智能變電站光纜選擇及配線優化探討

劉士品 張雷

【摘要】光纜在智能變電站中大量應用，根數多、布置混亂，本文針對以上問題提出了簡化光纜規格，優化光纜數量、美化盤柜內配線方案，以達到節省光纜數量，減少施工工作量。

【關鍵詞】智能變電站;光纜;數量;優化;美化

1.概述

智能變電站目前已經進入全面建設的階段，其特點之一是由高速光纖以太網替代傳統的以太網及二次電纜，高速光纖以太網的通信介質是光纜，用它代替傳統的二次電纜。智能變電站信息交互中光纜的大量使用，與控制電纜相比，其抗干擾性能有所提高，但是物理強度有所降低。傳統的光配單元通常針對通信專業定制，適用于光纜較少的場合，智能變電站的電氣專業使用的光纜數量較多，而且往往對可靠性要求極高，因此有必要制定適合于智能變電站光纜規格、參數以及敷設措施，提高后期可運行維護性。

2.光纜配線優化方案

2.1 簡化光纜規格

2.1.1 光纖選擇

光纖按光傳輸模式分：單模光纖和多模光纖。多模光纖傳輸的距離比較近，一般只有幾千米;單模光纖適用于遠程通訊。由于變電站內光纖通信距離較短.均不會超過500m，多模光纖足以滿足要求，同時考慮多模光纜及其接口價格便宜，因此智能變電站除保護采用單模光纖外，其余均采用多模光纖連接。

2.1.2 光纜選擇

智能變電站光纜選擇應考慮環境溫度、敷設環境、防鼠咬、防火等因素。為減少戶外光纜穿管.減少槽盒敷設：變電站內統一采用鎧裝多模無金屬加強芯阻燃光纜。光纜芯數選擇.除考慮芯數滿足要求外，還應考慮預留足夠的備用芯.以避免光纜某芯斷開后重新熔接，而是通過更換尾纖跳線接頭，因此每根光纜要求至少預留2芯備用芯.備用芯數宜為10%。全站光纜的種類不宜過多，因此建議110kV站主要采用4芯光纜。

2.1.3 尾纜選擇

為減少光纖的熔接量。同一設備室柜柜之間統一采用尾纜聯接，方便更換。可以有效避免光纜熔點損壞熔接困難等問題。考慮鎧裝尾纜與普通尾纜價格相當，尾纜采用小型的鎧裝尾纜，以避免鼠咬、抗拉等引起光纜斷裂。

2.1.4 光纖接口類型

在智能變電站中一般常用的光纖接口類型有ST、LC及SC3種。ST接口用于變電站內可方便現場制作，使尾纜整體布線美觀;而LC接口體積小，發熱量小，同一裝置上可布置的接口數量更多，對于多間隔的保護如母線保護等具備一定的優勢。因此建議智能變電站全站宜統一采用ST接口，而對于多間隔保護也可采用LC接口。

2.2 優化光纜數量

2.2.1 光纜常規聯接方式

目前智能變電站內的光纜聯接模式依然沿用傳統變電站的光纜熔接聯接方式，將光纜接入戶外智能終端柜，在柜內安裝光纜配線單元，通過熔接的方式將光纜的纖芯與尾纖聯接，再通過法蘭盤與設備引出的尾纖互聯。

若按光纜不同的用途、去向分別引l根獨立光纜.采用傳統的光纜聯接方式，存在以下弊端：1）以大量光纜取代傳統電纜，智能變電站簡化連接的節約材料設備的優勢無法體現。2）大量光纜分散敷設，需要大量的電纜溝，土建工程量及光纜敷設工作量均較大。3）光纜通過熔接聯接，熔接工作在現場進行，現場工作增大，影響施工進度。4）光纜熔接使連接的接點增多，故障安全隱患增多。5）光配架上光纜密度高、尾纖混亂，維護檢修很不方便。6）就地放置的智能單元等使用的尾纖在環境溫度較高時會變軟，且由于衰減變化會造成通訊不穩定。

2.2.2 光纜數量優化整合方案

針對智能變電站光纜用量大、根數多的問題，提出了以下減少現場敷設根數及長度，確保節約、有效利用的優化方案：

1）除雙重化保護的電流、電壓，以及 GOOSE 跳閘控制回路等需要增強可靠性的兩套系統，應采用各自獨立的光纜外，光纜起點、終點在同一智能控制柜內并且同屬于繼電保護的同一套保護測控裝置、合并單元、智能終端等多個裝置，合用同一根光纜（見圖3）。

2）采用智能終端合并單元采用合一裝置、110kV線路保護測控合一裝置、橋保護測控備自投合一裝置，在源端實現GOOSE 或SV 共端口，可有效減少裝置端口數量，減少連接光纜，節約部分費用。

下面就高壓側為內橋接線的110kV變電站按常規布置方式：主變保護測控柜、內橋保護測控柜于二次設備室集中組柜，合并單元、智能終端就地布置于GIS匯控柜，對以上光纜優化整合方案分四種情況加以具體說明。

方案1：110kV內橋合并單元與智能終端采用分開裝置，內橋充電保護、測控、備自投亦采用分開裝置。則從110kV內橋第一套合并單元、智能終端至各保護測控裝置共需用9根4芯光纜（見圖1）。

圖1

方案2：110kV內橋合并單元與智能終端采用分開裝置，內橋充電保護、測控、備自投亦采用分開裝置。從合并單元智能終端合一裝置至各保護測控采用各自獨立的光纜。則從110kV內橋第一套合并單元智能終端合一裝置至各保護測控裝置共需用5根4芯光纜（見圖2），比方案1節省4根光纜。

圖2

圖3

方案3：110kV內橋合并單元與智能終端采用合一裝置，內橋充電保護、測控、備自投采用分開裝置。光纜起點、終點在同一智能控制柜內并且同屬于繼電保護的同一套保護測控裝置用同一根光纜，如圖4所示，110kV內橋保護、測控、備自投在同一面柜內，其至110kV內橋合并單元智能終端合一裝置可合用1根12芯光纜，則共需3根光纜即可，比方案二節省2根光纜。

方案4：110kV內橋合并單元與智能終端采用合一裝置，內橋充電保護、測控、備自投亦采用合一裝置。則共需3根4芯光纜即可。

圖4

3）將110kV、主變間隔層保護測控等裝置全部就地下放。如110kV橋保護測控裝置、110kV進線光纖差動保護測控裝置、110kV進線數字電能表、主變測控、主變保護分別安裝于各自的智能組件柜內。這樣這些間隔層裝置與本間隔的智能組件的連接就直接用尾纖就可以，同時間隔層裝置下放布置于110kVGIS室比布置于二次設備室，與110kV間隔層各智能組件的距離大大縮短。

4）將間隔層交換機全部就地下放。如將110kV、主變、10kV間隔層的交換機布置在110kV母線PT智能組件柜和10kV母線PT柜內，這樣可以減少各間隔的保護測控裝置與交換機之間的距離，減少光纜的長度，同時避免了光纜的過度集中，清晰了網絡結構便于故障排查。

總之，優化整合后，大幅減少了光纜數量和長度，光纜由可研的5km縮短至3km，減少長光纜40%，經濟性優。同時減少了光纜敷設的工作量，減少了光纖配線架和光纖熔接點，光纜布線更加清晰有序，便于管理和維護，縮短了安裝和調試周期，提高了工作效率，提升了整個二次光纜系統的集成度及經濟合理性。

2.3 美化盤柜內接線

針對光纜用量大、布置混亂的問題，本文提出了以下減少現場熔接，確保柜內布置簡潔的優化方案：

1）跨房間、跨場地不同柜間二次裝置之間連接采用預制光纜，現場即插即用，如圖5所示。預制光纜結構簡單、施工方便、整體美觀、整潔，可取消光纖配線架，節省柜內安裝空間。

圖5

2）同一室內不同柜間二次裝置連接采用尾纜，方便更換。

3）應準確測算預制光纜敷設長度，避免出現光纜長度不足或過長情況。可利用柜體底部或特制槽盒兩種方式進行光纜余長收納;室外光纜、尾纜宜從柜底部兩側或中間開孔進入，合理分配開孔數量，在柜兩側布線。

3.結論

本文通過對各種類型的光纜進行比較，110kV智能變電站應按以下原則進行光纜選擇：1）光纜統一采用鎧裝多模無金屬加強芯阻燃光纜，光纜芯數宜選取4芯，每根光纜或尾纜應留有足夠的備用芯。2）室內光纜采用鎧裝尾纜。3）光纜起點、終點在同一智能控制柜內并且同屬于繼電保護的同一套保護測控裝置、合并單元、智能終端等多個裝置，合用同一根光纜。4）為提高二次線纜施工的工藝質量和建設效率，減少施工周期，減少光纜熔接，減少故障節點，提高可靠性，美化盤柜內接線，采用預制光纜實現不同設備間二次裝置的標準化連接。

參考文獻

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