預制式光電混合纜在智能變電站中的應用研究

朱顯峰?趙海龍?龍清鈞?沙和鳴?黃成

摘要：目前，智能化變電站在建設環節會使用體量龐大的光纜，導致現場施工作業量和熔接作業量相對較大，但可靠性卻不高。結合二次設備間的線纜在連接環節的特征以及實際應用需求，研究應用預制化光電混合纜，不僅可以對通信接口實現標準化的定義，還可以提升智能化變電站在建設環節的作業效率，確保設備在運行時的穩定性。文章首先闡述了預制式光電混合纜在應用環節的具體適用范圍，其次闡述了其在技術層面的主要特性，接著研究分析了某座智能化變電站內部110千伏、220千伏光電混合纜的具體應用狀況，以供參考。

關鍵詞：預制式光電混合纜；智能變電站；變電站；光纜；電纜

目前，為了合理提升工程建設環節的效益和效率，深化應用環節的各種設計成果，推行全生命周期的管理工作理念，集成化的應用各種新型現代化技術，形成統一集中的設備管理接口，提升集約化工程在設計和建設環節的效率，我國國家電網企業開始對變電站執行標準配送式的設計和建設。其中一個主要目標是統一設備的各項參數及接口標準，讓一次設備和二次設備、二次設備相互之間可以通過標準化的方式實現連接，確保二次接線實現即插即用，為設備招標、運行維護、工程設計等工作提供更加便捷的服務，同時合理減少工程建設時間。基于此，在智能化變電站中針對預制式光電混合纜的應用，展開了深層次的研究以及分析，就當前現狀來講，擁有極其重要的現實意義。

一、預制式的光電混合纜在應用環節的適用范圍分析

現代化背景下，在變電站中傳統屏柜當中的端子排及光纖配線箱，在連接環節采取的布線方式，已經無法滿足裝配式變電站在安裝運行環節的新需求。與此同時，智能變電站具體開展建設作業期間，因為柜內的電纜和光纜在連接時，需要展開現場做線、線路連接、線路調試等諸多工作，導致工程建設周期相對較長，不僅施工效率低、可靠性相對不高，而且每個柜體內部的連接器件在放置、安裝、接線方式等層面都存在一定程度的差異，因此施工環節的工藝技術應用難度極高，無形之中增加了維修養護環節的工作成本，導致施工調試和后續維修養護環節的工作效率普遍不高。基于此種現狀，可以綜合思考，選擇應用具備快速插拔、應用壽命長、密度小、體積小、可靠性高等優勢的預制式光電混合纜，能夠更好地符合新時代背景下智能化變電站中的設備在即插即用等層面的新要求。

通常狀況下，預制電纜適合應用在高壓一次設備本體和智能控制柜之間的位置，針對應用到GIS地理信息系統設備的智能變電站來講，GIS本體內部的斷路器與智能控制柜之間、隔離開關與智能控制柜之間、接地開關機構箱和智能控制柜之間、主變本體端子箱與主變本體的智能控制柜之間，都可以選擇應用雙端預制式的電纜。而兩端位置在連接環節的方式，可以選擇應用航空插頭連接器實行連接，兩端位置應用的插座可以選擇預制配套形式的插座，之后按照雙重化回路分開、強電弱電分開、交流直流分開等原則，對其實行合理配置。預制電纜在應用之后，設備內部的組件在裝配時的工序化水平會更強，不僅能夠節約屏柜內部的空間，還能在作業現場更加便捷、快速、高效地完成安裝作業。

智能控制柜設備在與網絡分析儀器、故障波錄波裝置、主變保護裝置、線路測控裝置、線路保護裝置等諸多間隔層設備實行連接的時候，主要選擇應用光纜，但是普通形式的光纜在安裝環節應用到的施工工藝，要比電纜的安裝工藝更加復雜，光纖在熔接時對于安裝環境的要求極高。基于此，可以選擇應用接頭已經在工廠內部預制完成的預制光纜，現場在開展查詢施工作業時，可以選擇應用免熔接的方式，最大限度地減少光纖熔接點在施工時的光衰減和光損耗，提高光纖回路在連接時的可靠性和穩定性。文章中的研究內容主要是思考如何應用光電混合纜來取代預制光纜，在跨場地的屏柜之間、跨房間等區域對二次設備實現連接[1]。

二、預制式光電混合纜在技術層面的特性分析

光電混合纜屬于在光纜架構中加入了絕緣導體，集輸電銅線和光纖為一體化的線纜，因為電能傳輸和光纜傳輸完全隸屬于兩個不同種類的傳輸方法，所以在傳輸環節相互之間不會形成任何干擾，光電混合纜不僅具備普通光纜的特征，也符合電纜在低壓輸電環節的有關標準和規范，能夠針對設備的光信號和電信號在傳輸環節存在的問題進行同步解決。

就光電混合纜的優勢來講，存在占用空間小、重量輕、外徑小等特性，以往在大部分狀況下，使用多根電纜和光纜才能夠共同解決的問題，當前只要選擇應用一根混合纜就能夠合理解決。同時，就光電混合纜的應用來講，還具備如下幾點優勢：

①在傳輸環節，可以同時提供多種不同類型的傳輸技術，設備在應用環節的可擴展性強、適應性好，產品在適用角度的涵蓋面相對較廣。

②就應用性能來講，內側壓性、彎曲性都極好，優越性相對較高，施工期間的便捷度相對較高。

③客戶在采買環節無需花費過高的成本，施工期間的成本開銷相對較少。

由于混合纜屬于預制類型，在初期設計時期，需要對預制光纜的實際敷設長度進行精準的推算和預測，盡可能防止出現長度不符合標準或者長度超過標準的狀況。

現階段，設備廠家已經可以提供預制式的光電混合纜，其中光纜中的芯數定制范圍在6芯到48芯左右，并且可以選擇多模或者單模，鎧甲種類多為銅或波紋鋁，長度可以事先完成預制，兩端接頭也可以選擇多種不同類型的電連接頭或者光連接頭。在挑選配線架的時候，建議選擇應用模塊化的光電混合式配線架，可以按照用戶設備端口存在的不同差異，針對光和銅的比例，實現靈活科學的配置，最大限度地滿足配電管理環節的各種要求。

按照光電混合纜的特征，可以在智能變電站中，將每個間隔智能化終端統一合并成失電報警信號、單元光信號，應用同一形式的光電混合纜傳輸到間隔保護測控裝備當中，在交流直流電源從開關廠的交流直流分電屏中完成接入的狀態下，將跨場地的隔層設備在連接時應用到的接線，統一簡化成光電混合纜，讓典型間隔全部控制信號使用一根線纜完成連接的設想能夠真正的達成[2]。

三、預制式光電混合纜在應用環節的具體案例分析

文章以某座智能變電站中的110千伏、220千伏側典型間隔為主要案例，通過比對預制式光電混合纜在應用環節的具體狀況，具體闡述了預制式光電混合纜在應用環節的主要特征，具體如下：

（一）110千伏側光電混合纜的規格和數量統計分析

按照110千伏側的接線方式為雙母線，應用GIS設備展開研究，110千伏電力線路、分段智能化終端合并單元的集成裝置中的單套配置；110千伏主變進線智能化終端合并單元的集成裝置中的雙套配置，母線設備的智能化控制位當中安裝兩臺母線電壓合并單元。下面主要以110千伏的線路間隔為主要示例，通過集中分析智能化控制柜到二次設備中間的光纜和電纜數量，整理分析出了110千伏側光電混合纜的規格和數量。

如表1所示，通過集中統計110千伏線路間隔當中過程層一直到間隔層的光纜芯數和電纜芯數，整體思考最大需求以及實際備用芯，出線、分段間隔選擇應用一根12芯外加6×1.5規格的銅線共同組成的預制光電混合纜，主變電站按照雙重化的配置，110千伏側的主智能化控制柜選擇應用兩根12芯外加6×1.5規格的銅線共同組成的預制光電混合纜[3]。

（二）220千伏側光電混合纜的規格和數量統計分析

按照220千伏側的接線方式為雙母線，選擇應用GIS地理信息設備，將智能化終端與合并單元統一布設在智能化控制柜當中，對于過程層和間隔層在配置環節全部選擇應用雙套配置的方式展開研究。下面主要以220千伏線路的間隔為具體示例，通過對智能化控制柜到二次設備室中的光纜和電纜數量進行統計分析，整理歸納出了220千伏特光電混合纜的實際規格和數量。

220千伏側在配置環節按照雙重化的配置思考，第2根電纜芯數和光纜芯數加配置環節與第1根相同，具體內容如表2所示，針對220千伏線路間隔過程層一直到間隔層當中的電纜芯數和光纜芯數進行統計分析，再系統性的思考最大化需求以及備用芯，每一面智能化控制柜可以選擇應用兩根24芯外加6×1.5銅線規格的預制式光電混合纜[4]。

（三）智能化變電站中光電混合纜在應用環節的數據匯總分析

以上述統計環節的數據為基礎展開分析，就智能化變電站內部應用的預制式光電混合纜就規格來講，可以優化成24芯光纜+6芯電纜、12芯光纜+6芯電纜。220千伏與主變電站各側的智能化控制柜一直到二次設備室中的電纜數量最低可以簡化成兩根，110千伏側的智能化控制柜一直到二次設備室中的線纜數量最少能夠簡化成一根。由于設備材料在投資環節的成本開銷不斷降低，形成了一系列間接經濟收益，具體如下：

①線纜組件在裝配環節的工序化和流水化水平更高，施工建設環節的工作效率更高，可以最大限度地節省人員勞動力、工程時間，減少現場安裝施工環節的成本開銷。

②在應用預制線纜后，能夠有針對性地提升用戶的標準化水平，降低物料品種數量，合理釋放用戶原有庫存的占有量，可以減少管理環節的成本開銷。

③降低后期運行維護環節的工作量，綠色性能環保性能更好，更加契合兩型一化變電站在建設環節的整體要求[5]。

四、結束語

綜上所述，智能化變電站中選擇應用預制線纜，主要是為了對一次設備和二次設備、二次設備相互之間的光纜和電纜實現標準規范的連接，能夠有針對性地提升二次設備在施工環節的施工效率以及工藝質量。文章主要論述了預制式光電混合纜在應用環節的范圍以及技術特征，研究分析了220千伏智能化變電站內部光電混合纜的具體應用狀況，同時總結分析了220千伏變電站中應用較為常見的幾種混合纜標準接口。應用預制式的光電混合纜，能夠對電纜和光纜實現有機整合，有針對性地減少施工現場的敷設作業量，也能夠減少電纜溝截面尺寸以及實際占地面積，有效削減智能化變電站在整個工程周期內部的工程造價。

作者單位：朱顯峰 趙海龍 龍清鈞 沙和鳴 黃成深圳市特發信息光網科技股份有限公司

參? 考? 文? 獻

[1]吳俊輝，陸朝陽，李雪城，等.智能變電站預制艙底座夾層走線結構設計分析[J].電工技術，2021（16）： 75-76，78.

[2]張潔，蔡然.預制式光纜和電纜的選型及整合優化[J].江西電力，2021，45（02）：4-9.

[3]陸朝陽，吳俊輝.智能變電站二次艙一體化設計研究[J].電氣應用， 2021，40（01）： 49-54.

[4]金晶，鄭紫堯.智能變電站預制艙二次設備布置及走線方案優化研究[J].機電信息，2020（29）：56-57.

[5]張馨月，張崇.基于三維設計下的智能變電站二次系統探究[J].科學技術創新，2020（28）：84-85.