Forskning på bruk av forhåndsmonterte optisk-elektriske hybridkabler i smarte transformasjonsstasjoner

For å forbedre effektiviteten og effekten av konstruksjonsfasen på en fornuftig måte, dype anvendelse av ulike designresultater i anvendelsesfasen, fremme konseptet om full levetidsforvaltning, komprehensivt anvende ulike nye moderne teknologier, etablere et enhetlig og sentralt grensesnitt for utstyrshåndtering, og forbedre effektiviteten av intensiv ingeniøring i design- og byggefaser, har Statkraft startet med å implementere standardisert distribusjon av understationsdesign og -bygging.

Et av de hovedmålene er å standardisere parametrene og grensesnittstandardene for utstyr, slik at primærutstyr kan kobles til sekundærutstyr, og sekundærutstyr kan kobles sammen på en standardisert måte. Dette sikrer at sekundærforkobling er plug-and-play, gir mer bekvemme tjenester for oppgaver som anskaffelse av utstyr, drift og vedlikehold, og ingeniørdesign, samtidig som det fornuftig reduserer konstruksjonstiden. Basert på dette, er det gjort dypgående forskning og analyse på bruken av forhåndsmonterte optisk-elektriske hybridkabler i intelligente understasjoner, noe som har ekstremt viktig praktisk betydning i den nåværende situasjonen.

1. Analyse av anvendelsesområdet for forhåndsmonterte optisk-elektriske hybridkabler i anvendelsesfasen

I det moderne kontekstet kan kablingsmetodene brukt for terminalblokker i tradisjonelle skrukkabler og fiberdistribusjonsbokser i understasjoner under koblingsprosessen ikke lenger møte de nye kravene til forhåndsmonterte understasjoner i installasjons- og driftsfaser. Samtidig, under konstruksjonen av intelligente understasjoner, da oppgaver som kabling og fiberkabling på stedet, kretskobling, og kretstesting er nødvendige når man kobler kabler og fiberkabler inne i skapene, er konstruksjonstiden relativt lang.

Dette fører ikke bare til lav konstruksjoneffektivitet og relativt lav pålitelighet, men også til visse forskjeller i plassering, installasjon, og kablingsmetoder for koblingsenheter inne i hvert skap. Derfor er bruk av prosess-teknologier under konstruksjonsfasen ekstremt vanskelig, noe som usynlig øker arbeidskostnadene i vedlikeholdsfasen og fører til generelt lav arbeidseffektivitet i konstruksjonstesting og senere vedlikeholdsfaser.

Gitt denne situasjonen, betraktet samlet, kan bruken av forhåndsmonterte optisk-elektriske hybridkabler, som har fordeler som rask inn- og utkobling, lang levetid, lav tetthet, liten størrelse, og høy pålitelighet, bedre møte de nye kravene til utstyr i intelligente understasjoner for plug-and-play funksjonalitet i det nye tidsaldret.

Forskning på bruk av forhåndsmonterte optisk-elektriske hybridkabler i intelligente understasjoner

Generelt er forhåndsmonterte kabler egnet for posisjonene mellom hovedkroppen av høyspenningsprimærutstyr og intelligente kontrollskap. For intelligente understasjoner som bruker GIS (Geografisk Informasjonssystem) utstyr, kan dobbeltsidede forhåndsmonterte kabler velges for koblinger mellom sirkuitbrytere inne i GIS-hovedkroppen og intelligente kontrollskap, mellom skillebrytere og intelligente kontrollskap, mellom jordkontaktkasse og intelligente kontrollskap, og mellom hovedtransformatorterminalskap og intelligente kontrollskap for hovedtransformator.

Angående koblingsmetoden på begge ender, kan flykapplag Kobbelass velges for kobling, og forhåndsmonterte matchende sokkeler kan brukes på begge ender. Deretter kan en rimelig konfigurasjon utføres etter prinsippene for å separere dobbeltløkkekrefter, sterke og svake strømmer, og veksel- og likestrømmer. Etter bruken av forhåndsmonterte kabler, vil prosessnivået for komponenter inne i utstyret under montering bli forbedret. Dette kan ikke bare spare plassen inne i skrukkablene, men også muliggjøre mer bekvem, rask, og effektiv installasjon på byggestedet.Når intelligente kontrollskap utstyr kobles til ulike nivåenheter som nettverksanalyseinstrumenter, feiloscilloskop-enheter, hovedtransformatorbeskyttelsesenheter, linje-måling og -kontrollenheter, og linje-beskyttelsesenheter, blir hovedsakelig fibrekabler brukt. Imidlertid er konstruksjonsprosessen brukt for installasjon av vanlige fibrekabler mer kompleks enn kablers, og kravene til installasjonsmiljøet under fiberfusjon er ekstremt høye. Derfor kan forhåndsmonterte fibrekabler med forhåndsmonterte koblinger i fabrikken velges. Under lokal konstruksjon, kan en fusjonsfri koblingsmetode brukes, som kan minimere optisk demping og tap under konstruksjonen av fiberfusjonspoeng og forbedre påliteligheten og stabiliteten i fiberloop under kobling.

2. Analyse av tekniske kjennetegn for forhåndsmonterte optisk-elektriske hybridkabler

Optisk-elektriske hybridkabler er kabler som inkluderer isolerte ledere innenfor strukturen til fibrekabler, der strømoverføring kobbertråder og fibrefiber kombineres i én. Siden strømoverføring og fibrekabeloverføring tilhører to helt forskjellige overføringsmetoder, vil det ikke være noen forstyrrelser mellom dem under overføringsprosessen. Optisk-elektriske hybridkabler har ikke bare egenskapene til vanlige fibrekabler, men overholder også relevante standarder og spesifikasjoner for lavspenningskableoverføring. De kan samtidig løse problemene som eksisterer i overføringen av optiske og elektriske signaler fra utstyr.

Hvad angår fordelene med optisk-elektriske hybridkabler, har de egenskapene av å ta lite plass, være lettvekt, og ha liten ytre diameter. I de fleste tilfeller i fortid, problemer som tidligere kreverte bruk av flere kabler og fibrekabler for å løse sammen, kan nå fornuftig løses ved bare å bruke en hybridkabel. Samtidig har bruken av optisk-elektriske hybridkabler også følgende fordeler:

• Under overføringsprosessen, kan den tilby flere forskjellige typer overførings-teknologier samtidig. Utstyret har sterk utvidbarhet og god tilpasning under bruk, og produktet har en relativt bred dekningsområde i henhold til anvendelighet.

• I henhold til anvendelsesprestanda, har den fremragende motstandsdyktighet mot intern trykk og bøybarhet, med relativt høy overlegenhet og relativt høyt nivå av bekvemhet under konstruksjon.

• Kunder trenger ikke å bruke overdrevent kostnader under anskaffelsesprosessen, og kostnaden under konstruksjon er relativt lav.

Siden hybridkabelen er av forhåndsmontert type, er det nødvendig å beregne og forutsi den faktiske leggelengden av forhåndsmonterte fibrekabler nøyaktig i den opprinnelige designfasen for å unngå situasjoner hvor lengden ikke oppfyller standard eller overskrider standarden så mye som mulig. Nå kan utstyrprodusenter tilby forhåndsmonterte optisk-elektriske hybridkabler. Tilpassningsområdet for antall kjerner i fibrekabelen er omtrent 6 til 48 kjerner, og det kan velges som multimodal eller enkelmodal. Typer rusting er mestent kupfer eller korrigert aluminium. Lengden kan forhåndsmonteres, og ulike typer elektriske koblinger eller fiberoptiske koblinger kan velges for koblingen på begge ender.

Ved valg av fordelingsramme, anbefales det å bruke modulær optisk-elektrisk hybridfordelingsramme, som kan konfigurere forholdet mellom fibrefiber og kobber fleksibelt og vitenskapelig ifølge de ulike forskjellene i brukerutstyrportene, maksimalt tilfredsstiller ulike krav i strømforsyning administrasjonsprosess.

Ifølge kjennetegnene til optisk-elektriske hybridkabler, i en intelligent understation, kan intelligente sluttpunkter for hver cellevane uniformt kombineres til strømnedsatt alarm-signaler og enhetsfibersignaler, og sendes til cellevane beskyttelse, måling og kontrollutstyr ved hjelp av samme type optisk-elektriske hybridkabler. Når AC- og DC-strømforsyninger kobles fra AC- og DC-fordelingspanelene i skrukkabelfabrikken, kan kablingen brukt for å koble utstyr på tvers av ulike etasjer og lokasjoner uniformt forenkles til optisk-elektriske hybridkabler, hvilket muliggjør realiseringen av ideen om at alle kontrollsignaler for en typisk cellevane kobles ved hjelp av én kabel.

3. Spesifikk case-analyse av bruk av forhåndsmonterte optisk-elektriske hybridkabler

Denne artikkelen tar typiske celler på 110 kV- og 220 kV-siden av en bestemt intelligent understation som hovedtilfellene. Ved å sammenligne de spesifikke situasjonene for bruk av forhåndsmonterte optisk-elektriske hybridkabler, utledes hovedkjennetegnene for bruken av forhåndsmonterte optisk-elektriske hybridkabler som følger:

(1) Statistisk analyse av spesifikasjoner og mengder av optisk-elektriske hybridkabler på 110 kV-siden

Basert på dobbel busbar-konfigurasjon på 110 kV-siden og bruk av GIS-utstyr for forskning, er det en enkeltsett konfigurasjon i integrert enhet for intelligent terminalslaggingsenhet for 110 kV strømlinje og sektionering; det er en dobbeltsett konfigurasjon i integrert enhet for intelligent terminalslaggingsenhet for 110 kV hovedtransformator inngangslinje. To busstrøm slaggingsenheter er installert i intelligente kontrolleringsposisjoner for busutstyr.

Det følgende tar hovedsakelig 110 kV linje-cellen som eksempel. Ved å analysere mengden av fibrekabler og kabler mellom intelligent kontrollskap og sekundært utstyr sentralt, sorterer og analyserer spesifikasjonene og mengdene av optisk-elektriske hybridkabler på 110 kV-siden.

Tabell 1 Statistikk over kabel- og fibrekabelkoeffisienter i 110-kilovolt linjeintervaller

Som vist i Tabell 1, ved å sentralt telle antallet av fiberekjerner og kabelkjerner fra prosesslaget til cellenlaget i 110 kV linje-cellen, og å vurdere maksimalt behov og faktisk reservkjerner, velges en forhåndsmontert optisk-elektrisk hybridkabel sammensatt av en 12-kjerne fiberkabel pluss 6×1.5-størrelses kobbertråder for utgående linje og sektioneringsceller. Ifølge dobbeltkonfigurasjonen av hovedunderstasjon, velges to forhåndsmonterte optisk-elektriske hybridkabler, hver sammensatt av 12-kjerne fibrekabler pluss 6×1.5-størrelses kobbertråder, for hovedintelligent kontrollskap på 110 kV-siden.

(2) Statistisk analyse av spesifikasjoner og mengder av optisk-elektriske hybridkabler på 220 kV-siden

Basert på dobbel busbar-konfigurasjon på 220 kV-siden og bruk av GIS (Geografisk informasjonssystem) utstyr, er intelligente sluttpunkter og slaggingsenheter uniformt plassert i intelligent kontrollskap. Forskningen på konfigurasjonen av prosesslaget og cellenlaget utføres ved hjelp av en dobbeltkonfigurasjonsmetode.

Det følgende tar hovedsakelig 220 kV linje-cellen som et spesifikt eksempel. Ved å statistisk analysere mengden av fibrekabler og kabler fra intelligent kontrollskap til sekundært utstyrrom, sorteres og summeres de faktiske spesifikasjonene og mengdene av 220 kV optisk-elektriske hybridkabler.

Med tanke på dobbeltkonfigurasjonen på 220 kV-siden, er antallet av kabelkjerner og fibrekjerner av den andre kabelen og dens konfigurasjon den samme som den første kabelen. Det spesifikke innholdet vises i Tabell 2. Ved å statistisk analysere antallet av kabelkjerner og fibrekjerner fra prosesslaget til cellenlaget i 220 kV linje-cellen, og systematisk vurdere maksimalt behov og reservkjerner, kan hvert intelligente kontrollskap bruke to forhåndsmonterte optisk-elektriske hybridkabler med spesifikasjonen 24-kjerne fibrekabler pluss 6×1.5 kobbertråder.

(3) Dataaggregering og analyse av bruk av optisk-elektriske hybridkabler i intelligente understasjoner

Basert på data fra den nevnte statistiske prosessen, viser analysen at i henhold til spesifikasjoner, kan forhåndsmonterte optisk-elektriske hybridkabler brukt inne i intelligente understasjoner optimaliseres til 24-kjerne fibrekabler + 6-kjerne kabler og 12-kjerne fibrekabler + 6-kjerne kabler.

Antallet av kabler fra intelligente kontrollskap på hver side av 220 kV og hovedunderstasjon til sekundært utstyrrom kan minimeres til to, og antallet av kabler fra intelligent kontrollskap på 110 kV-siden til sekundært utstyrrom kan minimeres til en.

Som kostnaden av utstyrsmaterialer i investeringsprosessen fortsetter å synke, genereres en rekke indirekte økonomiske fordeler, som følger:

• Prosessbasert og strømlinet nivå av kabelkomponentmontering er høyere, og arbeidseffektiviteten i konstruksjonsprosessen er høyere. Dette kan maksimere besparelsen av arbeid og ingeniørtid, og redusere kostnaden av lokal installasjon og konstruksjon.

• Etter å ha brukt forhåndsmonterte kabler, kan det spesifikt forbedre standardiseringsnivået hos brukere, redusere antall og mengde materialer, frigi opptaket av den opprinnelige lagerbeholdningen til brukerne på en fornuftig måte, og redusere kostnaden av forvaltning.

• Det reduserer arbeidsmengden i senere operasjons- og vedlikeholdsfase, har bedre grønn og miljømessig prestanda, og er mer i tråd med det overordnede kravet til bygging av "to-type og en-standardisering" understasjoner.

Tabell 2 Statistikk over kabelkjerner og fibrekabelkjerner i 220-kilovolt linjeintervaller

4. Konklusjon

Sammenfattet, har bruken av forhåndsmonterte kabler i intelligente understasjoner som mål å oppnå standardiserte og regulerte koblinger for fibrekabler og kabler mellom primær- og sekundærutstyr, samt blant sekundærutstyr. Dette kan spesifikt forbedre konstruksjoneffektiviteten og prosesskvaliteten av sekundærutstyr under konstruksjonsfasen.

Denne artikkelen har hovedsakelig diskutert anvendelsesområdet og tekniske kjennetegnene til forhåndsmonterte optisk-elektriske hybridkabler. Den har studert og analysert den spesifikke bruken av optisk-elektriske hybridkabler i 220 kV intelligente understasjoner, og summer og analysert flere vanlige standardgrensesnitt for hybridkabler brukt i 220 kV understasjoner.

Bruken av forhåndsmonterte optisk-elektriske hybridkabler kan organisere integrere kabler og fibrekabler. Den kan spesifikt redusere leggearbeidet på byggestedet, redusere tværsnittet av kabelgrøfter og den faktiske opptakte areal, og effektivt kutte prosjektkosten gjennom hele prosjektsyklusen for intelligente understasjoner.

Forskningsinnholdet i denne artikkelen fokuserer hovedsakelig på hvordan man kan bruke optisk-elektriske hybridkabler for å erstatte forhåndsmonterte fibrekabler for å koble sekundærutstyr mellom skrukkabler på tvers av ulike lokasjoner og i områder som tversområder.