Badania nad zastosowaniem prefabrykowanych hybrydowych kabli optyczno-elektrycznych w inteligentnych stacjach transformatorowych

Obecnie, w celu racjonalnego zwiększenia efektywności i skuteczności etapu budowy inżynieryjnej, głębokiego wykorzystania różnych osiągnięć projektowych w fazie zastosowania, promowania koncepcji zarządzania pełnym cyklem życia, kompleksowego zastosowania nowoczesnych technologii, ustanowienia jednolitego i zcentralizowanego interfejsu zarządzania sprzętem oraz poprawy efektywności intensywnej inżynierii na etapach projektowania i budowy, State Grid Corporation of China rozpoczęła implementację standardyzowanego modelu dystrybucji dla projektowania i budowy podstacji.

Jednym z głównych celów jest standaryzacja parametrów i standardów interfejsów sprzętu, umożliwiająca połączenie sprzętu pierwszego stopnia ze sprzętem drugiego stopnia, a sprzętu drugiego stopnia ze sobą w standardowy sposób. Zapewnia to, że przewody drugiego stopnia są gotowe do podłączenia, co zapewnia bardziej wygodne usługi dla zadań takich jak przetargi na sprzęt, eksploatacja i konserwacja, a także projektowanie inżynieryjne, jednocześnie rozsądnie redukując czas realizacji prac inżynieryjnych. Na tej podstawie, w inteligentnych podstacjach, przeprowadzono szczegółowe badania i analizy dotyczące zastosowania prefabrykowanych kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych, co ma ogromne praktyczne znaczenie w obecnej sytuacji.

1. Analiza zakresu stosowania prefabrykowanych kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych w fazie zastosowania

W nowoczesnym kontekście, metody kablowania terminali w tradycyjnych szafach przełącznikowych i skrzynek rozdzielczych optycznych w podstacjach podczas procesu połączeń nie są już w stanie spełnić nowych wymagań prefabrykowanych podstacji w fazie montażu i eksploatacji. W tym samym czasie, podczas budowy inteligentnych podstacji, ponieważ wymagane są zadania takie jak kablowanie i optyczne połączenia na miejscu, połączenie obwodów i ich testowanie, okres realizacji prac inżynieryjnych jest stosunkowo długi.

To nie tylko prowadzi do niskiej efektywności prac i stosunkowo niskiej niezawodności, ale również powoduje pewne różnice w umieszczeniu, montażu i metodach kablowania urządzeń połączeniowych w każdej szafie. Dlatego też, zastosowanie technologii procesowych podczas etapu budowy jest extremalnie trudne, co niewidocznie zwiększa koszty prac w fazie konserwacji i prowadzi do ogólnie niskiej efektywności prac w fazie testowania i późniejszej konserwacji.

Zważywszy na tę sytuację, biorąc pod uwagę wszystkie aspekty, zastosowanie prefabrykowanych kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych, które mają zalety szybkiego podłączania i odłączania, długiego okresu użytkowania, niskiej gęstości, małych rozmiarów i wysokiej niezawodności, może lepiej odpowiadać nowym wymaganiom sprzętu w inteligentnych podstacjach dotyczącym funkcji plug-and-play w nowej epoce.

Badania nad zastosowaniem prefabrykowanych kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych w inteligentnych podstacjach

Ogólnie rzecz biorąc, prefabrykowane kable są odpowiednie dla pozycji między ciałem sprzętu pierwszego stopnia wysokiego napięcia a inteligentnymi szafami sterowniczymi. Dla inteligentnych podstacji korzystających z sprzętu GIS (System Informacji Geograficznej), można wybrać prefabrykowane kable dwustronne do połączeń między wyłącznikami w ciele głównym GIS a inteligentnymi szafami sterowniczymi, między rozłącznikami a inteligentnymi szafami sterowniczymi, między skrzynkami mechanizmów przestawców ziemnych a inteligentnymi szafami sterowniczymi, oraz między skrzynkami końcowymi głównego transformatora a inteligentnymi szafami sterowniczymi głównego transformatora.

Co do metody połączenia na obu końcach, można wybrać konektory typu aviation plug, a na obu końcach używać prefabrykowanych gniazd pasujących. Następnie, według zasady separacji obwodów podwójnej pętli, separacji silnych i słabych prądów, oraz separacji prądu stałego i zmiennego, można dokonać rozsądnej konfiguracji.Po zastosowaniu prefabrykowanych kabli, poziom procesowy komponentów wewnątrz sprzętu podczas montażu zostanie zwiększony. To nie tylko pozwoli oszczędzić miejsce wewnątrz szaf przełącznikowych, ale również umożliwi bardziej wygodny, szybki i efektywny montaż na miejscu budowy.

Podczas łączenia sprzętu inteligentnych szaf sterowniczych z różnymi urządzeniami poziomu baju, takimi jak urządzenia analizy sieci, urządzenia rejestracji zakłóceń, urządzenia ochrony głównego transformatora, urządzenia pomiaru i sterowania linii, oraz urządzenia ochrony linii, głównie używane są kable optyczne. Jednak proces montażu zwykłych kabli optycznych jest bardziej skomplikowany niż kabli, a wymagania dotyczące środowiska montażu podczas spawania światłowodów są bardzo wysokie. Dlatego można wybrać prefabrykowane kable optyczne z prefabrykowanymi konektorami produkowanymi w fabryce. Podczas montażu na miejscu można użyć metody bezspawowej, co minimalizuje straty optyczne i utraty podczas spawania punktów światłowodowych, zwiększając niezawodność i stabilność pętli światłowodowej podczas połączenia.

2. Analiza cech technicznych prefabrykowanych kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych

Kable hybrydowe optyczno-elektryczne to kable, w których izolowane przewody są wkomponowane w strukturę kabli optycznych, integrując przewody miedziane do przesyłania energii i światłowody w jednym. Ponieważ przesyłanie energii i przesyłanie przez kable optyczne to dwa całkowicie różne rodzaje przesyłania, nie będzie między nimi żadnego zakłócania podczas procesu przesyłania. Kable hybrydowe optyczno-elektryczne nie tylko posiadają cechy zwykłych kabli optycznych, ale także są zgodne z odpowiednimi standardami i specyfikacjami przesyłania energii niskiego napięcia. Mogą one jednocześnie rozwiązać problemy związane z przesyłaniem sygnałów optycznych i elektrycznych sprzętu.

Jeśli chodzi o zalety kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych, posiadają one cechy zajmowania małej przestrzeni, lekkiej wagi i małego średnicowego wymiaru zewnętrznego. W większości przypadków w przeszłości, problemy, które wymagały rozwiązania przy użyciu wielu kabli i kabli optycznych, mogą teraz być rozsądnie rozwiązane za pomocą jednego kabla hybrydowego. W tym samym czasie, zastosowanie kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych ma również następujące zalety:

•  Podczas procesu przesyłania może jednocześnie dostarczać wiele różnych typów technologii przesyłania. Urządzenie ma dużą skalowalność i dobrą adaptacyjność podczas zastosowania, a produkt ma stosunkowo szeroki zakres zastosowania.

•  W kwestii wydajności zastosowania, ma doskonałą odporność na ciśnienie wewnętrzną i giętkość, z relatywnie wysoką wyższością i relatywnie wysokim poziomem wygody podczas montażu.

• Klienci nie muszą ponosić nadmiernych kosztów podczas procesu zakupu, a koszty montażu są relatywnie niskie.

Ponieważ kabel hybrydowy jest prefabrykowany, na etapie początkowego projektowania należy dokładnie obliczyć i przewidzieć rzeczywistą długość ułożenia prefabrykowanego kabla optycznego, aby uniknąć, w miarę możliwości, sytuacji, gdy długość nie spełnia standardu lub przekracza standard. Obecnie producenci sprzętu mogą dostarczać prefabrykowane kablice hybrydowe optyczno-elektryczne. Zakres niestandardowych rdzeni kabli optycznych wynosi około 6 do 48 rdzeni, i mogą być wybierane jako wielomode lub jednomode. Typy pancerzy są najczęściej miedziane lub faliste aluminiowe. Długość może być prefabrykowana z góry, a na końcówkach można wybrać różne typy konektorów elektrycznych lub optycznych.

Podczas wyboru ramy dystrybucyjnej zaleca się użycie modułowej ramy dystrybucyjnej hybrydowej optyczno-elektrycznej, która może elastycznie i naukowo skonfigurować proporcję światłowodów do miedzi w zależności od różnych różnic portów sprzętu użytkownika, maksymalizując zadowolenie z różnych wymagań w procesie zarządzania dystrybucją energii.

Zgodnie z charakterystyką kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych, w inteligentnej podstacji, inteligentne terminale każdego baju mogą być jednolito łączone w sygnały alarmowe utraty zasilania i sygnały optyczne jednostkowe, i przesyłane do sprzętu ochrony, pomiaru i sterowania baju za pomocą tego samego typu kabla hybrydowego optyczno-elektrycznego. Gdy zasilanie prądem przemiennym i stałym jest podłączone od panele dystrybucyjne prądu przemiennego i stałego zakładu przełączników, przewody używane do łączenia sprzętu między różnymi piętrami i lokalizacjami mogą być jednolito uproszczone do kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych, umożliwiając realizację pomysłu, że wszystkie sygnały kontrolne typowego baju są łączone za pomocą jednego kabla.

3. Specyficzna analiza przypadków zastosowania prefabrykowanych kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych

Ten artykuł opiera się na typowych bajach po stronie 110 kV i 220 kV pewnej inteligentnej podstacji jako głównych przypadkach. Przez porównanie konkretnych sytuacji zastosowania prefabrykowanych kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych, szczegółowo opisuje główne cechy zastosowania prefabrykowanych kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych, jak następuje:

(1) Statystyczna analiza specyfikacji i ilości kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych po stronie 110 kV

Na podstawie trybu kablowania dwuszczeblowego po stronie 110 kV i wykorzystania sprzętu GIS do badań, istnieje jedno zestawienie w zintegrowanym urządzeniu inteligentnego terminalu jednostki scalonej dla linii zasilającej 110 kV i sekcjonowania; istnieje podwójne zestawienie w zintegrowanym urządzeniu inteligentnego terminalu jednostki scalonej dla linii wejściowej głównego transformatora 110 kV. Dwie jednostki scalone napięcia busa są zainstalowane w inteligentnych stanowiskach sterowania sprzętem busa.

Następujący przykład dotyczy baju linii 110 kV. Poprzez centralną analizę ilości kabli optycznych i kabli między inteligentną szafą sterowniczą a sprzętem drugiego stopnia, specyfikacje i ilości kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych po stronie 110 kV są uporządkowane i analizowane.

Tabela 1 Statystyka współczynników kabli i kabli optycznych w przedziałach liniowych 110-kilowoltowych

Jak pokazano w Tabeli 1, poprzez centralne liczenie liczby rdzeni światłowodów i kabli od warstwy procesowej do warstwy baju w baju linii 110 kV, oraz kompleksowe rozważenie maksymalnych potrzeb i rzeczywistych rezerwowych rdzeni, wybrano prefabrykowany kabel hybrydowy optyczno-elektryczny składający się z jednego 12-rdzeniowego światłowodu plus 6×1,5-milimetrowe przewody miedziane dla bajów wychodzących i sekcjonowania. Zgodnie z podwójnym zestawieniem głównego podstacji, dla głównej inteligentnej szafy sterowniczej po stronie 110 kV wybrano dwa prefabrykowane kablice hybrydowe optyczno-elektryczne, każdy składający się z 12-rdzeniowych światłowodów plus 6×1,5-milimetrowe przewody miedziane.

(2) Statystyczna analiza specyfikacji i ilości kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych po stronie 220 kV

Na podstawie trybu kablowania dwuszczeblowego po stronie 220 kV i wykorzystania sprzętu GIS (System Informacji Geograficznej), inteligentne terminale i jednostki scalone są jednolito rozmieszczone w inteligentnej szafie sterowniczej. Badania dotyczące konfiguracji warstwy procesowej i warstwy baju są prowadzone metodą podwójnego zestawienia.

Następujący przykład dotyczy baju linii 220 kV. Poprzez statystyczną analizę ilości kabli optycznych i kabli od inteligentnej szafy sterowniczej do pokoju sprzętu drugiego stopnia, rzeczywiste specyfikacje i ilości kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych 220 kV są uporządkowane i podsumowane.

Zważywszy na podwójne zestawienie po stronie 220 kV, liczba rdzeni kabli i światłowodów drugiego kabla oraz jego konfiguracja są takie same jak pierwszego kabla. Konkretna zawartość jest pokazana w Tabeli 2. Poprzez statystyczną analizę liczby rdzeni kabli i światłowodów od warstwy procesowej do warstwy baju w baju linii 220 kV, oraz systematyczne rozważenie maksymalnych potrzeb i rezerwowych rdzeni, każda inteligentna szafa sterownicza może używać dwóch prefabrykowanych kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych o specyfikacji 24-rdzeniowych światłowodów plus 6×1,5-milimetrowe przewody miedziane.

(3) Agregacja i analiza danych dotyczących zastosowania kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych w inteligentnych podstacjach

Na podstawie danych ze wspomnianego wcześniej procesu statystycznego, analiza pokazuje, że pod względem specyfikacji, prefabrykowane kablice hybrydowe optyczno-elektryczne używane wewnątrz inteligentnych podstacji mogą być zoptymalizowane do 24-rdzeniowych kabli optycznych + 6-rdzeniowych kabli i 12-rdzeniowych kabli optycznych + 6-rdzeniowych kabli.

Liczba kabli od inteligentnych szaf sterowniczych po stronie 220 kV i głównych podstacji do pokoju sprzętu drugiego stopnia może być zminimalizowana do dwóch, a liczba kabli od inteligentnej szafy sterowniczej po stronie 110 kV do pokoju sprzętu drugiego stopnia może być zminimalizowana do jednego.

W miarę ciągłego obniżania się kosztów materiałów wytworzonych w procesie inwestycji, powstają szereg pośrednich korzyści ekonomicznych, jak następuje:

• Procesowy i uproszczony poziom montażu komponentów kablowych jest wyższy, a efektywność pracy w procesie montażu jest wyższa. To może maksymalnie oszczędzać pracę i czas inżynieryjny, obniżając koszty instalacji i montażu na miejscu.

• Po zastosowaniu prefabrykowanych kabli, można konkretnie podnieść poziom standaryzacji użytkowników, zmniejszyć różnorodność i ilość materiałów, rozsądnie zwolnić zajętość oryginalnych magazynów użytkowników, obniżając koszty zarządzania.

• Zmniejsza obciążenie pracy w późniejszym procesie eksploatacji i konserwacji, ma lepszą wydajność ekologiczną i bardziej odpowiada ogólnym wymogom budowy "dwóch typów i jednej standaryzacji" podstacji.

Tabela 2 Statystyka rdzeni kabli i kabli optycznych w przedziałach liniowych 220-kilowoltowych

4. Wniosek

Podsumowując, zastosowanie prefabrykowanych kabli w inteligentnych podstacjach ma na celu osiągnięcie standaryzowanych i regulowanych połączeń kabli optycznych i kabli między sprzętem pierwszego i drugiego stopnia, a także między sprzętem drugiego stopnia. Może to konkretnie zwiększyć efektywność i jakość procesu budowy sprzętu drugiego stopnia podczas etapu budowy.

Ten artykuł głównie omawia zakres zastosowania i cechy techniczne prefabrykowanych kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych. Przeprowadzono badania i analizy konkretnego zastosowania kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych w inteligentnych podstacjach 220 kV, oraz podsumowano i przeanalizowano kilka powszechnych standardowych interfejsów kabli hybrydowych używanych w podstacjach 220 kV.

Użycie prefabrykowanych kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych może organicznie zintegrować kablice i kablice optyczne. Może to konkretnie zmniejszyć obciążenie pracy przy układaniu kabli na miejscu budowy, zmniejszyć przekrój rowów kablowych i rzeczywistą zajętą powierzchnię, a także efektywnie obniżyć koszty projektu w całym cyklu projektu inteligentnych podstacji.

Treść badań w tym artykule koncentruje się głównie na tym, jak używać kabli hybrydowych optyczno-elektrycznych do zastąpienia prefabrykowanych kabli optycznych do łączenia sprzętu drugiego stopnia między szafami przełącznikowymi w różnych lokalizacjach i obszarach, takich jak między pomieszczeniami.