智能变电站光缆优化设计管理方案浅析 - 信息谷 - ICITU

摘要：光缆在智能变电站中需要大量使用，本文通过整合光缆缆芯需求对光缆进行合并，设置预制光缆转接屏统一整合预制光缆，合理优化光缆敷设方案，对智能变电站的光缆设计具有较益的探索作用。
关键词：智能变电站预制光缆转接光缆敷设
0引言
   南方电网智能变电站技术通过多年试点实践，目前已陆续发布《智能变电站二次系统通用设计规范》和《南方电网35kV~500kV标准设计及典型造价V2.1》，并在基建工程中开始全面采用智能变电站设计方案。南方电网智能变电站二次设计的主要原则是“常规模拟量采样、GOOSE网络跳闸模式”，在此原则下，电流、电压及电压切换等回路依旧采用常规电缆设计，信号、控制等回路采用GOOSE网络，通过网络传输GOOSE报文，实现跳合闸功能和开关量信息的传输。
   在过程层GOOSE网络中，智能终端、保护装置、测控装置等设备之间通过光缆连接组网，网络设备光口交换机集中在主控室内组屏，布置在场地的智能终端通过铠装光缆连接网络设备，布置在主控室内的保护装置和测控装置通过尾缆连接网络设备。本文主要探讨铠装光缆和室内尾缆在智能变电站中的优化设计方案。
1光缆的选型
1.1室外铠装光缆选型
   由于变电站内电磁环境极为复杂，站区内需设有电缆沟或埋管用于敷设光缆。为了保证变电站内光缆的可靠性，并且方便施工，减少电缆沟空间，变电站应采用铠装管道光缆。考虑到中心加强件不易接地，且可能与铠装层形成感应压差，引起感应击穿，中心加强件应选用非金属材料。为避免铠装层感应电流危人身和设备安全，铠装光缆两端均需接地。因此，建议变电站内光缆选用GYFTZY53型光缆，其含义为室外通信用非金属加强件松套层绞式全填充聚乙烯护套、皱纹钢带铠装聚乙烯外护层阻燃光缆，铠装光缆可直接敷设于电缆沟内。
1.2室内尾缆选型
   为减少光纤的熔接量，户内统一采用尾缆联接，两端做好接头，能够实现即插即用，且方便更换，可以有效避免光缆熔点损坏熔接困难等问题。考虑铠装尾缆与普通尾缆价格相当，尾缆采用小型的铠装尾缆，以避免鼠咬、抗拉等引起光缆断裂。
1.3光缆接口类型的选型
   在智能变电站中一般常用的光缆接口类型有ST、LC及SC这三种。
   ●ST接口类型:又叫卡接式圆型接头，对于10Base-F连接来说，连接器通常是ST类型的。
   ●SC接口类型:又叫卡接式方型接头(路由器交换机上用的最多)，是标准方型接头，采用工程塑料，具有耐高温，不容易氧化优点。传输设备侧光接口一般用SC接头。
   ●LC接口类型

C接头与SC接头形状相似，较SC接头小一些。

   ST接口用于变电站内可方便现场制作，使尾缆整体布线美观；而LC接口体积小，发热量小，同一装置上可布置的接节能减排装备口数量更多，对于多间隔的保护如母线保护等具备一定的优势。
   因此建议智能变电站全站宜统一采用ST接口，而对于多间隔保护也可采用LC接口。
2光缆的优化设计
2.1光缆整合的基本原则
   根据相关行业标准、企业标准及通用设计的要求，结合工程实际，确定光缆整合的基本原则如下：
   双重化保护的GOOSE跳闸控制回路等需要增强可靠性的两套系统，应采用各自独立的光缆。起点、终点为同一对象（断路器/间隔）的缆芯可合用同一根光缆，整合后光缆芯数不超过24芯。每根光缆或尾缆应预留20%的备用芯，最少2芯。
2.2光缆的优化整合
   智能终端安装在配电装置现场的智能控制柜内部，根据光缆连接起止点不同，将光缆连接分为：智能控制柜至主控室，主控室内不同屏柜之间，同一屏柜内二次设备之间三种不同类型。
   在现有的光缆连接方案中，主控室内不同屏柜之间通常采用尾缆连接，同一屏柜内二次设备之间采取光纤跳线连接。对室外配电区（智能控制柜）至主控室的连接，根据连接方式的不同可分为光缆熔接和预制光缆两种方式。
   室外智能控制柜内每台智能终端需连接GOOSEA1网、A2网（或B1网、B2网）和光B码对时等，至少需要6芯，可以考虑每台智能终端整合设置一条8芯或12芯光缆连接室内；室内尾缆用于不同屏柜间装置直连，缆芯需求相对单一，可统一采用4芯尾缆（2用2备）。
   根据过程层组网采用双网冗余配置的原则，一个220kV变电站过程层分为：220kVGOOSEA1/A2、B1/B2，110kVGOOSEA1/A2、B1/B2（10kV可不设过程层网络），共有8个独立的过程层网络，光口交换机非常多，如果室外光缆在过程层交换机屏内熔接或预制，会造成屏内各种光缆、尾缆混杂，屏内拥挤不堪。故本文建议采用即插即用的预制光缆技术，并分别配置独立的220kV和110kV预制光缆转接屏，每面屏内安装18个24口的免熔接光纤配线架，每个配线架可接2根12芯光缆或3根8芯光缆；室外智能控制柜内，每台智能终端配置1个免熔接光纤配线架，两端免熔接光纤配线架之间通过预制光缆连接。预制光缆转接屏和主控室内设备之间通过尾缆连接。通过预制光缆转接屏对全站预制光缆在接入主控室内设备前进行统一整合，可使预制光缆的连接清晰明了，同时利用施工的便捷和后期运行维护。
2.3光缆敷设的优化
1.光缆敷设方式选择
   光缆敷设的方式有直埋、穿管、电缆沟、电缆隧道、槽盒或桥架等，根据智能变电站光缆数量较多而电缆数量减少的特点，可以对光缆的敷设进行优化。
   a电缆沟：室外场地敷设的光缆一般采用电缆沟敷设，可适当改造现有的二次电缆沟结构，对二次缆沟进行分功能设置：上部为低压电力电缆区，中间为控制电缆区，下部为光缆区。通过明确电缆沟分层功能，可有效降低光缆与电缆之间的相互影响。考虑到光缆较细且截面积较小，可适当缩减光缆层高度，增加层数。将控制电缆层由一层增加至两层，提升电缆沟的使用效率，见下图。

2.光缆敷设优化方案
   结合现有工程，对光缆敷设的方案进行总结及优化，可从以下几个方面考虑。
   a优化变电站总平面布置，减少设备区与二次设备室之间的距离，从而减少光缆、电缆用量。
   ｂ优化电缆沟的布置方式，可将原有的双侧电缆沟改为单侧电缆沟，减少开挖土方量。在光缆、电缆较少的区域，可改用埋管方式。
   ｃ对于室外光缆，应按不同电压等级、主变压器本体分区布置，并按光缆截面、站区面积大小合理共用电缆沟和设置电缆沟截面，光缆宜布置在电缆支架最底层。
   ｄ应尽量将光缆转接屏设置在二次设备室电缆竖井入口处。根据终期光缆和电缆数量确定电缆沟截面。
   ｅ对于室内光缆，应首先确定光缆敷设范围，并根据光缆入口位置和入口处光缆总数量统筹考虑，使光缆路径总长最短，并避免局部区域光缆过度拥挤。
3结束语
   通过以上对智能变电站光缆缆芯优化整合，优化光缆的敷设路径，电缆沟合理分层；主控室外和室内连接采用预制铠装光缆方式，并在主控室内配置独立的预制光缆转接屏整合预制光缆，室内屏柜之间采用尾缆直接连接，实现全站光缆连接的即插即用，能够有效减少光缆的总长度和施工周期，并有利于光缆的后期维护，提高光缆运行的可靠性，对智能变电站的光缆设计具有较好的借鉴作用。
参考文献
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