Onderzoek naar de toepassing van prefab hybride optische en elektrische kabels in slimme substations
Momenteel werkt State Grid Corporation of China aan de implementatie van de ontwerp- en bouwfase van onderstations in een gestandaardiseerde distributiemodus. Dit om de efficiëntie en effectiviteit van de bouwfase te verhogen, diverse ontwerpresultaten diep in de toepassingsfase toe te passen, het concept van levenscyclusbeheer te bevorderen, verschillende moderne technologieën volledig toe te passen, een geünificeerde en gecentraliseerde beheersinterface voor apparatuur op te zetten, en de efficiëntie van intensieve projecten in de ontwerp- en bouwfases te verbeteren.
Een van de belangrijkste doelen is het standaardiseren van de parameters en interfacestandaarden van apparatuur, waardoor primaire apparatuur kan worden aangesloten op secundaire apparatuur, en secundaire apparatuur op elkaar, op een gestandaardiseerde manier. Dit zorgt ervoor dat secundaire bedrading plug-and-play is, wat meer gemakkelijke diensten biedt voor taken zoals apparatuurbodding, bedrijfsvoering en -onderhoud, en ingenieursontwerp, terwijl het ook redelijk de bouwtijd verkort. Op basis hiervan wordt in slimme onderstations uitgebreid onderzoek en analyse verricht naar de toepassing van geprefabriceerde optisch-elektrische hybride kabels, wat in de huidige situatie uiterst belangrijke praktische betekenis heeft.
1. Analyse van het toepassingsbereik van geprefabriceerde optisch-elektrische hybride kabels in de toepassingsfase
In de moderne context kunnen de bedradingstechnieken die tijdens het aansluitproces worden gebruikt voor de terminalblokken in traditionele schakelborden en vezeldoorslagkasten in onderstations niet langer voldoen aan de nieuwe eisen van geprefabriceerde onderstations in de installatie- en bedrijfsfasen. Tegelijkertijd, tijdens de bouw van slimme onderstations, zijn er taken zoals het plaatsen van kabels en glasvezels ter plaatse, circuits aansluiten en circuits debuggen nodig bij het aansluiten van de kabels en glasvezels binnen de kasten, waardoor de bouwtijd relatief lang is.
Dit leidt niet alleen tot een lage constructie-efficiëntie en relatief lage betrouwbaarheid, maar resulteert ook in bepaalde verschillen in de plaatsing, installatie en bedradingstechnieken van de aansluitapparatuur binnen elke kast. Daarom is de toepassing van procesmethoden tijdens de bouwfase extreem moeilijk, wat onzichtbaar de werklast in de onderhoudsfase vergroot en leidt tot over het algemeen lage arbeidsproductiviteit in de bouwdebugging- en latere onderhoudsfases.
Gezien deze situatie, met een overwegend oog, kan de toepassing van geprefabriceerde optisch-elektrische hybride kabels, die de voordelen hebben van snelle aansluiting en loskoppeling, lange levensduur, lage dichtheid, kleine afmetingen en hoge betrouwbaarheid, beter voldoen aan de nieuwe eisen van apparatuur in slimme onderstations voor plug-and-play functionaliteit in het nieuwe tijdperk.
Onderzoek naar de toepassing van geprefabriceerde optisch-elektrische hybride kabels in slimme onderstations
Over het algemeen zijn geprefabriceerde kabels geschikt voor de posities tussen het hoofdlichaam van hoogspanningsprimaire apparatuur en intelligente controlekasten. Voor slimme onderstations die gebruik maken van GIS (Geografisch Informatiesysteem) apparatuur, kunnen dubbelzijdige geprefabriceerde kabels worden gekozen voor de aansluitingen tussen de circuitbrekers binnen het GIS-hoofdlichaam en de intelligente controlekasten, tussen de afschuifschakelaars en de intelligente controlekasten, tussen de aardingsschakelaars en de intelligente controlekasten, en tussen de hoofdtransformatorterminaldozen en de intelligente controlekasten van de hoofdtransformator.
Wat de aansluitmethode aan beide einden betreft, kunnen luchtvaartplugconnectoren worden gekozen voor de aansluiting, en geprefabriceerde passende stopcontacten kunnen aan beide einden worden gebruikt. Vervolgens kan, volgens de principes van het scheiden van dubbele lussen, het scheiden van sterk en zwak stroom, en het scheiden van wissel- en gelijkstroom, een redelijke configuratie worden uitgevoerd. Na de toepassing van geprefabriceerde kabels zal het processiveau van de componenten binnen het apparaat tijdens de assemblage worden verhoogd. Dit kan niet alleen ruimte binnen de schakelborden besparen, maar ook een gemakkelijker, snellere en efficiëntere installatie op de bouwplaats mogelijk maken.
Wanneer intelligente controlekastapparatuur wordt aangesloten op verschillende baan-niveaudispositieven zoals netwerkanalyse-instrumenten, foutoscillografische apparatuur, hoofdtransformatorbeschermingsapparatuur, lijnmeet- en regelapparatuur, en lijnbeschermingsapparatuur, worden voornamelijk glasvezels gebruikt. Echter, het constructieproces dat wordt gebruikt voor de installatie van gewone glasvezels is complexer dan dat van kabels, en de eisen voor de installatieomgeving tijdens de vezelfusie zijn extreem hoog. Daarom kunnen geprefabriceerde glasvezels met geprefabriceerde connectoren in de fabriek worden gekozen. Tijdens de bouw ter plaatse kan een fusievrije aansluitmethode worden gebruikt, wat de optische verminderings- en verlieswaarden tijdens de constructie van vezelfusiepunten minimaal kan houden en de betrouwbaarheid en stabiliteit van de vezeloptische lus tijdens de aansluiting kan verbeteren.
2. Analyse van de technische kenmerken van geprefabriceerde optisch-elektrische hybride kabels
Optisch-elektrische hybride kabels zijn kabels die geïsoleerde geleiders in de structuur van glasvezels integreren, elektriciteitsvoerende koperdraden en glasvezels in één. Aangezien elektriciteitsvoerende en glasvezeltransmissie behoren tot twee volledig verschillende soorten transmissiemethoden, zal er geen interferentie tussen hen bestaan tijdens het transmissieproces. Optisch-elektrische hybride kabels bezitten niet alleen de kenmerken van gewone glasvezels, maar voldoen ook aan de relevante normen en specificaties voor laagspanningselectriciteitsvoerende kabels. Ze kunnen tegelijkertijd de problemen aanpakken die bestaan in de transmissie van optische en elektrische signalen van apparatuur.
Met betrekking tot de voordelen van optisch-elektrische hybride kabels, hebben ze de kenmerken van weinig ruimte innemen, lichtgewicht, en klein buitendiameter. In de meeste gevallen in het verleden, problemen die vereisten om meerdere kabels en glasvezels samen op te lossen, kunnen nu redelijk worden aangepakt door slechts één hybride kabel te gebruiken. Tegelijkertijd heeft de toepassing van optisch-elektrische hybride kabels ook de volgende voordelen:
Tijdens het transmissieproces kan het meerdere verschillende soorten transmissietechnologieën tegelijkertijd bieden. Het apparaat heeft sterke uitbreidbaarheid en goede aanpasbaarheid tijdens de toepassing, en het product heeft een relatief breed toepassingsgebied.
Voor wat betreft de toepassingsprestaties, heeft het uitstekende interne drukbestendigheid en buigbaarheid, met relatief hoge superioriteit en een relatief hoog niveau van gemakkelijkheid tijdens de constructie.
Klanten hoeven tijdens het aankoopproces geen excessieve kosten te maken, en de kosten tijdens de constructie zijn relatief laag.
Aangezien de hybride kabel van het geprefabriceerde type is, moet tijdens de initiële ontwerpfase de werkelijke leglengte van de geprefabriceerde optische kabel nauwkeurig worden berekend en voorspeld, om zo veel mogelijk situaties te voorkomen waarin de lengte niet voldoet aan de norm of de norm overschrijdt. Momenteel kunnen apparatuurfabricanten geprefabriceerde optisch-elektrische hybride kabels leveren. Het aanpassingsbereik van het aantal vezels in de kabel varieert ongeveer van 6 tot 48 vezels, en het kan multimodaal of singlemodaal worden geselecteerd. De types bepantsering zijn meestal koper of geribbeld aluminium. De lengte kan vooraf worden geprefabriceerd, en verschillende soorten elektrische of optische connectoren kunnen worden geselecteerd voor de connectoren aan beide einden.
Bij het selecteren van een distributiekast, wordt aanbevolen een modulaire optisch-elektrische hybride distributiekast te gebruiken, die flexibel en wetenschappelijk de verhouding van glasvezels tot koper kan configureren volgens de verschillende verschillen van de gebruikersapparatuurpoorten, om maximaal voldoende aan de verschillende eisen in het energiebeheersproces.
Volgens de kenmerken van optisch-elektrische hybride kabels, in een slim onderstation, kunnen de intelligente eindpunten van elke baan uniform worden samengevoegd tot stroomverliesalarmsignalen en eenheidslichtsignalen, en worden overgebracht naar de baanbescherming, meting en regelapparatuur met dezelfde soort optisch-elektrische hybride kabel. Wanneer de AC- en DC-stroombronnen worden aangesloten van de AC- en DC-distributiepanelen van de schakelinstallatiefabriek, kan de bedrading die wordt gebruikt voor het aansluiten van apparatuur over verschillende verdiepingen en locaties uniform worden vereenvoudigd tot optisch-elektrische hybride kabels, waardoor het idee dat alle controlesignalen van een typische baan worden aangesloten met één kabel kan worden gerealiseerd.
3. Specifieke casestudie-analyse van de toepassing van geprefabriceerde optisch-elektrische hybride kabels
Dit artikel neemt de typische bays aan de 110 kV- en 220 kV-zijden van een bepaald slim onderstation als de hoofdcasussen. Door de specifieke situaties van de toepassing van geprefabriceerde optisch-elektrische hybride kabels te vergelijken, wordt specifiek uiteengezet over de belangrijkste kenmerken van de toepassing van geprefabriceerde optisch-elektrische hybride kabels als volgt:
(1) Statistische analyse van de specificaties en hoeveelheden van optisch-elektrische hybride kabels aan de 110 kV-zijde
Op basis van de dubbele busbarbedrading aan de 110 kV-zijde en het gebruik van GIS-apparatuur voor onderzoek, is er een enkele set configuratie in het geïntegreerde apparaat van de slimme terminaal-verzamelunit voor de 110 kV krachtlijn en segmentatie; er is een dubbele set configuratie in het geïntegreerde apparaat van de slimme terminaal-verzamelunit voor de 110 kV hoofdtransformator ingang. Twee busspanningsverzamelunits zijn geïnstalleerd in de slimme controleposities van de busapparatuur.
Het volgende neemt voornamelijk de 110 kV lijnbaai als voorbeeld. Door centraal de hoeveelheden glasvezels en kabels tussen de slimme controlekast en de secundaire apparatuur te analyseren, worden de specificaties en hoeveelheden van de optisch-elektrische hybride kabels aan de 110 kV-zijde gesorteerd en geanalyseerd.
Tabel 1 Statistiek van kabel- en glasvezelcoëfficiënten in 110-kilovolt lijnintervallen
Zoals getoond in Tabel 1, door centraal het aantal vezelkernen en kabelkernen van de proceslaag naar de baanlaag in de 110 kV lijnbaai te tellen, en rekening te houden met de maximale vraag en de daadwerkelijke reservekernen, wordt een geprefabriceerde optisch-elektrische hybride kabel geselecteerd die bestaat uit één 12-kernige vezel plus 6×1.5-grote koperdraden voor de uitgaande lijn en segmentatiebays. Volgens de dubbele configuratie van het hoofdonderstation worden twee geprefabriceerde optisch-elektrische hybride kabels, elk bestaande uit 12-kernige vezels plus 6×1.5-grote koperdraden, geselecteerd voor de hoofdslimme controlekast aan de 110 kV-zijde.
(2) Statistische analyse van de specificaties en hoeveelheden van optisch-elektrische hybride kabels aan de 220 kV-zijde
Op basis van de dubbele busbarbedrading aan de 220 kV-zijde en het gebruik van GIS (Geografisch Informatiesysteem) apparatuur, zijn de slimme terminals en verzamelunits uniform gerangschikt in de slimme controlekast. Het onderzoek naar de configuratie van de proceslaag en de baanlaag wordt uitgevoerd met behulp van een dubbele configuratiemethode.
Het volgende neemt voornamelijk de 220 kV lijnbaai als specifiek voorbeeld. Door statistisch de hoeveelheden glasvezels en kabels van de slimme controlekast naar de secundaire apparatuurruimte te analyseren, worden de daadwerkelijke specificaties en hoeveelheden van de 220 kV optisch-elektrische hybride kabels gesorteerd en samengevat.
Rekening houdend met de dubbele configuratie aan de 220 kV-zijde, is het aantal kabelkernen en vezelkernen van de tweede kabel en de configuratie hetzelfde als die van de eerste kabel. De specifieke inhoud is weergegeven in Tabel 2. Door statistisch het aantal kabelkernen en vezelkernen van de proceslaag naar de baanlaag in de 220 kV lijnbaai te analyseren, en systematisch rekening te houden met de maximale vraag en de reservekernen, kan elke slimme controlekast twee geprefabriceerde optisch-elektrische hybride kabels met een specificatie van 24-kernige vezels plus 6×1.5 koperdraden gebruiken.
(3) Gegevensaggregatie en -analyse van de toepassing van optisch-elektrische hybride kabels in slimme onderstations
Op basis van de gegevens uit het bovengenoemde statistische proces, laat de analyse zien dat in termen van specificaties, de geprefabriceerde optisch-elektrische hybride kabels die binnen slimme onderstations worden gebruikt, kunnen worden geoptimaliseerd tot 24-kernige vezels + 6-kernige kabels en 12-kernige vezels + 6-kernige kabels.
Het aantal kabels van de slimme controlekasten aan elke zijde van de 220 kV en hoofdonderstations naar de secundaire apparatuurruimte kan worden teruggebracht tot twee, en het aantal kabels van de slimme controlekast aan de 110 kV-zijde naar de secundaire apparatuurruimte kan worden teruggebracht tot één.
Naarmate de kosten van apparatuurmaterialen in het investeringsproces blijven dalen, worden een reeks indirecte economische voordelen gegenereerd, als volgt:
Het procesgerichte en gestroomlijnde niveaus van de kabelcomponenten-assemblage zijn hoger, en de arbeidsproductiviteit in het constructieproces is hoger. Dit kan de arbeids- en ingenieurskosten maximaal besparen en de kosten van de ter plaatse installatie en constructie verlagen.
Na het gebruik van geprefabriceerde kabels, kan het specifiek het standaardisatieniveau van gebruikers verbeteren, de variëteit en hoeveelheid van materialen verlagen, de bezetting van de oorspronkelijke voorraad van gebruikers redelijk vrijgeven, en de beheerskosten verlagen.
Het vermindert de arbeidslast in de latere operatie- en onderhoudsfase, heeft betere groene en milieuvriendelijke prestaties, en voldoet meer aan de algemene eisen van de bouw van "twee-type en een-standaardisatie" onderstations.
Tabel 2 Statistiek van kabelkernen en glasvezelkernen in 220-kilovolt lijnintervallen
4. Conclusie
Samenvattend richt de toepassing van geprefabriceerde kabels in slimme onderstations zich op gestandaardiseerde en gereguleerde aansluitingen voor glasvezels en kabels tussen primaire en secundaire apparatuur, evenals tussen secundaire apparatuur. Dit kan specifiek de constructie-efficiëntie en -kwaliteit van secundaire apparatuur tijdens de constructiefase verhogen.
Dit artikel heeft voornamelijk de toepassingsbereik en technische kenmerken van geprefabriceerde optisch-elektrische hybride kabels besproken. Het heeft de specifieke toepassing van optisch-elektrische hybride kabels in 220 kV slimme onderstations bestudeerd en geanalyseerd, en heeft enkele gangbare standaardinterfaces van hybride kabels die in 220 kV onderstations worden gebruikt, samengevat en geanalyseerd.
Het gebruik van geprefabriceerde optisch-elektrische hybride kabels kan kabels en glasvezels organisch integreren. Het kan specifiek de legwerklast op de bouwplaats verlagen, de doorsnede van kabelgreppels en de daadwerkelijke bezette oppervlakte verkleinen, en de projectkosten effectief verminderen gedurende de hele projectcyclus van slimme onderstations.
De inhoud van dit onderzoek concentreert zich voornamelijk op hoe optisch-elektrische hybride kabels kunnen worden gebruikt om geprefabriceerde optische kabels te vervangen voor het aansluiten van secundaire apparatuur tussen schakelborden op verschillende locaties en in gebieden zoals tussen kamers.
