanlagenfabrik angeschlossen werden, kann die Verkabelung, die zur Verbindung der Ausrüstung über verschiedene Etagen und Standorte verwendet wird, einheitlich in optisch-elektrische Hybridkabel vereinfacht werden, um die Idee umzusetzen, dass alle Steuersignale einer typischen Zelle mit einem Kabel verbunden werden.
3. Spezifische Fallanalyse der Anwendung von vorgefertigten optisch-elektrischen Hybridkabeln
Dieser Artikel nimmt die typischen Zellen auf der 110 kV- und 220 kV-Seite eines bestimmten intelligenten Umspannwerks als Hauptfälle. Durch den Vergleich der spezifischen Situationen der Anwendung von vorgefertigten optisch-elektrischen Hybridkabeln werden die Hauptmerkmale der Anwendung von vorgefertigten optisch-elektrischen Hybridkabeln wie folgt detailliert erläutert:
(1) Statistische Analyse der Spezifikationen und Mengen von optisch-elektrischen Hybridkabeln auf der 110 kV-Seite
Basierend auf der Doppelbus-Schaltungsweise auf der 110 kV-Seite und der Verwendung von GIS-Geräten für die Forschung gibt es eine Einzelkonfiguration in der integrierten Einrichtung des intelligenten Endgeräts für die 110 kV-Leitung und die Sektionierung; es gibt eine Doppelkonfiguration in der integrierten Einrichtung des intelligenten Endgeräts für die 110 kV-Haupttransformator-Eingangsleitung. Zwei Busspannungsmehrungseinheiten sind in den intelligenten Steuerpositions der Busausrüstung installiert.
Das Folgende nimmt hauptsächlich die 110 kV-Leitungszelle als Beispiel. Durch die zentrale Analyse der Mengen von Glasfaser- und Kabeln zwischen dem intelligenten Steuerungsschrank und der Sekundär-Ausrüstung werden die Spezifikationen und Mengen der optisch-elektrischen Hybridkabel auf der 110 kV-Seite sortiert und analysiert.
Tabelle 1 Statistik der Kabel- und Glasfaserkoeffizienten in 110-kV-Leitungszellen
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wird durch die zentrale Zählung der Anzahl der Glasfaserkerne und Kabelkerne von der Prozessschicht zur Zellenschicht in der 110 kV-Leitungszelle und die umfassende Berücksichtigung des maximalen Bedarfs und der tatsächlichen Reservekerne, ein vorgefertigtes optisch-elektrisches Hybridkabel aus einer 12-Kern-Glasfaser plus 6×1,5-mm-Kupferdrähten für die Ausgangs- und Sektionszellen ausgewählt. Gemäß der Doppelkonfiguration des Hauptschalters werden für den Hauptintelligenten Steuerungsschrank auf der 110 kV-Seite zwei vorgefertigte optisch-elektrische Hybridkabel, jeweils bestehend aus 12-Kern-Glasfasern plus 6×1,5-mm-Kupferdrähten, ausgewählt.
(2) Statistische Analyse der Spezifikationen und Mengen von optisch-elektrischen Hybridkabeln auf der 220 kV-Seite
Basierend auf der Doppelbus-Schaltungsweise auf der 220 kV-Seite und der Verwendung von GIS (Geographisches Informationssystem) Geräten werden die intelligenten Endgeräte und Mehrungseinheiten einheitlich im intelligenten Steuerungsschrank angeordnet. Die Forschung zur Konfiguration der Prozess- und Zellenschicht erfolgt mit einer Doppelkonfigurationsmethode.
Das Folgende nimmt hauptsächlich die 220 kV-Leitungszelle als konkretes Beispiel. Durch die statistische Analyse der Mengen von Glasfaser- und Kabeln vom intelligenten Steuerungsschrank zum Sekundäreinrichtungsraum werden die tatsächlichen Spezifikationen und Mengen der 220 kV-optisch-elektrischen Hybridkabel sortiert und zusammengefasst.
Berücksichtigend die Doppelkonfiguration auf der 220 kV-Seite, sind die Anzahl der Kabelkerne und Glasfaserkerne des zweiten Kabels und seine Konfiguration identisch mit denen des ersten Kabels. Der spezifische Inhalt ist in Tabelle 2 gezeigt. Durch die statistische Analyse der Anzahl der Kabelkerne und Glasfaserkerne von der Prozessschicht zur Zellenschicht in der 220 kV-Leitungszelle und die systematische Berücksichtigung des maximalen Bedarfs und der Reservekerne kann jeder intelligente Steuerungsschrank zwei vorgefertigte optisch-elektrische Hybridkabel mit einer Spezifikation von 24-Kern-Glasfasern plus 6×1,5-mm-Kupferdrähten verwenden.
(3) Datenaggregation und -analyse der Anwendung von optisch-elektrischen Hybridkabeln in intelligenten Umspannwerken
Basierend auf den Daten aus dem oben erwähnten statistischen Prozess zeigt die Analyse, dass in Bezug auf die Spezifikationen die in intelligenten Umspannwerken verwendeten vorgefertigten optisch-elektrischen Hybridkabel optimiert werden können in 24-Kern-Glasfaserkabel + 6-Kern-Kabel und 12-Kern-Glasfaserkabel + 6-Kern-Kabel.
Die Anzahl der Kabel vom intelligenten Steuerungsschrank auf jeder Seite der 220 kV und Hauptschaltwerke zum Sekundäreinrichtungsraum kann auf zwei reduziert werden, und die Anzahl der Kabel vom intelligenten Steuerungsschrank auf der 110 kV-Seite zum Sekundäreinrichtungsraum kann auf eins reduziert werden.
Da die Kosten für Materialien in den Investitionsprozessen kontinuierlich sinken, werden eine Reihe indirekter wirtschaftlicher Vorteile generiert, wie folgt:
Das prozessorientierte und strukturierte Niveau der Kabelkomponentenmontage ist höher, und die Arbeitsleistung im Bauvorgang ist höher. Dies kann die Einsparung von Arbeitskräften und Bauzeit maximieren und die Kosten für die vor Ort-Installation und -Bauarbeiten reduzieren.
Nach der Verwendung von vorgefertigten Kabeln kann die Standardisierungsniveaus der Benutzer spezifisch verbessert, die Vielfalt und Menge der Materialien reduziert, die Besetzung des ursprünglichen Bestands der Benutzer angemessen freigegeben und die Verwaltungskosten reduziert werden.
Es reduziert die Arbeitslast im späteren Betrieb und Wartungsprozess, hat bessere grüne und umweltfreundliche Leistung und entspricht besser den gesamten Anforderungen des Baus von "zwei-Typ- und ein-Standardisierung" Umspannwerken.
Tabelle 2 Statistik der Kabelkerne und Glasfaserkerne in 220-kV-Leitungszellen
4. Schlussfolgerung
Zusammenfassend zielt die Anwendung von vorgefertigten Kabeln in intelligenten Umspannwerken darauf ab, standardisierte und regulierte Verbindungen für Glasfaser- und Kabel zwischen primärer und sekundärer Ausrüstung sowie unter sekundärer Ausrüstung zu erreichen. Dies kann spezifisch die Baueffizienz und die Prozessqualität der sekundären Ausrüstung während der Bauphase steigern.
Dieser Artikel hat hauptsächlich den Anwendungsbereich und die technischen Merkmale von vorgefertigten optisch-elektrischen Hybridkabeln diskutiert. Es wurde die spezifische Anwendung von optisch-elektrischen Hybridkabeln in 220 kV-intelligenten Umspannwerken untersucht und analysiert, und einige gängige Standard-Schnittstellen von Hybridkabeln, die in 220 kV-Umspannwerken verwendet werden, wurden zusammengefasst und analysiert.
Die Verwendung von vorgefertigten optisch-elektrischen Hybridkabeln kann Kabel und Glasfaserkabel organisch integrieren. Es kann spezifisch die Verlegearbeit am Bauplatz reduzieren, die Querschnittsgröße von Kabelgräben und die tatsächliche Fläche, die beansprucht wird, verringern, und die Projektkosten im gesamten Projektzyklus intelligenter Umspannwerke wirksam senken.
Der Forschungsgehalt in diesem Artikel konzentriert sich hauptsächlich darauf, wie man optisch-elektrische Hybridkabel verwenden kann, um vorgefertigte Glasfaserkabel zu ersetzen, um sekundäre Ausrüstung zwischen Schaltanlagen an verschiedenen Standorten und Bereichen wie Räumen zu verbinden.
