Ricerca sull'Applicazione di Cavi Ibridi Prefabbricati Ottici ed Elettrici nelle Sottostazioni Intelligenti
Attualmente, al fine di migliorare in modo razionale l'efficienza ed efficacia della fase di costruzione, applicare profondamente vari risultati progettuali nella fase di applicazione, promuovere il concetto di gestione del ciclo di vita completo, applicare in modo complessivo varie nuove tecnologie moderne, stabilire un'interfaccia di gestione dell'equipaggiamento unificata e centralizzata, e migliorare l'efficienza dell'ingegneria intensiva nelle fasi di progettazione e costruzione, la State Grid Corporation of China ha iniziato a implementare la progettazione e costruzione delle sottostazioni in un modo distribuito standardizzato.
Uno degli obiettivi principali è standardizzare i parametri e gli standard di interfaccia dell'equipaggiamento, consentendo all'equipaggiamento primario di essere connesso all'equipaggiamento secondario, e all'equipaggiamento secondario di essere connesso tra loro in modo standardizzato. Questo assicura che il cablaggio secondario sia plug-and-play, fornendo servizi più convenienti per attività come la gara d'appalto, l'operazione e manutenzione, e la progettazione ingegneristica, riducendo allo stesso tempo in modo ragionevole il tempo di costruzione. Basandosi su questo, nelle sottostazioni intelligenti, sono state condotte ricerche e analisi approfondite sull'applicazione dei cavi ibridi ottico-elettrici prefabbricati, il che ha un significato pratico estremamente importante nella situazione attuale.
1. Analisi dell'ambito di applicazione dei cavi ibridi ottico-elettrici prefabbricati nella fase di applicazione
Nel contesto moderno, i metodi di cablaggio utilizzati per i terminali nei pannelli tradizionali e nelle scatole di distribuzione ottica nelle sottostazioni durante il processo di connessione non possono più soddisfare i nuovi requisiti delle sottostazioni prefabbricate nelle fasi di installazione e operazione. Allo stesso tempo, durante la costruzione delle sottostazioni intelligenti, poiché sono richiesti compiti come il cablaggio dei cavi e delle fibre ottiche sul sito, la connessione dei circuiti e il debug dei circuiti quando si connettono i cavi e le fibre ottiche all'interno degli armadi, il periodo di costruzione ingegneristica è relativamente lungo.
Questo non solo porta a una bassa efficienza costruttiva e a una affidabilità relativamente bassa, ma comporta anche determinate differenze nella disposizione, installazione e metodi di cablaggio dei dispositivi di connessione all'interno di ogni armadio. Pertanto, l'applicazione di tecnologie di processo durante la fase di costruzione è estremamente difficile, aumentando invisibilmente il costo del lavoro nella fase di manutenzione e portando a un'efficienza generale del lavoro bassa nelle fasi di debug costruttivo e successiva manutenzione.
Considerando questa situazione, tenendo conto in modo complessivo, l'applicazione di cavi ibridi ottico-elettrici prefabbricati, che presentano i vantaggi di rapido inserimento e rimozione, lunga durata, bassa densità, piccole dimensioni e alta affidabilità, può meglio soddisfare i nuovi requisiti dell'equipaggiamento nelle sottostazioni intelligenti per la funzionalità plug-and-play nell'era nuova.
Ricerca sull'applicazione dei cavi ibridi ottico-elettrici prefabbricati nelle sottostazioni intelligenti
In generale, i cavi prefabbricati sono adatti alle posizioni tra il corpo dell'equipaggiamento primario ad alta tensione e gli armadi di controllo intelligente. Per le sottostazioni intelligenti che utilizzano equipaggiamenti GIS (Sistema di Informazione Geografica), possono essere selezionati cavi prefabbricati a due estremità per le connessioni tra gli interruttori all'interno del corpo principale del GIS e gli armadi di controllo intelligente, tra i disgiuntori e gli armadi di controllo intelligente, tra le scatole meccaniche dello switch di terra e gli armadi di controllo intelligente, e tra le scatole terminale del trasformatore principale e gli armadi di controllo intelligente del trasformatore principale.
Per quanto riguarda il metodo di connessione alle due estremità, possono essere selezionati connettori a presa aeronautica per la connessione, e possono essere utilizzate prese prefabbricate compatibili alle due estremità. Quindi, secondo i principi di separazione dei circuiti dual-loop, separazione di corrente forte e debole, e separazione di corrente AC e DC, può essere effettuata una configurazione ragionevole.Dopo l'applicazione dei cavi prefabbricati, il livello di assemblaggio dei componenti interni all'equipaggiamento sarà migliorato. Ciò non solo risparmierà lo spazio all'interno dei pannelli, ma permetterà anche un'installazione più conveniente, rapida ed efficiente sul sito di costruzione.
Quando l'equipaggiamento degli armadi di controllo intelligente è connesso a vari dispositivi di livello bay come strumenti di analisi di rete, dispositivi di oscillogramma di guasto, dispositivi di protezione del trasformatore principale, dispositivi di misurazione e controllo delle linee, e dispositivi di protezione delle linee, vengono principalmente utilizzate fibre ottiche. Tuttavia, il processo di costruzione utilizzato per l'installazione di cavi ottici normali è più complesso rispetto a quello dei cavi, e i requisiti per l'ambiente di installazione durante la fusione delle fibre ottiche sono estremamente elevati. Pertanto, possono essere selezionati cavi ottici prefabbricati con connettori prefabbricati in fabbrica. Durante la costruzione sul sito, può essere utilizzato un metodo di connessione senza fusione, che può minimizzare l'attenuazione e la perdita ottica durante la costruzione dei punti di fusione delle fibre ottiche e migliorare l'affidabilità e la stabilità del loop di fibre ottiche durante la connessione.
2. Analisi delle caratteristiche tecniche dei cavi ibridi ottico-elettrici prefabbricati
I cavi ibridi ottico-elettrici sono cavi che incorporano conduttori isolati all'interno della struttura dei cavi ottici, integrando i fili di rame per la trasmissione di energia e le fibre ottiche in uno. Poiché la trasmissione di energia e la trasmissione di cavi ottici appartengono a due tipi completamente diversi di metodi di trasmissione, non ci sarà interferenza tra di loro durante il processo di trasmissione. I cavi ibridi ottico-elettrici non solo possiedono le caratteristiche dei cavi ottici normali, ma sono anche conformi agli standard e specifiche pertinenti per la trasmissione di energia a bassa tensione dei cavi. Possono affrontare simultaneamente i problemi esistenti nella trasmissione di segnali ottici ed elettrici dell'equipaggiamento.
In termini dei vantaggi dei cavi ibridi ottico-elettrici, hanno le caratteristiche di occupare poco spazio, essere leggeri e avere un diametro esterno piccolo. In molti casi nel passato, i problemi che richiedevano l'uso di più cavi e fibre ottiche insieme possono ora essere affrontati in modo ragionevole utilizzando semplicemente un cavo ibrido. Allo stesso tempo, l'applicazione dei cavi ibridi ottico-elettrici presenta anche i seguenti vantaggi:
Durante il processo di trasmissione, può fornire contemporaneamente più diversi tipi di tecnologie di trasmissione. L'equipaggiamento ha un'espandibilità forte e una buona adattabilità durante l'applicazione, e il prodotto ha una copertura abbastanza ampia in termini di applicabilità.
In termini di prestazioni applicative, ha un'eccellente resistenza alla pressione interna e flessibilità, con un grado di superiorità e comodità relativamente alto durante la costruzione.
I clienti non devono spendere costi eccessivi durante il processo di acquisto, e il costo durante la costruzione è relativamente basso.
Poiché il cavo ibrido è di tipo prefabbricato, durante la fase di progettazione iniziale, è necessario calcolare e prevedere accuratamente la lunghezza effettiva di stesura del cavo ottico prefabbricato per evitare, il più possibile, situazioni in cui la lunghezza non rispetta lo standard o supera lo standard. Attualmente, i produttori di equipaggiamento possono fornire cavi ibridi ottico-elettrici prefabbricati. La gamma di personalizzazione del numero di fibre nel cavo ottico è approssimativamente da 6 a 48 fibre, e può essere selezionato in multimodo o monomodo. I tipi di corazze sono principalmente in rame o alluminio ondulato. La lunghezza può essere prefabbricata in anticipo, e possono essere selezionati vari tipi di connettori elettrici o ottici per i connettori alle due estremità.
Quando si seleziona un quadro di distribuzione, si consiglia di utilizzare un quadro di distribuzione ibrido ottico-elettrico modulare, che può configurare in modo flessibile e scientifico il rapporto tra fibre ottiche e rame in base alle diverse differenze delle porte dell'equipaggiamento utente, massimizzando la soddisfazione di vari requisiti nel processo di gestione della distribuzione di energia.
Secondo le caratteristiche dei cavi ibridi ottico-elettrici, in una sottostazione intelligente, i terminali intelligenti di ogni bay possono essere uniformemente combinati in segnali di allarme per perdita di energia e segnali ottici unitari, e trasmessi ai dispositivi di protezione, misurazione e controllo del bay utilizzando lo stesso tipo di cavo ibrido ottico-elettrico. Quando le alimentazioni AC e DC sono connesse dai pannelli di distribuzione AC e DC della fabbrica di commutatori, il cablaggio utilizzato per connettere l'equipaggiamento attraverso piani e siti diversi può essere uniformemente semplificato in cavi ibridi ottico-elettrici, rendendo possibile la realizzazione dell'idea che tutti i segnali di controllo di un bay tipico siano connessi utilizzando un unico cavo.
3. Analisi specifica del caso di applicazione dei cavi ibridi ottico-elettrici prefabbricati
Questo articolo prende come principali casi i bay tipici sui lati 110 kV e 220 kV di una certa sottostazione intelligente. Confrontando le situazioni specifiche dell'applicazione dei cavi ibridi ottico-elettrici prefabbricati, elabora specificamente sulle principali caratteristiche dell'applicazione dei cavi ibridi ottico-elettrici prefabbricati come segue:
(1) Analisi statistica delle specifiche e quantità dei cavi ibridi ottico-elettrici sul lato 110 kV
Basandosi sulla modalità di cablaggio a doppia barra sul lato 110 kV e sull'utilizzo di equipaggiamenti GIS per la ricerca, c'è una configurazione singola nell'unità integrata del terminale intelligente per la linea di potenza 110 kV e la sezione; c'è una configurazione doppia nell'unità integrata del terminale intelligente per la linea di ingresso del trasformatore principale 110 kV. Sono installate due unità di fusione di tensione della barra nell'area di controllo intelligente dell'equipaggiamento della barra.
Il seguente prende principalmente come esempio il bay della linea 110 kV. Attraverso l'analisi centrale delle quantità di cavi ottici e cavi tra l'armadio di controllo intelligente e l'equipaggiamento secondario, le specifiche e le quantità dei cavi ibridi ottico-elettrici sul lato 110 kV sono riordinate e analizzate.
Tabella 1 Statistiche dei coefficienti di cavi e cavi ottici negli intervalli di linea 110-kilovolt
Come mostrato nella Tabella 1, attraverso il conteggio centrale del numero di fibre ottiche e cavi dal livello di processo al livello bay nella linea 110 kV, e considerando in modo complessivo la domanda massima e le fibre di riserva effettive, viene selezionato un cavo ibrido ottico-elettrico prefabbricato composto da una fibra ottica a 12 core più fili di rame di dimensioni 6×1,5 per i bays di uscita e sezionamento. Secondo la configurazione doppia della sottostazione principale, vengono selezionati due cavi ibridi ottico-elettrici prefabbricati, ciascuno composto da fibre ottiche a 12 core più fili di rame di dimensioni 6×1,5, per l'armadio di controllo intelligente principale sul lato 110 kV.
(2) Analisi statistica delle specifiche e quantità dei cavi ibridi ottico-elettrici sul lato 220 kV
Basandosi sulla modalità di cablaggio a doppia barra sul lato 220 kV e sull'utilizzo di equipaggiamenti GIS (Sistema di Informazione Geografica), i terminali intelligenti e le unità di fusione sono disposti in modo uniforme nell'armadio di controllo intelligente. La ricerca sulla configurazione del livello di processo e del livello bay viene condotta utilizzando un metodo a doppia configurazione.
Il seguente prende principalmente come esempio specifico il bay della linea 220 kV. Attraverso l'analisi statistica delle quantità di cavi ottici e cavi dall'armadio di controllo intelligente alla stanza dell'equipaggiamento secondario, le specifiche e le quantità effettive dei cavi ibridi ottico-elettrici 220 kV sono riordinate e sommarizzate.
Considerando la configurazione doppia sul lato 220 kV, il numero di core di cavo e di fibre ottiche del secondo cavo e la sua configurazione sono gli stessi del primo cavo. Il contenuto specifico è mostrato nella Tabella 2. Attraverso l'analisi statistica del numero di core di cavo e fibre ottiche dal livello di processo al livello bay nella linea 220 kV, e considerando in modo sistematico la domanda massima e le fibre di riserva, ogni armadio di controllo intelligente può utilizzare due cavi ibridi ottico-elettrici prefabbricati con specifiche di 24 fibre ottiche più 6×1,5 fili di rame.
(3) Aggregazione e analisi dei dati sull'applicazione dei cavi ibridi ottico-elettrici nelle sottostazioni intelligenti
Basandosi sui dati del processo statistico sopra menzionato, l'analisi mostra che in termini di specifiche, i cavi ibridi ottico-elettrici prefabbricati utilizzati all'interno delle sottostazioni intelligenti possono essere ottimizzati in cavi ottici a 24 core + cavi a 6 core e cavi ottici a 12 core + cavi a 6 core.
Il numero di cavi dagli armadi di controllo intelligente su ciascun lato 220 kV e della sottostazione principale alla stanza dell'equipaggiamento secondario può essere minimizzato a due, e il numero di cavi dall'armadio di controllo intelligente sul lato 110 kV alla stanza dell'equipaggiamento secondario può essere minimizzato a uno.
Mentre il costo dei materiali di equipaggiamento nel processo di investimento continua a diminuire, vengono generati una serie di benefici economici indiretti, come segue:
Il livello orientato al processo e la semplificazione dei componenti del cavo sono più alti, e l'efficienza del lavoro nel processo di costruzione è più alta. Ciò può massimizzare il risparmio di manodopera e tempo ingegneristico e ridurre il costo di installazione e costruzione sul sito.
Dopo l'uso di cavi prefabbricati, può specificamente migliorare il livello di standardizzazione degli utenti, ridurre la varietà e la quantità dei materiali, rilasciare in modo ragionevole l'occupazione dell'inventario originale degli utenti, e ridurre il costo di gestione.
Riduce il carico di lavoro nel processo di operazione e manutenzione successivo, ha migliori prestazioni verdi e ambientali, e risponde meglio ai requisiti complessivi della costruzione di sottostazioni "due tipi e una standardizzazione".
Tabella 2 Statistiche dei core di cavo e cavi ottici negli intervalli di linea 220-kilovolt
4. Conclusione
In sintesi, l'applicazione di cavi prefabbricati nelle sottostazioni intelligenti mira a ottenere connessioni standardizzate e regolamentate per i cavi ottici e i cavi tra l'equipaggiamento primario e secondario, nonché tra l'equipaggiamento secondario. Ciò può specificamente migliorare l'efficienza costruttiva e la qualità del processo dell'equipaggiamento secondario durante la fase di costruzione.
Questo articolo ha discusso principalmente l'ambito di applicazione e le caratteristiche tecniche dei cavi ibridi ottico-elettrici prefabbricati. Ha studiato e analizzato l'applicazione specifica dei cavi ibridi ottico-elettrici nelle sottostazioni intelligenti 220 kV, e ha riassunto e analizzato diverse interfacce standard comuni dei cavi ibridi utilizzati nelle sottostazioni 220 kV.
L'uso di cavi ibridi ottico-elettrici prefabbricati può integrare organicamente i cavi e i cavi ottici. Può specificamente ridurre il carico di stesura sul sito di costruzione, ridurre la sezione trasversale delle fosse dei cavi e l'area effettivamente occupata, e tagliare efficacemente il costo del progetto nel ciclo di progetto completo delle sottostazioni intelligenti.
Il contenuto di ricerca in questo articolo si concentra principalmente su come utilizzare i cavi ibridi ottico-elettrici per sostituire i cavi ottici prefabbricati per connettere l'equipaggiamento secondario tra i pannelli in siti diversi e in aree come tra stanze.
