Penyelidikan tentang Aplikasi Kabel Hidrid Optik dan Elektrik Prafabrikat dalam Substesen Pintar

Pada masa kini, untuk meningkatkan secara rasional kecekapan dan kesan fasa pembinaan kejuruteraan, mengaplikasikan secara mendalam pelbagai hasil reka bentuk pada fasa aplikasi, menganjurkan konsep pengurusan siklus hayat penuh, mengaplikasikan secara menyeluruh pelbagai teknologi moden baru, membentuk antara muka pengurusan peralatan yang bersatu dan terpusat, dan meningkatkan kecekapan projek kejuruteraan padat dalam fasa reka bentuk dan pembinaan, Syarikat Negara Tenaga telah mula melaksanakan reka bentuk dan pembinaan substesen dalam mod pengedaran piawai.

Salah satu objektif utama adalah untuk menstandardisasi parameter dan standard antara muka peralatan, membolehkan peralatan utama disambungkan kepada peralatan sekunder, dan peralatan sekunder disambungkan antara satu sama lain dengan cara yang piawai. Ini memastikan bahawa kabel sekunder boleh dicolok dan dimainkan, menyediakan perkhidmatan yang lebih mudah untuk tugas-tugas seperti penbidaan peralatan, operasi dan pemeliharaan, dan reka bentuk kejuruteraan, sambil juga mengurangkan secara munasabah tempoh pembinaan kejuruteraan. Berdasarkan ini, dalam substesen pintar, penyelidikan dan analisis mendalam telah dijalankan tentang penggunaan kabel optikal-elektrik hibrid pra-fabrikasi, yang mempunyai kepentingan praktikal yang sangat penting dalam situasi semasa.

1. Analisis Skop Penggunaan Kabel Optikal-Elektrik Hibrid Pra-Fabrikasi pada Fasa Aplikasi

Dalam konteks moden, kaedah-kaedah pengkabelan yang digunakan untuk terminal blok dalam panel switch tradisional dan kotak pengagihan serat optik dalam substesen semasa proses sambungan sudah tidak lagi memenuhi keperluan baru substesen pra-fabrikasi dalam fasa pemasangan dan operasi. Pada masa yang sama, semasa pembinaan substesen pintar, kerana tugas-tugas seperti pengkabelan dan pengkabelan optikal di tapak, sambungan litar, dan pencubaan litar diperlukan semasa menyambungkan kabel dan kabel optikal di dalam rak, tempoh pembinaan kejuruteraan adalah relatif panjang.

Ini bukan sahaja menyebabkan kecekapan pembinaan rendah dan kebolehpercayaan relatif rendah, tetapi juga menghasilkan perbezaan tertentu dalam penempatan, pemasangan, dan kaedah pengkabelan peranti sambungan di dalam setiap rak. Oleh itu, penggunaan teknologi proses semasa fasa pembinaan adalah sangat sukar, yang secara tidak kelihatan meningkatkan kos kerja dalam fasa pemeliharaan dan menyebabkan kecekapan kerja umum rendah dalam fasa pencubaan pembinaan dan pemeliharaan berikutnya.

Mengingat situasi ini, dengan mempertimbangkan secara menyeluruh, penggunaan kabel optikal-elektrik hibrid pra-fabrikasi, yang mempunyai kelebihan seperti cepat dicolok dan dicabut, jangka hayat panjang, ketumpatan rendah, saiz kecil, dan kebolehpercayaan tinggi, dapat lebih baik memenuhi keperluan baru peralatan dalam substesen pintar untuk fungsi plug-and-play di era baru.

Penyelidikan Penggunaan Kabel Optikal-Elektrik Hibrid Pra-Fabrikasi dalam Substesen Pintar

Secara umum, kabel pra-fabrikasi sesuai untuk kedudukan antara badan peralatan utama tekanan tinggi dan kabinet kawalan pintar. Untuk substesen pintar yang menggunakan peralatan Sistem Maklumat Geografi (GIS), kabel pra-fabrikasi dua hujung boleh dipilih untuk sambungan antara pemutus litar di dalam badan GIS dan kabinet kawalan pintar, antara pemutus litar dan kabinet kawalan pintar, antara kotak mekanisme saklar tanah dan kabinet kawalan pintar, dan antara kotak terminal transformer utama dan kabinet kawalan pintar transformer utama.

Untuk kaedah sambungan di kedua-dua hujung, penghubung colokan penerbangan boleh dipilih untuk sambungan, dan soket pra-fabrikasi yang sepadan boleh digunakan di kedua-dua hujung. Kemudian, mengikut prinsip pemisahan litar ganda, pemisahan arus kuat dan lemah, dan pemisahan arus AC dan DC, konfigurasi yang wajar boleh dilakukan.Selepas penggunaan kabel pra-fabrikasi, tahap komponen di dalam peralatan semasa perakitan akan ditingkatkan. Ini bukan sahaja dapat menghemat ruang di dalam panel switch, tetapi juga membolehkan pemasangan yang lebih mudah, cepat, dan efisien di tapak pembinaan.

Apabila peralatan kabinet kawalan pintar disambungkan ke pelbagai peranti aras bay seperti instrumen analisis rangkaian, peranti oscillograph ralat, peranti perlindungan transformer utama, peranti pengukuran dan kawalan laluan, dan peranti perlindungan laluan, kabel optikal digunakan secara utama. Walau bagaimanapun, proses pembinaan yang digunakan untuk pemasangan kabel optikal biasa lebih kompleks daripada kabel, dan keperluan untuk persekitaran pemasangan semasa penyambungan serat optikal sangat tinggi. Oleh itu, kabel optikal pra-fabrikasi dengan penghubung pra-fabrikasi di kilang boleh dipilih. Semasa pembinaan di tapak, kaedah sambungan tanpa penyambungan boleh digunakan, yang dapat mengurangkan pengurangan optikal dan kehilangan semasa pembinaan titik penyambungan serat optikal dan meningkatkan kebolehpercayaan dan kestabilan litar serat optikal semasa sambungan.

2. Analisis Ciri-ciri Teknikal Kabel Optikal-Elektrik Hibrid Pra-Fabrikasi

Kabel optikal-elektrik hibrid adalah kabel yang menggabungkan penghantar terasing dalam struktur kabel optikal, mengintegrasikan wayar tembaga transmisi tenaga dan serat optikal menjadi satu. Kerana transmisi tenaga dan transmisi kabel optikal merupakan dua jenis transmisi yang sepenuhnya berbeza, tidak akan ada gangguan antara mereka semasa proses transmisi. Kabel optikal-elektrik hibrid tidak hanya mempunyai ciri-ciri kabel optikal biasa tetapi juga mematuhi standard dan spesifikasi berkaitan transmisi tenaga rendah kabel. Mereka dapat menangani isu-isu yang wujud dalam transmisi isyarat optikal dan elektrik peralatan secara serentak.

Dari segi kelebihan kabel optikal-elektrik hibrid, mereka mempunyai ciri-ciri menempati ruang kecil, ringan, dan diameter luar kecil. Dalam kebanyakan kes di masa lalu, masalah-masalah yang memerlukan penggunaan beberapa kabel dan kabel optikal untuk diselesaikan bersama-sama kini boleh ditangani secara munasabah hanya dengan menggunakan satu kabel hibrid. Pada masa yang sama, penggunaan kabel optikal-elektrik hibrid juga mempunyai kelebihan berikut:

•  Semasa proses transmisi, ia boleh menyediakan pelbagai jenis teknologi transmisi yang berbeza secara serentak. Peralatan mempunyai keupayaan ekspansi yang kuat dan adaptabiliti yang baik semasa aplikasi, dan produk mempunyai liputan yang relatif luas dari segi kelayakan.

•  Dari segi prestasi aplikasi, ia mempunyai ketahanan tekanan dalaman dan daya lentur yang luar biasa, dengan kelebihan yang relatif tinggi dan tahap kemudahan yang relatif tinggi semasa pembinaan.

• Pelanggan tidak perlu mengeluarkan kos yang berlebihan semasa proses pembelian, dan kos semasa pembinaan adalah relatif rendah.

Oleh kerana kabel hibrid adalah jenis pra-fabrikasi, pada peringkat reka bentuk awal, perlu dikira dan diramalkan dengan tepat panjang sebenar kabel optikal pra-fabrikasi untuk mengelakkan, sejauh mungkin, situasi di mana panjang tidak memenuhi standard atau melebihi standard. Pada masa kini, pengeluar peralatan boleh menyediakan kabel optikal-elektrik hibrid pra-fabrikasi. Rentang penyesuaian bilangan inti dalam kabel optikal adalah kira-kira 6 hingga 48 inti, dan boleh dipilih sebagai multimode atau single mode. Jenis baju besi kebanyakannya tembaga atau aluminium bergelombang. Panjang boleh dibuat pra-fabrikasi, dan pelbagai jenis penghubung elektrik atau optikal boleh dipilih untuk penghubung di kedua-dua hujung.

Apabila memilih rak pengagihan, disarankan untuk menggunakan rak pengagihan optikal-elektrik modular, yang boleh dikonfigurasikan secara fleksibel dan saintifik nisbah serat optikal ke tembaga mengikut perbezaan berbeza port peralatan pengguna, memaksimumkan pemenuhan pelbagai keperluan dalam proses pengurusan pengagihan tenaga.

Berdasarkan ciri-ciri kabel optikal-elektrik hibrid, dalam substesen pintar, terminal pintar setiap bay boleh digabungkan secara seragam menjadi isyarat pengaduan kehilangan tenaga dan isyarat optikal unit, dan dihantar ke peralatan perlindungan, pengukuran, dan kawalan bay menggunakan kabel optikal-elektrik hibrid jenis yang sama. Apabila bekalan tenaga AC dan DC disambungkan dari panel pengagihan AC dan DC pabrik switchgear, pengkabelan yang digunakan untuk menyambungkan peralatan di lantai dan lokasi yang berbeza boleh disederhanakan secara seragam menjadi kabel optikal-elektrik hibrid, membolehkan realisasi idea bahawa semua isyarat kawalan bay tipikal disambungkan menggunakan satu kabel.

3. Analisis Kasus Spesifik Penggunaan Kabel Optikal-Elektrik Hibrid Pra-Fabrikasi

Artikel ini mengambil bay tipikal pada sisi 110 kV dan 220 kV substesen pintar tertentu sebagai kes utama. Dengan membandingkan situasi spesifik penggunaan kabel optikal-elektrik hibrid pra-fabrikasi, ia secara spesifik menguraikan ciri-ciri utama penggunaan kabel optikal-elektrik hibrid pra-fabrikasi berikut:

(1) Analisis Statistik Spesifikasi dan Kuantiti Kabel Optikal-Elektrik Hibrid pada Sisi 110 kV

Berdasarkan mod pengkabelan bus ganda pada sisi 110 kV dan penggunaan peralatan GIS untuk penyelidikan, terdapat konfigurasi set tunggal dalam peranti gabungan unit terminal pintar untuk laluan tenaga 110 kV dan pengseksian; terdapat konfigurasi set ganda dalam peranti gabungan unit terminal pintar untuk laluan masuk transformer utama 110 kV. Dua unit penggabungan voltan bus dipasang di posisi kawalan pintar peralatan bus.

Berikut ini mengambil bay laluan 110 kV sebagai contoh. Dengan menganalisis secara pusat jumlah kabel optikal dan kabel antara kabinet kawalan pintar dan peralatan sekunder, spesifikasi dan kuantiti kabel optikal-elektrik hibrid pada sisi 110 kV disusun dan dianalisis.

Jadual 1 Statistik pekali kabel dan kabel optikal dalam selang laluan 110-kilovolt

Seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1, dengan menghitung secara pusat bilangan inti serat optikal dan inti kabel dari lapisan proses ke lapisan bay dalam bay laluan 110 kV, dan mempertimbangkan secara menyeluruh permintaan maksimum dan inti simpanan sebenar, kabel optikal-elektrik hibrid pra-fabrikasi yang terdiri daripada satu serat optikal 12-inti ditambah 6×1.5-wayar tembaga dipilih untuk bay laluan keluar dan pengseksian. Berdasarkan konfigurasi ganda substation utama, dua kabel optikal-elektrik hibrid pra-fabrikasi, masing-masing terdiri daripada 12-inti serat optikal ditambah 6×1.5-wayar tembaga, dipilih untuk kabinet kawalan pintar utama pada sisi 110 kV.

(2) Analisis Statistik Spesifikasi dan Kuantiti Kabel Optikal-Elektrik Hibrid pada Sisi 220 kV

Berdasarkan mod pengkabelan bus ganda pada sisi 220 kV dan penggunaan peralatan Sistem Maklumat Geografi (GIS), terminal pintar dan unit penggabungan disusun secara seragam dalam kabinet kawalan pintar. Penyelidikan konfigurasi lapisan proses dan lapisan bay dijalankan menggunakan kaedah konfigurasi ganda.

Berikut ini mengambil bay laluan 220 kV sebagai contoh spesifik. Dengan menganalisis secara statistik jumlah kabel optikal dan kabel dari kabinet kawalan pintar ke bilik peralatan sekunder, spesifikasi dan kuantiti sebenar kabel optikal-elektrik hibrid 220 kV disusun dan diringkaskan.

Memandangkan konfigurasi ganda pada sisi 220 kV, bilangan inti kabel dan inti serat optikal kabel kedua dan konfigurasinya adalah sama dengan kabel pertama. Kandungan spesifik ditunjukkan dalam Jadual 2. Dengan menganalisis secara statistik bilangan inti kabel dan inti serat optikal dari lapisan proses ke lapisan bay dalam bay laluan 220 kV, dan mempertimbangkan secara sistematis permintaan maksimum dan inti simpanan, setiap kabinet kawalan pintar boleh menggunakan dua kabel optikal-elektrik hibrid pra-fabrikasi dengan spesifikasi 24-inti serat optikal ditambah 6×1.5-wayar tembaga.

(3) Agregasi Data dan Analisis Penggunaan Kabel Optikal-Elektrik Hibrid dalam Substesen Pintar

Berdasarkan data dari proses statistik yang disebutkan di atas, analisis menunjukkan bahawa dari segi spesifikasi, kabel optikal-elektrik hibrid pra-fabrikasi yang digunakan di dalam substesen pintar boleh dioptimalkan menjadi 24-inti kabel optikal + 6-inti kabel dan 12-inti kabel optikal + 6-inti kabel.

Jumlah kabel dari kabinet kawalan pintar di setiap sisi 220 kV dan substation utama ke bilik peralatan sekunder boleh diminimumkan kepada dua, dan jumlah kabel dari kabinet kawalan pintar pada sisi 110 kV ke bilik peralatan sekunder boleh diminimumkan kepada satu.

Seiring dengan penurunan berterusan kos bahan peralatan dalam proses pelaburan, sejumlah manfaat ekonomi tidak langsung dihasilkan, seperti berikut:

• Tahap proses dan aliran komponen kabel adalah lebih tinggi, dan kecekapan kerja dalam proses pembinaan adalah lebih tinggi. Ini dapat memaksimumkan penghematan tenaga dan masa kejuruteraan, dan mengurangkan kos pemasangan dan pembinaan di tapak.

• Setelah menggunakan kabel pra-fabrikasi, ia dapat secara spesifik meningkatkan tahap standardisasi pengguna, mengurangkan variasi dan kuantiti bahan, merilis secara munasabah pendudukan inventori asal pengguna, dan mengurangkan kos pengurusan.

• Ia mengurangkan beban kerja dalam proses operasi dan pemeliharaan berikutnya, mempunyai prestasi hijau dan perlindungan alam sekitar yang lebih baik, dan lebih sesuai dengan keperluan keseluruhan pembinaan "dua jenis dan satu standardisasi" substesen.

Jadual 2 Statistik Inti Kabel dan Inti Kabel Optikal dalam Selang Laluan 220-kilovolt

4. Kesimpulan

Kesimpulannya, penggunaan kabel pra-fabrikasi dalam substesen pintar bertujuan untuk mencapai sambungan yang diatur dan diperuntukkan untuk kabel optikal dan kabel antara peralatan utama dan sekunder, serta antara peralatan sekunder. Ini dapat secara spesifik meningkatkan kecekapan pembinaan dan kualiti proses peralatan sekunder semasa fasa pembinaan.

Artikel ini telah membincangkan skop penggunaan dan ciri-ciri teknikal kabel optikal-elektrik hibrid pra-fabrikasi. Ia telah mengkaji dan menganalisis penggunaan spesifik kabel optikal-elektrik hibrid dalam substesen pintar 220 kV, dan meringkaskan serta menganalisis beberapa antara muka standard hibrid yang biasa digunakan dalam substesen 220 kV.

Penggunaan kabel optikal-elektrik hibrid pra-fabrikasi boleh mengintegrasikan kabel dan kabel optikal secara organik. Ia dapat secara spesifik mengurangkan beban kerja penggantungan di tapak pembinaan, mengurangkan saiz keratan rentas salur kabel dan kawasan yang sebenarnya diduduki, dan secara berkesan mengurangkan kos projek sepanjang siklus projek substesen pintar.

Kandungan penyelidikan dalam artikel ini terutamanya fokus pada bagaimana menggunakan kabel optikal-elektrik hibrid untuk menggantikan kabel optikal pra-fabrikasi untuk menyambungkan peralatan sekunder antara panel switch di lokasi yang berbeza dan di kawasan seperti di antara bilik.