Исследование применения сборных оптико-электрических гибридных кабелей в умных подстанциях
В настоящее время для рационального повышения эффективности и результативности этапа строительства, глубокого применения различных проектных достижений на этапе использования, продвижения концепции управления полным жизненным циклом, всестороннего применения различных современных технологий, создания единого и централизованного интерфейса управления оборудованием, а также улучшения эффективности интенсивного строительства на этапах проектирования и строительства, Государственная сетевая корпорация Китая начала внедрять стандартизированное распределенное проектирование и строительство подстанций.
Одной из основных целей является стандартизация параметров и интерфейсных стандартов оборудования, что позволяет первичному оборудованию подключаться к вторичному, а вторичному оборудованию — соединяться друг с другом в стандартизированном порядке. Это обеспечивает возможность подключения вторичных проводов методом «вставь и используй», предоставляя более удобные услуги для таких задач, как тендеры на оборудование, эксплуатация и обслуживание, а также проектирование, одновременно разумно сокращая время строительства. На основе этого в интеллектуальных подстанциях были проведены глубокие исследования и анализ применения предварительно изготовленных оптико-электрических гибридных кабелей, что имеет чрезвычайно важное практическое значение в текущих условиях.
1. Анализ применимости предварительно изготовленных оптико-электрических гибридных кабелей на этапе использования
В современном контексте методы прокладки клеммных колодок в традиционных шкафах управления и оптических распределительных коробках подстанций при процессе соединения больше не могут удовлетворить новые требования сборных подстанций на этапах установки и эксплуатации. В то же время, во время строительства интеллектуальных подстанций, так как требуется выполнение задач, таких как прокладка кабелей и оптоволоконных линий на месте, соединение цепей и отладка, период строительства относительно длинный.
Это не только приводит к низкой эффективности строительства и относительно низкой надежности, но и вызывает определенные различия в расположении, установке и методах прокладки соединительных устройств внутри каждого шкафа. Поэтому применение технологических процессов на этапе строительства крайне затруднено, что невидимым образом увеличивает стоимость работ на этапе обслуживания и приводит к общему низкому уровню эффективности работы на этапах отладки строительства и последующего обслуживания.
Учитывая эту ситуацию, комплексно, применение предварительно изготовленных оптико-электрических гибридных кабелей, обладающих преимуществами быстрого подключения и отключения, долговечности, низкой плотности, малых размеров и высокой надежности, может лучше удовлетворять новым требованиям оборудования интеллектуальных подстанций к функции «вставь и используй» в новую эпоху.
Исследование применения предварительно изготовленных оптико-электрических гибридных кабелей в интеллектуальных подстанциях
Обычно предварительно изготовленные кабели подходят для позиций между корпусом высоковольтного первичного оборудования и интеллектуальными контроллерами. Для интеллектуальных подстанций, использующих оборудование GIS (географическая информационная система), можно выбрать двусторонние предварительно изготовленные кабели для соединений между выключателями внутри основного корпуса GIS и интеллектуальными контроллерами, между разъединителями и интеллектуальными контроллерами, между механизмами заземляющих выключателей и интеллектуальными контроллерами, а также между терминальными коробками главного трансформатора и интеллектуальными контроллерами главного трансформатора.
Что касается способа соединения на обоих концах, можно выбрать авиационные разъемы для подключения, а на обоих концах использовать предварительно изготовленные соответствующие розетки. Затем, согласно принципам разделения двухконтурных цепей, разделения мощных и слабых токов, а также разделения переменного и постоянного тока, можно выполнить рациональную конфигурацию. После применения предварительно изготовленных кабелей уровень компонентов внутри оборудования при сборке будет повышен. Это не только сэкономит пространство внутри шкафов управления, но и позволит более удобно, быстро и эффективно выполнять монтаж на строительной площадке.
При подключении оборудования интеллектуальных контроллеров к различным устройствам уровня пролетов, таким как сетевые анализаторы, устройства записи осциллограмм, устройства защиты главного трансформатора, устройства измерения и контроля линий, а также устройства защиты линий, в основном используются оптоволоконные кабели. Однако процесс строительства, используемый для установки обычных оптоволоконных кабелей, более сложен, чем для кабелей, и требования к условиям установки во время сплавления оптоволоконных соединений очень высоки. Поэтому можно выбрать предварительно изготовленные оптоволоконные кабели с заводскими разъемами. Во время строительства на месте можно использовать метод безсплавного соединения, который минимизирует оптическое ослабление и потери при строительстве точек сплавления оптоволокна и повышает надежность и стабильность оптоволоконной цепи при подключении.
2. Анализ технических характеристик предварительно изготовленных оптико-электрических гибридных кабелей
Оптико-электрические гибридные кабели представляют собой кабели, в которых изолированные проводники интегрированы в структуру оптоволоконных кабелей, объединяя медные провода для передачи электроэнергии и оптоволоконные кабели в одно целое. Поскольку передача электроэнергии и передача по оптоволокну относятся к двум совершенно разным типам передачи, между ними не будет никакого взаимного влияния в процессе передачи. Оптико-электрические гибридные кабели не только обладают характеристиками обычных оптоволоконных кабелей, но и соответствуют соответствующим стандартам и нормам для передачи электроэнергии низкого напряжения. Они могут одновременно решать проблемы, существующие при передаче оптических и электрических сигналов оборудования.
Что касается преимуществ оптико-электрических гибридных кабелей, они имеют характеристики малого занимаемого пространства, легкости и малого внешнего диаметра. В большинстве случаев в прошлом проблемы, которые требовали использования нескольких кабелей и оптоволоконных кабелей вместе, теперь могут быть рационально решены с помощью одного гибридного кабеля. Одновременно применение оптико-электрических гибридных кабелей также имеет следующие преимущества:
В процессе передачи они могут одновременно предоставлять несколько различных типов технологий передачи. Оборудование обладает высокой масштабируемостью и хорошей адаптивностью при применении, а продукт имеет относительно широкий охват в плане применимости.
С точки зрения эксплуатационных характеристик, они обладают отличной внутренней прочностью и гибкостью, с относительно высокой степенью превосходства и удобства при строительстве.
Клиентам не нужно тратить чрезмерные средства на этапе закупки, а стоимость строительства относительно низкая.
Поскольку гибридный кабель является предварительно изготовленным, на начальной стадии проектирования необходимо точно рассчитать и предсказать фактическую длину прокладки предварительно изготовленного оптоволоконного кабеля, чтобы, по возможности, избежать ситуаций, когда длина не соответствует стандарту или превышает его. В настоящее время производители оборудования могут предоставить предварительно изготовленные оптико-электрические гибридные кабели. Диапазон настройки числа волокон в оптоволоконном кабеле составляет примерно от 6 до 48 волокон, и можно выбрать многомодовое или одномодовое исполнение. Типы брони в основном медные или гофрированные алюминиевые. Длина может быть предварительно изготовлена, а для разъемов на обоих концах можно выбрать различные типы электрических или оптических разъемов.
При выборе распределительного шкафа рекомендуется использовать модульный оптико-электрический гибридный распределительный шкаф, который может гибко и научно настраивать соотношение оптоволоконных и медных кабелей в соответствии с различиями портов пользовательского оборудования, максимально удовлетворяя различные требования в процессе управления распределением энергии.
С учетом характеристик оптико-электрических гибридных кабелей, в интеллектуальной подстанции сигналы тревоги о потере питания и оптические сигналы каждой ячейки могут быть унифицированы и переданы на защитное, измерительное и управляющее оборудование с использованием одного типа оптико-электрического гибридного кабеля. Когда источники питания переменного и постоянного тока подключаются от панелей распределения переменного и постоянного тока завода-изготовителя, кабели, используемые для соединения оборудования на разных этажах и участках, могут быть унифицированы в оптико-электрические гибридные кабели, что позволяет реализовать идею подключения всех управляющих сигналов типичной ячейки одним кабелем.
3. Конкретный анализ применения предварительно изготовленных оптико-электрических гибридных кабелей
В данной статье в качестве основных примеров рассматриваются типичные ячейки на сторонах 110 кВ и 220 кВ определенной интеллектуальной подстанции. Сравнивая конкретные ситуации применения предварительно изготовленных оптико-электрических гибридных кабелей, подробно описываются основные характеристики их применения следующим образом:
(1) Статистический анализ спецификаций и количества оптико-электрических гибридных кабелей на стороне 110 кВ
На основе двухшинной схемы на стороне 110 кВ и использования оборудования GIS для исследования, в интегрированном устройстве интеллектуального терминала и объединительного блока для линии питания 110 кВ и секционирования используется одинарная конфигурация; в интегрированном устройстве интеллектуального терминала и объединительного блока для входящей линии 110 кВ главного трансформатора используется двойная конфигурация. Два объединительных блока напряжения шины установлены в интеллектуальных контроллерах оборудования шины.
В основном в качестве примера рассматривается ячейка линии 110 кВ. Централизованно анализируя количество оптоволоконных и кабельных линий между интеллектуальным контроллером и вторичным оборудованием, классифицируются и анализируются спецификации и количество оптико-электрических гибридных кабелей на стороне 110 кВ.
Таблица 1. Статистика коэффициентов кабелей и оптоволоконных кабелей в интервалах линий 110 кВ
Как показано в таблице 1, путем централизованного подсчета числа волокон и жил кабелей от процессного уровня до уровня пролетов в ячейке линии 110 кВ и комплексного учета максимального спроса и фактических запасных жил, выбран предварительно изготовленный оптико-электрический гибридный кабель, состоящий из одного 12-волоконного оптоволокна и 6×1,5-мм медных проводов, для выводных и секционных ячеек. С учетом двойной конфигурации главной подстанции, для главного интеллектуального контроллера на стороне 110 кВ выбраны два предварительно изготовленных оптико-электрических гибридных кабеля, каждый состоящий из 12-волоконного оптоволокна и 6×1,5-мм медных проводов.
(2) Статистический анализ спецификаций и количества оптико-электрических гибридных кабелей на стороне 220 кВ
На основе двухшинной схемы на стороне 220 кВ и использования оборудования GIS (географической информационной системы), интеллектуальные терминалы и объединительные блоки равномерно размещены в интеллектуальных контроллерах. Исследование конфигурации процессного и уровня пролетов проводится с использованием метода двойной конфигурации.
В основном в качестве конкретного примера рассматривается ячейка линии 220 кВ. Статистически анализируя количество оптоволоконных и кабельных линий от интеллектуального контроллера до помещения вторичного оборудования, классифицируются и суммируются фактические спецификации и количество оптико-электрических гибридных кабелей 220 кВ.
С учетом двойной конфигурации на стороне 220 кВ, число жил кабеля и волокон оптоволокна второго кабеля и его конфигурация такие же, как и у первого кабеля. Конкретное содержание представлено в таблице 2. Путем статистического анализа числа жил кабеля и волокон оптоволокна от процессного уровня до уровня пролетов в ячейке линии 220 кВ и систематического учета максимального спроса и запасных жил, каждый интеллектуальный контроллер может использовать два предварительно изготовленных оптико-электрических гибридных кабеля с спецификацией 24-волоконного оптоволокна и 6×1,5-мм медных проводов.
(3) Агрегация и анализ данных применения оптико-электрических гибридных кабелей в интеллектуальных подстанциях
На основе данных, полученных в вышеупомянутом статистическом процессе, анализ показывает, что по спецификациям предварительно изготовленные оптико-электрические гибридные кабели, используемые внутри интеллектуальных подстанций, могут быть оптимизированы до 24-волоконных оптоволоконных кабелей + 6-жильных кабелей и 12-волоконных оптоволоконных кабелей + 6-жильных кабелей.
Количество кабелей от интеллектуальных контроллеров на каждой стороне 220 кВ и главной подстанции до помещения вторичного оборудования может быть сведено к двум, а количество кабелей от интеллектуального контроллера на стороне 110 кВ до помещения вторичного оборудования может быть сведено к одному.
По мере снижения стоимости материалов оборудования в процессе инвестиций, возникает ряд косвенных экономических выгод, таких как:
Процессно-ориентированный и упрощенный уровни сборки кабельных компонентов выше, а эффективность работы в процессе строительства выше. Это может максимизировать экономию рабочей силы и времени на строительство, а также снизить стоимость монтажа и строительства на месте.
После использования предварительно изготовленных кабелей можно конкретно повысить уровень стандартизации пользователей, снизить разнообразие и количество материалов, рационально освободить занятость исходного склада пользователей и снизить стоимость управления.
Это сокращает объем работ на этапе последующего оперативного обслуживания, имеет лучшие экологические характеристики и более соответствует общим требованиям строительства «двух типов и одной стандартизации» подстанций.
Таблица 2. Статистика жил кабелей и волокон оптоволоконных кабелей в интервалах линий 220 кВ
4. Заключение
В заключение, применение предварительно изготовленных кабелей в интеллектуальных подстанциях направлено на достижение стандартизированных и регулируемых соединений оптоволоконных и кабельных линий между первичным и вторичным оборудованием, а также между вторичным оборудованием. Это может конкретно повысить эффективность строительства и качество процесса вторичного оборудования на этапе строительства.
В данной статье в основном обсуждается область применения и технические характеристики предварительно изготовленных оптико-электрических гибридных кабелей. Производится исследование и анализ конкретного применения оптико-электрических гибридных кабелей в интеллектуальных подстанциях 220 кВ, а также суммируются и анализируются несколько распространенных стандартных интерфейсов гибридных кабелей, используемых в подстанциях 220 кВ.
Применение предварительно изготовленных оптико-электрических гибридных кабелей может органично интегрировать кабели и оптоволоконные линии. Это может конкретно снизить объем работ по прокладке на строительной площадке, уменьшить поперечное сечение кабельных каналов и фактическую занимаемую площадь, а также эффективно снизить стоимость проекта на всем жизненном цикле интеллектуальных подстанций.
Содержание исследования в данной статье в основном сосредоточено на том, как использовать оптико-электрические гибридные кабели для замены предварительно изготовленных оптоволоконных кабелей при соединении вторичного оборудования между шкафами управления на разных участках и в таких областях, как между комнатами.
