پژوهش درباره کاربرد کابل‌های هیبریدی نوری و الکتریکی پیش ساخته در زیرстанسیون‌های هوشمند

در حال حاضر، به منظور افزایش عقلانی کارایی و اثربخشی مرحله ساخت و ساز مهندسی، استفاده عمیق از انواع دستاوردهای طراحی در مرحله کاربرد، ترویج مفهوم مدیریت چرخه زندگی کامل، کاربرد جامع انواع فناوری‌های نوین مدرن، ایجاد رابط مدیریت تجهیزات یکپارچه و متمرکز، و بهبود کارایی مهندسی شدید در مراحل طراحی و ساخت، شرکت برق آبی چین شروع به اجرای طراحی و ساخت پست‌های توزیع به صورت استاندارد شده است.

یکی از اهداف اصلی، استانداردسازی پارامترها و استانداردهای رابط تجهیزات است تا تجهیزات اولیه بتوانند به تجهیزات ثانویه متصل شوند و تجهیزات ثانویه به یکدیگر به صورت استاندارد متصل شوند. این امر مطمئن می‌سازد که برش‌های ثانویه قابل اتصال باشند و خدمات بیشتری برای کارهایی مانند پیشنهاد تجهیزات، عملیات و نگهداری و طراحی مهندسی فراهم کند، در حالی که به طور معقول زمان ساخت و ساز را کاهش می‌دهد. بر اساس این، در پست‌های هوشمند، تحقیقات و تحلیل‌های عمیقی درباره کاربرد کابل‌های هیبریدی نوری-برقی پیش‌ساخته انجام شده است که در شرایط فعلی اهمیت عملی بسیار مهمی دارد.

1. تحلیل محدوده کاربرد کابل‌های هیبریدی نوری-برقی پیش‌ساخته در مرحله کاربرد

در زمینه مدرن، روش‌های برش موجود برای ترمینال‌های در چندسویه‌های سنتی و جعبه‌های توزیع نوری در پست‌ها در فرآیند اتصال دیگر نمی‌توانند نیازهای جدید پست‌های پیش‌ساخته در مراحل نصب و عملیات را برآورده کنند. همچنین، در طی ساخت پست‌های هوشمند، چون کارهایی مانند برش کابل و نوری در محل، اتصال مدار و تنظیم مدار در زمان اتصال کابل‌ها و نوری‌های داخل چندسویه‌ها لازم است، دوره ساخت و ساز نسبتاً طولانی است.

این امر نه تنها منجر به کارایی ساخت و ساز پایین و قابلیت اطمینان نسبتاً پایین می‌شود بلکه اختلافات خاصی در نحوه قرارگیری، نصب و برش دستگاه‌های اتصال داخل هر چندسویه ایجاد می‌کند. بنابراین، کاربرد فناوری‌های فرآیند در مرحله ساخت و ساز بسیار دشوار است که به طور نامرئی هزینه کاری در مرحله نگهداری را افزایش می‌دهد و به طور کلی کارایی کاری در مراحل تنظیم ساخت و نگهداری بعدی پایین است.

با توجه به این وضعیت، با در نظر گرفتن به طور جامع، کاربرد کابل‌های هیبریدی نوری-برقی پیش‌ساخته که مزایایی مانند وصل و جدا سریع، طول عمر طولانی، چگالی پایین، حجم کوچک و قابلیت اطمینان بالا دارند، می‌توانند به طور بهتر نیازهای جدید تجهیزات در پست‌های هوشمند برای قابلیت اتصال و جدا در عصر جدید را برآورده کنند.

تحقیق درباره کاربرد کابل‌های هیبریدی نوری-برقی پیش‌ساخته در پست‌های هوشمند

به طور کلی، کابل‌های پیش‌ساخته برای موقعیت‌های بین بدنه تجهیزات اولیه فشار بالا و چندسویه‌های کنترل هوشمند مناسب هستند. برای پست‌های هوشمند که از تجهیزات GIS (سیستم اطلاعات جغرافیایی) استفاده می‌کنند، می‌توان کابل‌های پیش‌ساخته دوسره را برای اتصالات بین شیرهای قطع در بدنه اصلی GIS و چندسویه‌های کنترل هوشمند، بین جداکننده‌ها و چندسویه‌های کنترل هوشمند، بین جعبه‌های مکانیسم قطع زمین و چندسویه‌های کنترل هوشمند، و بین جعبه‌های انتهایی ترانسفورماتور اصلی و چندسویه‌های کنترل هوشمند ترانسفورماتور اصلی انتخاب کرد.

در مورد روش اتصال در دو سر، می‌توان از کنکتورهای پلاگ هوایی برای اتصال انتخاب کرد و در دو سر از کیسه‌های مطابقت پیش‌ساخته استفاده کرد. سپس، بر اساس اصول جداسازی مدارهای دو حلقه‌ای، جداسازی جریان‌های قوی و ضعیف، و جداسازی جریان‌های متناوب و مستقیم، می‌توان تنظیم مناسبی انجام داد.بعد از کاربرد کابل‌های پیش‌ساخته، سطح فرآیندی اجزای داخل تجهیزات در زمان مونتاژ افزایش می‌یابد. این کار نه تنها می‌تواند فضای داخل چندسویه‌ها را صرفه‌جویی کند بلکه نصب به طور ساده‌تر، سریع‌تر و کارآمدتر در محل ساخت و ساز ممکن می‌شود.

وقتی تجهیزات چندسویه کنترل هوشمند به دستگاه‌های مختلف سطح بای مثل دستگاه‌های تحلیل شبکه، دستگاه‌های ضبط خطای نوسانی، دستگاه‌های محافظ ترانسفورماتور اصلی، دستگاه‌های اندازه‌گیری و کنترل خط، و دستگاه‌های محافظ خط متصل می‌شوند، عموماً از نوری‌ها استفاده می‌شود. اما فرآیند ساخت و ساز برای نصب نوری‌های معمولی پیچیده‌تر از کابل‌ها است و نیازهای محیط نصب در زمان پیوند نوری بسیار بالا است. بنابراین، می‌توان از نوری‌های پیش‌ساخته با کنکتورهای پیش‌ساخته در کارخانه انتخاب کرد. در محل ساخت و ساز، می‌توان از روش اتصال بدون پیوند استفاده کرد که می‌تواند کاهش نوری و ضرر در نقاط پیوند نوری را به حداقل برساند و قابلیت اطمینان و ثبات حلقه نوری در زمان اتصال را افزایش دهد.

2. تحلیل ویژگی‌های فنی کابل‌های هیبریدی نوری-برقی پیش‌ساخته

کابل‌های هیبریدی نوری-برقی کابل‌هایی هستند که رسانه‌های عایق‌بندی شده را در ساختار نوری‌ها ترکیب می‌کنند و رسانه‌های مسی برق و الیاف نوری را در یک واحد یکپارچه می‌کنند. چون انتقال برق و نوری به دو نوع کاملاً متفاوت از روش‌های انتقال تعلق دارند، در طی فرآیند انتقال هیچ تداخلی بین آنها وجود نخواهد داشت. کابل‌های هیبریدی نوری-برقی نه تنها ویژگی‌های نوری‌های معمولی را دارند بلکه با استانداردهای و مشخصات مرتبط با انتقال برق پایین‌ولتا کابل‌ها همخوانی دارند. آنها می‌توانند به طور همزمان مشکلات موجود در انتقال سیگنال‌های نوری و برق تجهیزات را حل کنند.

از نظر مزایای کابل‌های هیبریدی نوری-برقی، آنها ویژگی‌هایی مانند اشغال فضا کم، وزن کم و قطر خارجی کوچک دارند. در بیشتر موارد در گذشته، مشکلاتی که نیاز به استفاده از چندین کابل و نوری برای حل آنها بود، اکنون می‌توانند به طور معقول با استفاده از یک کابل هیبریدی حل شوند. همچنین، کاربرد کابل‌های هیبریدی نوری-برقی مزایای زیر را نیز دارد:

•  در طی فرآیند انتقال، می‌توانند چندین نوع متفاوت از فناوری‌های انتقال را به طور همزمان ارائه دهند. تجهیزات در زمان کاربرد قابلیت توسعه و انطباق خوبی دارند و محصول دامنه پوشش کاربردی گسترده‌ای دارد.

•  از نظر عملکرد کاربردی، مقاومت داخلی بالا و خمش‌پذیری خوبی دارند، با مزیت نسبتاً بالا و سطح نسبتاً بالایی از راحتی در ساخت و ساز.

• مشتریان نیاز به هزینه‌های بیش از حد در فرآیند خرید ندارند و هزینه در ساخت و ساز نسبتاً کم است.

چون کابل هیبریدی از نوع پیش‌ساخته است، در مرحله طراحی اولیه، باید طول واقعی کابل نوری پیش‌ساخته را دقیقاً محاسبه و پیش‌بینی کرد تا به حد امکان از وضعیت‌هایی که طول استاندارد نیست یا بیش از استاندارد است جلوگیری شود. در حال حاضر، سازندگان تجهیزات می‌توانند کابل‌های هیبریدی نوری-برقی پیش‌ساخته ارائه دهند. محدوده سفارشی‌سازی تعداد هسته‌های نوری حدود 6 تا 48 هسته است و می‌توان آن را چند مود یا یک مود انتخاب کرد. انواع زره‌ها بیشتر مس یا آلومینیوم موج‌دار هستند. طول می‌تواند پیش‌ساخته شود و انواع مختلفی از کنکتورهای برقی یا نوری می‌توانند برای کنکتورهای دو سر انتخاب شوند.

هنگام انتخاب چندسویه توزیع، توصیه می‌شود از چندسویه توزیع هیبریدی نوری-برقی مدولار استفاده شود که می‌تواند به طور انعطاف‌پذیر و علمی نسبت الیاف نوری به مس را بر اساس تفاوت‌های مختلف پورت‌های تجهیزات کاربر تخصیص دهد و به حداکثر رضایت از انواع مختلف نیازهای در فرآیند مدیریت توزیع برق کمک کند.

بر اساس ویژگی‌های کابل‌های هیبریدی نوری-برقی، در یک پست هوشمند، پایانه‌های هوشمند هر بای می‌توانند به طور یکپارچه به سیگنال‌های هشدار از افت برق و سیگنال‌های نوری واحد ترکیب شوند و با استفاده از همان نوع کابل هیبریدی نوری-برقی به تجهیزات محافظ، اندازه‌گیری و کنترل بای منتقل شوند. وقتی تأمین برق متناوب و مستقیم از پنل‌های توزیع متناوب و مستقیم کارخانه چندسویه انجام می‌شود، برش‌های استفاده شده برای اتصال تجهیزات در سطوح و مکان‌های مختلف می‌توانند به طور یکپارچه به کابل‌های هیبریدی نوری-برقی ساده شوند، این ایده را محقق می‌کند که تمام سیگنال‌های کنترلی یک بای معمولی با استفاده از یک کابل متصل شوند.

3. تحلیل موردی خاص کاربرد کابل‌های هیبریدی نوری-برقی پیش‌ساخته

این مقاله از بای‌های نمونه در سمت 110 kV و 220 kV یک پست هوشمند خاص به عنوان موارد اصلی استفاده می‌کند. با مقایسه وضعیت‌های خاص کاربرد کابل‌های هیبریدی نوری-برقی پیش‌ساخته، به طور خاص ویژگی‌های اصلی کاربرد کابل‌های هیبریدی نوری-برقی پیش‌ساخته را به شرح زیر بیان می‌کند:

(1) تحلیل آماری مشخصات و تعداد کابل‌های هیبریدی نوری-برقی در سمت 110 kV

بر اساس مدل برش دو مادر در سمت 110 kV و استفاده از تجهیزات GIS برای تحقیق، یک مجموعه‌بندی تک‌گانه در دستگاه یکپارچه یکیت ترکیبی پایانه هوشمند برای خط برق 110 kV و تقسیم‌بندی وجود دارد؛ یک مجموعه‌بندی دوگانه در دستگاه یکپارچه یکیت ترکیبی پایانه هوشمند برای خط ورودی ترانسفورماتور اصلی 110 kV وجود دارد. دو یکیت ترکیبی ولتاژ مادر در موقعیت‌های کنترل هوشمند تجهیزات مادر نصب شده‌اند.

در ادامه به طور اصلی از بای خط 110 kV به عنوان مثال استفاده می‌شود. با تحلیل متمرکز تعداد نوری‌ها و کابل‌ها بین چندسویه کنترل هوشمند و تجهیزات ثانویه، مشخصات و تعداد کابل‌های هیبریدی نوری-برقی در سمت 110 kV مرتب و تحلیل می‌شوند.

جدول 1 آمار ضرایب کابل و نوری در بازه‌های خط 110-کیلوولت

همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است، با شمارش متمرکز تعداد هسته‌های نوری و کابل از لایه فرآیند به لایه بای در بای خط 110 kV و در نظر گرفتن به طور جامع نیاز حداکثری و هسته‌های اضافی واقعی، یک کابل هیبریدی نوری-برقی پیش‌ساخته شامل یک نوری 12 هسته‌ای plus 6×1.5-اندازه مسی برای بای‌های خروجی و تقسیم‌بندی انتخاب شده است. بر اساس مجموعه‌بندی دوگانه ترانسفورماتور اصلی، دو کابل هیبریدی نوری-برقی پیش‌ساخته، هر یک شامل 12 هسته نوری plus 6×1.5-اندازه مسی برای چندسویه کنترل هوشمند اصلی در سمت 110 kV انتخاب شده‌اند.

(2) تحلیل آماری مشخصات و تعداد کابل‌های هیبریدی نوری-برقی در سمت 220 kV

بر اساس مدل برش دو مادر در سمت 220 kV و استفاده از تجهیزات GIS (سیستم اطلاعات جغرافیایی)، پایانه‌های هوشمند و یکیت‌های ترکیبی به طور یکپارچه در چندسویه کنترل هوشمند تنظیم شده‌اند. تحقیق درباره تنظیم لایه فرآیند و لایه بای با استفاده از روش مجموعه‌بندی دوگانه انجام شده است.

در ادامه به طور اصلی از بای خط 220 kV به عنوان مثال خاص استفاده می‌شود. با تحلیل آماری تعداد نوری‌ها و کابل‌ها از چندسویه کنترل هوشمند به اتاق تجهیزات ثانویه، مشخصات و تعداد واقعی کابل‌های هیبریدی نوری-برقی 220 kV مرتب و خلاصه می‌شوند.

با در نظر گرفتن مجموعه‌بندی دوگانه در سمت 220 kV، تعداد هسته‌های کابل و نوری کابل دوم و تنظیمات آن با کابل اول یکسان است. محتوای خاص در جدول 2 نشان داده شده است. با تحلیل آماری تعداد هسته‌های کابل و نوری از لایه فرآیند به لایه بای در بای خط 220 kV و در نظر گرفتن به طور جامع نیاز حداکثری و هسته‌های اضافی، هر چندسویه کنترل هوشمند می‌تواند از دو کابل هیبریدی نوری-برقی پیش‌ساخته با مشخصات 24 هسته نوری plus 6×1.5 مسی استفاده کند.

(3) تجمیع و تحلیل داده‌های کاربرد کابل‌های هیبریدی نوری-برقی در پست‌های هوشمند

بر اساس داده‌های فرآیند آماری ذکر شده، تحلیل نشان می‌دهد که از نظر مشخصات، کابل‌های هیبریدی نوری-برقی پیش‌ساخته استفاده شده در داخل پست‌های هوشمند می‌توانند به 24 هسته نوری + 6 هسته کابل و 12 هسته نوری + 6 هسته کابل بهینه شوند.

تعداد کابل‌ها از چندسویه کنترل هوشمند در هر سمت 220 kV و ترانسفورماتور اصلی به اتاق تجهیزات ثانویه می‌تواند به دو عدد کاهش یابد و تعداد کابل‌ها از چندسویه کنترل هوشمند در سمت 110 kV به اتاق تجهیزات ثانویه می‌تواند به یک عدد کاهش یابد.

با کاهش مداوم هزینه مواد تجهیزات در فرآیند سرمایه‌گذاری، مجموعه‌ای از مزایای اقتصادی غیرمستقیم تولید می‌شود، به شرح زیر:

• سطح فرآیندی و ساده‌سازی مونتاژ اجزای کابل بالاتر است و کارایی کاری در فرآیند ساخت و ساز بالاتر است. این می‌تواند به حداکثر صرفه‌جویی در نیروی کار و زمان مهندسی و کاهش هزینه نصب و ساخت و ساز در محل کمک کند.

• پس از استفاده از کابل‌های پیش‌ساخته، می‌توان به طور خاص سطح استانداردسازی کاربران را افزایش داد، تعداد و مقدار مواد را کاهش داد، اشغال موجودی اصلی کاربران را به طور معقول آزاد کرد و هزینه مدیریت را کاهش داد.

• کارکرد عملیاتی و نگهداری بعدی را کاهش می‌دهد، عملکرد سبز و حفاظت از محیط زیست بهتری دارد و بیشتر با نیازهای کلی ساخت "دو نوع و یک استانداردسازی" پست‌ها مطابقت دارد.

جدول 2 آمار هسته‌های کابل و نوری در بازه‌های خط 220-کیلوولت

4. نتیجه‌گیری

به طور خلاصه، کاربرد کابل‌های پیش‌ساخته در پست‌های هوشمند به منظور دستیابی به اتصالات استاندارد و منظم بین کابل‌ها و نوری‌ها از تجهیزات اولیه به تجهیزات ثانویه و بین تجهیزات ثانویه است. این می‌تواند به طور خاص کارایی ساخت و ساز و کیفیت فرآیند تجهیزات ثانویه در مرحله ساخت و ساز را افزایش دهد.

این مقاله به طور اصلی به محدوده کاربرد و ویژگی‌های فنی کابل‌های هیبریدی نوری-برقی پیش‌ساخته پرداخته است. تحقیق و تحلیل کاربرد خاص کابل‌های هیبریدی نوری-برقی در پست‌های هوشمند 220 kV را بررسی کرده و چندین رابط استاندارد معمول کابل‌های هیبریدی استفاده شده در پست‌های 220 kV را خلاصه و تحلیل کرده است.

استفاده از کابل‌های هیبریدی نوری-برقی پیش‌ساخته می‌تواند کابل‌ها و نوری‌ها را به طور آلی ترکیب کند. این می‌تواند به طور خاص کارکرد برش در محل ساخت و ساز را کاهش دهد، اندازه مقطع گودال‌های کابل و مساحت واقعی اشغال شده را کاهش دهد و هزینه‌های پروژه را در طول چرخه پروژه کامل پست‌های هوشمند به طور موثر کاهش دهد.

محتوای تحقیق در این مقاله به طور اصلی بر این می‌گردد که چگون