Pagsasaliksik sa Paggamit ng Mga Nakapaghahanda na Hybrid na Kable ng Optikal at Elektrikal sa Mga Smart Substation

Sa kasalukuyan, upang mas mapagkaisahan at mapataas ang epekto at epektividad ng yugto ng konstruksyon ng inhenyeriya, malalim na gamitin ang iba't ibang disenyo sa yugto ng aplikasyon, ipromote ang konsepto ng buong siklo ng buhay na pamamahala, komprehensibong gamitin ang iba't ibang bagong modernong teknolohiya, itatag ang iisang pinagsamang interface para sa pagpapamahala ng kagamitan, at mapataas ang epektibidad ng intensibong inhenyeriya sa mga yugto ng disenyo at konstruksyon, nagsimula ang State Grid Corporation of China na maisagawa ang disenyo at konstruksyon ng mga substation sa isang pamantayang distribusyon ng mode.

Isa sa pangunahing layunin ay ang pagpapatunay ng mga parametro at pamantayan ng interface ng kagamitan, nagbibigay-daan para ang primary equipment ay maaaring ikonekta sa secondary equipment, at ang secondary equipment ay maaaring ikonekta sa bawat isa sa isang pamantayang paraan. Ito ay nag-uugnay na ang secondary wiring ay plug-and-play, nagbibigay ng mas convenient na serbisyo para sa mga gawain tulad ng bidding ng kagamitan, operasyon at pagmamanage, at disenyo ng inhenyeriya, habang din nararason nito ang pagbabawas ng oras ng konstruksyon ng inhenyeriya. Batay dito, sa mga intelligent substations, ang malalim na pag-aaral at analisis ay isinagawa sa aplikasyon ng prefabricated optical-electrical hybrid cables, na may napakalaking praktikal na kahalagahan sa kasalukuyang sitwasyon.

1. Analisis ng Applicable Scope ng Prefabricated Optical-Electrical Hybrid Cables sa Yugto ng Aplikasyon

Sa modernong konteksto, ang mga paraan ng wiring na ginagamit para sa mga terminal blocks sa tradisyonal na switchboards at fiber optic distribution boxes sa mga substation sa proseso ng koneksyon ay hindi na nakakasapat sa mga bagong pangangailangan ng prefabricated substations sa mga yugto ng instalasyon at operasyon. Sa parehong oras, sa konstruksyon ng mga intelligent substations, dahil kinakailangan ang mga gawain tulad ng on-site cable at optical cable wiring, circuit connection, at circuit debugging kapag ikonekta ang mga cables at optical cables sa loob ng mga cabinet, ang panahon ng konstruksyon ng inhenyeriya ay medyo mahaba.

Ito ay hindi lamang nagdudulot ng mababang epektibidad ng konstruksyon at mababang reliabilidad, kundi nagreresulta rin sa tiyak na pagkakaiba sa placement, instalasyon, at mga paraan ng wiring ng mga kagamitan ng koneksyon sa loob ng bawat cabinet. Dahil dito, ang paggamit ng mga teknolohiya ng proseso sa yugto ng konstruksyon ay napakahirap, na hindi nakikitang nagdudulot ng pagtaas ng gastos sa yugto ng maintenance at nagdudulot ng karaniwang mababang epektibidad ng trabaho sa yugto ng construction debugging at susunod na yugto ng maintenance.

Dahil sa situwasyong ito, sa kabuuan, ang paggamit ng prefabricated optical-electrical hybrid cables, na may mga benepisyo ng mabilis na pag-attach at pag-unplug, mahabang serbisyong-buhay, mababang densidad, maliit na sukat, at mataas na reliabilidad, ay mas maaring sumunod sa mga bagong pangangailangan ng kagamitan sa intelligent substations para sa plug-and-play functionality sa bagong era.

Pagsasaliksik sa Aplikasyon ng Prefabricated Optical-Electrical Hybrid Cables sa Intelligent Substations

Kadalasang ang mga prefabricated cables ay angkop sa mga posisyon sa pagitan ng pangunahing bahagi ng high-voltage primary equipment at ng intelligent control cabinets. Para sa mga intelligent substations na gumagamit ng GIS (Geographic Information System) equipment, maaaring pumili ng double-ended prefabricated cables para sa mga koneksyon sa pagitan ng mga circuit breakers sa loob ng pangunahing bahagi ng GIS at ng intelligent control cabinets, sa pagitan ng mga disconnector at ng intelligent control cabinets, sa pagitan ng grounding switch mechanism boxes at ng intelligent control cabinets, at sa pagitan ng main transformer terminal boxes at ng intelligent control cabinets ng main transformer.

Para sa paraan ng koneksyon sa dalawang dulo, maaaring pumili ng aviation plug connectors para sa koneksyon, at maaaring gamitin ang mga prefabricated matching sockets sa dalawang dulo. Pagkatapos, batay sa mga prinsipyo ng paghihiwalay ng dual-loop circuits, paghihiwalay ng malakas at mahina na current, at paghihiwalay ng AC at DC currents, maaaring gawin ang wastong konfigurasyon. Matapos ang aplikasyon ng prefabricated cables, ang antas ng proseso ng mga komponente sa loob ng kagamitan sa asambly ay lalago. Ito ay hindi lamang makakapagtipid ng espasyo sa loob ng mga switchboards, kundi maaari ring magbigay ng mas convenient, mabilis, at epektibong instalasyon sa lugar ng konstruksyon.

Kapag ang mga kagamitan ng intelligent control cabinet ay ikonekta sa iba't ibang bay-level devices tulad ng network analysis instruments, fault oscillograph devices, main transformer protection devices, line measurement and control devices, at line protection devices, ang optical cables ang pangunahing ginagamit. Gayunpaman, ang proseso ng konstruksyon na ginagamit para sa instalasyon ng ordinaryong optical cables ay mas komplikado kaysa sa cables, at ang mga pangangailangan para sa kalagayang pamilihan sa panahon ng fiber optic fusion splicing ay napakataas. Kaya, maaaring pumili ng prefabricated optical cables na may prefabricated connectors mula sa factory. Sa panahon ng on-site construction, maaaring gamitin ang isang fusion-free connection method, na maaaring mabawasan ang optical attenuation at loss sa panahon ng konstruksyon ng fiber optic fusion points at mapataas ang reliabilidad at estabilidad ng fiber optic loop sa panahon ng koneksyon.

2. Analisis ng mga Katangian ng Teknolohiya ng Prefabricated Optical-Electrical Hybrid Cables

Ang optical-electrical hybrid cables ay mga cables na may insulated conductors na nasa loob ng struktura ng optical cables, na naglalaman ng power transmission copper wires at optical fibers sa iisang pakete. Dahil ang power transmission at optical cable transmission ay nangangailangan ng dalawang ganap na iba't ibang uri ng paraan ng transmission, walang interaksyon o interference sa pagitan nila sa proseso ng transmission. Ang optical-electrical hybrid cables hindi lamang may mga katangian ng ordinaryong optical cables, kundi pati na rin sumusunod sa mga kaugnay na pamantayan at regulasyon para sa low-voltage power transmission ng cables. Sila ay maaaring parehong tugunan ang mga isyu na umiiral sa transmission ng optical at electrical signals ng kagamitan.

Sa mga benepisyo ng optical-electrical hybrid cables, sila ay may mga katangian ng maliit na espasyo, lightweight, at maliit na outer diameter. Sa karamihan ng mga kaso noong nakaraan, ang mga problema na kailangang solusyunan ng paggamit ng maraming cables at optical cables ay maaaring maayos na tugunan ng paggamit ng isang hybrid cable. Sa parehong oras, ang aplikasyon ng optical-electrical hybrid cables ay may mga sumusunod na benepisyo:

•  Sa panahon ng proseso ng transmission, maaari itong magbigay ng maraming iba't ibang uri ng teknolohiya ng transmission. Ang kagamitan ay may matibay na expandability at magandang adaptability sa panahon ng aplikasyon, at ang produkto ay may relatyibong malawak na saklaw sa termino ng applicability.

•  Sa termino ng performance ng aplikasyon, ito ay may kamangha-manghang internal pressure resistance at bendability, na may relatyibong mataas na superiority at level ng convenience sa panahon ng konstruksyon.

• Ang mga customer ay hindi kailangang magbayad ng sobrang halaga sa panahon ng procurement process, at ang cost sa panahon ng konstruksyon ay relatyibong mababa.

Dahil ang hybrid cable ay prefabricated, sa unang yugto ng disenyo, kinakailangan ang tumpak na kalkulasyon at pagtatantiya ng aktwal na haba ng prefabricated optical cable upang mabawasan, kung maaari, ang mga sitwasyon kung saan ang haba ay hindi sumasapat sa pamantayan o lumalampas sa pamantayan. Sa kasalukuyan, ang mga manufacturer ng kagamitan ay maaaring magbigay ng prefabricated optical-electrical hybrid cables. Ang customization range ng bilang ng cores sa optical cable ay humigit-kumulang 6 hanggang 48 cores, at maaaring pumili ng multimode o single mode. Ang mga uri ng armors ay kadalasang copper o corrugated aluminum. Ang haba ay maaaring prefabricated sa unang panahon, at iba't ibang uri ng electrical connectors o optical connectors ang maaaring pumili para sa connectors sa dalawang dulo.

Kapag pumili ng distribution frame, inirerekomenda ang paggamit ng modular optical-electrical hybrid distribution frame, na maaaring ma-flexibly at siyentipikong i-configure ang ratio ng optical fibers sa copper batay sa iba't ibang pagkakaiba ng mga port ng user equipment, na pinakamataas na nasasatisfy ang iba't ibang pangangailangan sa proseso ng power distribution management.

Batay sa mga katangian ng optical-electrical hybrid cables, sa isang intelligent substation, ang mga intelligent terminals ng bawat bay maaaring uniform na i-combine sa mga power loss alarm signals at unit optical signals, at mailipat sa bay protection, measurement, at control equipment gamit ang iisang uri ng optical-electrical hybrid cable. Kapag ang AC at DC power supplies ay ikonekta mula sa AC at DC distribution panels ng switchgear factory, ang wiring na ginagamit para sa koneksyon ng kagamitan sa iba't ibang palapag at lugar ay maaaring uniform na simplipikado sa optical-electrical hybrid cables, na nagbibigay-daan sa pagkamit ng ideya na lahat ng control signals ng isang typical bay ay ikonekta gamit ang isang cable.

3. Tiyak na Case Analysis ng Aplikasyon ng Prefabricated Optical-Electrical Hybrid Cables

Ang artikulong ito ay gumagamit ng mga typical bays sa 110 kV at 220 kV sides ng isang tiyak na intelligent substation bilang pangunahing mga kaso. Sa pamamagitan ng paghahambing ng tiyak na mga sitwasyon ng aplikasyon ng prefabricated optical-electrical hybrid cables, ito ay tiyak na nagpapaliwanag ng mga pangunahing katangian ng aplikasyon ng prefabricated optical-electrical hybrid cables gaya ng sumusunod:

(1) Pagsusuri ng Estadistika ng mga Espekto at Dami ng Optical-Electrical Hybrid Cables sa 110 kV Side

Batay sa double-busbar wiring mode sa 110 kV side at ang paggamit ng GIS equipment para sa pagsasaliksik, mayroong single-set configuration sa integrated device ng intelligent terminal merging unit para sa 110 kV power line at sectionalization; mayroong double-set configuration sa integrated device ng intelligent terminal merging unit para sa 110 kV main transformer incoming line. Ang dalawang bus voltage merging units ay nakainstal sa intelligent control positions ng busbar equipment.

Ang sumusunod ay pangunahing kumuha ng 110 kV line bay bilang halimbawa. Sa pamamagitan ng sentral na pagsusuri ng dami ng optical cables at cables sa pagitan ng intelligent control cabinet at secondary equipment, ang mga espekto at dami ng optical-electrical hybrid cables sa 110 kV side ay inorganize at sinuri.

Table 1 Statistics of cable and optical cable coefficients in 110-kilovolt line intervals

Tulad ng ipinapakita sa Table 1, sa pamamagitan ng sentral na pagbilang ng bilang ng optical fiber cores at cable cores mula sa process layer hanggang sa bay layer sa 110 kV line bay, at comprehensive na pag-consider ng maximum demand at actual spare cores, ang prefabricated optical - electrical hybrid cable na binubuo ng isang 12 - core optical fiber plus 6×1.5 - sized copper wires ay pinili para sa outgoing line at sectionalization bays. Ayon sa dual - configuration ng main substation, dalawang prefabricated optical - electrical hybrid cables, bawat isa na binubuo ng 12 - core optical fibers plus 6×1.5 - sized copper wires, ay pinili para sa main intelligent control cabinet sa 110 kV side.

(2) Pagsusuri ng Estadistika ng mga Espekto at Dami ng Optical - Electrical Hybrid Cables sa 220 kV Side

Batay sa double - busbar wiring mode sa 220 kV side at ang paggamit ng GIS (Geographic Information System) equipment, ang mga intelligent terminals at merging units ay uniform na inilagay sa intelligent control cabinet. Ang pagsasaliksik sa configuration ng process layer at bay layer ay isinagawa gamit ang dual - configuration method.

Ang sumusunod ay pangunahing kumuha ng 220 kV line bay bilang tiyak na halimbawa. Sa pamamagitan ng statistical na pagsusuri ng dami ng optical cables at cables mula sa intelligent control cabinet hanggang sa secondary equipment room, ang aktwal na mga espekto at dami ng 220 kV optical - electrical hybrid cables ay inorganize at inilista.

Sa pag-consider ng dual - configuration sa 220 kV side, ang bilang ng cable cores at optical fiber cores ng pangalawang cable at ang kanyang configuration ay pareho sa unang cable. Ang tiyak na nilalaman ay ipinapakita sa Table 2. Sa pamamagitan ng statistical na pagsusuri ng bilang ng cable cores at optical fiber cores mula sa process layer hanggang sa bay layer sa 220 kV line bay, at systematic na pag-consider ng maximum demand at spare cores, bawat intelligent control cabinet ay maaaring gamitin ang dalawang prefabricated optical - electrical hybrid cables na may specification ng 24 - core optical fibers plus 6×1.5 copper wires.

(3) Data Aggregation at Pagsusuri ng Aplikasyon ng Optical - Electrical Hybrid Cables sa Intelligent Substations

Batay sa data mula sa nabanggit na statistical process, ang pagsusuri ay nagpapakita na sa termino ng mga espekto, ang mga prefabricated optical - electrical hybrid cables na ginagamit sa loob ng intelligent substations ay maaaring i-optimize sa 24 - core optical cables + 6 - core cables at 12 - core optical cables + 6 - core cables.

Ang bilang ng cables mula sa intelligent control cabinets sa bawat side ng 220 kV at main substations hanggang sa secondary equipment room ay maaaring iminimize sa dalawa, at ang bilang ng cables mula sa intelligent control cabinet sa 110 kV side hanggang sa secondary equipment room ay maaaring iminimize sa isa.

Bilang ang cost ng mga sangkap ng kagamitan sa investment process ay patuloy na bumababa, ang serye ng indirect economic benefits ay ginenera, gaya ng sumusunod:

• Ang process - oriented at streamlined levels ng cable component assembly ay mas mataas, at ang epektibidad ng trabaho sa proseso ng konstruksyon ay mas mataas. Ito ay maaaring makamit ang pinakamataas na savings sa labor at engineering time at mabawasan ang cost ng on - site installation at konstruksyon.

• Matapos ang paggamit ng prefabricated cables, ito ay tiyak na maaaring mapataas ang antas ng standardization ng mga user, mabawasan ang variety at dami ng mga sangkap, reasonable na irelease ang occupancy ng original inventory ng mga user, at mabawasan ang cost ng pagmamanage.

• Ito ay mababawasan ang workload sa huling operasyon at maintenance process, may mas magandang green at environmental protection performance, at mas angkop sa pangkalahatang pangangailangan ng konstruksyon ng "two - type and one - standardization" substations.

Table 2 Statistics of Cable Cores and optical cable Cores in 220-kilovolt line intervals

4. Conclusion

Sa kabuuan, ang aplikasyon ng prefabricated cables sa intelligent substations ay may layuning makamit ang standardized at regulated connections para sa optical cables at cables sa pagitan ng primary at secondary equipment, at sa pagitan ng secondary equipment. Ito ay tiyak na maaaring mapataas ang epektibidad at kalidad ng proseso ng secondary equipment sa yugto ng konstruksyon.

Ang artikulong ito ay pangunahing nagsisiyasat sa scope ng aplikasyon at mga katangian ng teknolohiya ng prefabricated optical - electrical hybrid cables. Ito ay nagsisiyasat at nagsusuri ng tiyak na aplikasyon ng optical - electrical hybrid cables sa 220 kV intelligent substations, at inorganize at sinuri ang ilang karaniwang standard interfaces ng hybrid cables na ginagamit sa 220 kV substations.

Ang paggamit ng prefabricated optical - electrical hybrid cables ay maaaring organically integrate ang cables at optical cables. Ito ay tiyak na maaaring mabawasan ang laying workload sa lugar ng konstruksyon, mabawasan ang cross - sectional size ng cable trenches at ang aktwal na occupied area, at epektibong mabawasan ang project cost sa buong cycle ng proyekto ng intelligent substations.

Ang nilalaman ng pagsasaliksik sa artikulong ito ay pangunahing nakatuon sa kung paano gamitin ang optical-electrical hybrid cables upang palitan ang prefabricated optical cables para sa koneksyon ng secondary equipment sa pagitan ng switchboards sa iba't ibang lugar at sa mga lugar tulad ng across rooms.