预制式光电混合缆在智能变电站中的应用研究

朱显峰?赵海龙?龙清钧?沙和鸣?黄成

摘要：目前，智能化变电站在建设环节会使用体量庞大的光缆，导致现场施工作业量和熔接作业量相对较大，但可靠性却不高。结合二次设备间的线缆在连接环节的特征以及实际应用需求，研究应用预制化光电混合缆，不仅可以对通信接口实现标准化的定义，还可以提升智能化变电站在建设环节的作业效率，确保设备在运行时的稳定性。文章首先阐述了预制式光电混合缆在应用环节的具体适用范围，其次阐述了其在技术层面的主要特性，接着研究分析了某座智能化变电站内部110千伏、220千伏光电混合缆的具体应用状况，以供参考。

关键词：预制式光电混合缆；智能变电站；变电站；光缆；电缆

目前，为了合理提升工程建设环节的效益和效率，深化应用环节的各种设计成果，推行全生命周期的管理工作理念，集成化的应用各种新型现代化技术，形成统一集中的设备管理接口，提升集约化工程在设计和建设环节的效率，我国国家电网企业开始对变电站执行标准配送式的设计和建设。其中一个主要目标是统一设备的各项参数及接口标准，让一次设备和二次设备、二次设备相互之间可以通过标准化的方式实现连接，确保二次接线实现即插即用，为设备招标、运行维护、工程设计等工作提供更加便捷的服务，同时合理减少工程建设时间。基于此，在智能化变电站中针对预制式光电混合缆的应用，展开了深层次的研究以及分析，就当前现状来讲，拥有极其重要的现实意义。

一、预制式的光电混合缆在应用环节的适用范围分析

现代化背景下，在变电站中传统屏柜当中的端子排及光纤配线箱，在连接环节采取的布线方式，已经无法满足装配式变电站在安装运行环节的新需求。与此同时，智能变电站具体开展建设作业期间，因为柜内的电缆和光缆在连接时，需要展开现场做线、线路连接、线路调试等诸多工作，导致工程建设周期相对较长，不仅施工效率低、可靠性相对不高，而且每个柜体内部的连接器件在放置、安装、接线方式等层面都存在一定程度的差异，因此施工环节的工艺技术应用难度极高，无形之中增加了维修养护环节的工作成本，导致施工调试和后续维修养护环节的工作效率普遍不高。基于此种现状，可以综合思考，选择应用具备快速插拔、应用寿命长、密度小、体积小、可靠性高等优势的预制式光电混合缆，能够更好地符合新时代背景下智能化变电站中的设备在即插即用等层面的新要求。

通常状况下，预制电缆适合应用在高压一次设备本体和智能控制柜之间的位置，针对应用到GIS地理信息系统设备的智能变电站来讲，GIS本体内部的断路器与智能控制柜之间、隔离开关与智能控制柜之间、接地开关机构箱和智能控制柜之间、主变本体端子箱与主变本体的智能控制柜之间，都可以选择应用双端预制式的电缆。而两端位置在连接环节的方式，可以选择应用航空插头连接器实行连接，两端位置应用的插座可以选择预制配套形式的插座，之后按照雙重化回路分开、强电弱电分开、交流直流分开等原则，对其实行合理配置。预制电缆在应用之后，设备内部的组件在装配时的工序化水平会更强，不仅能够节约屏柜内部的空间，还能在作业现场更加便捷、快速、高效地完成安装作业。

智能控制柜设备在与网络分析仪器、故障波录波装置、主变保护装置、线路测控装置、线路保护装置等诸多间隔层设备实行连接的时候，主要选择应用光缆，但是普通形式的光缆在安装环节应用到的施工工艺，要比电缆的安装工艺更加复杂，光纤在熔接时对于安装环境的要求极高。基于此，可以选择应用接头已经在工厂内部预制完成的预制光缆，现场在开展查询施工作业时，可以选择应用免熔接的方式，最大限度地减少光纤熔接点在施工时的光衰减和光损耗，提高光纤回路在连接时的可靠性和稳定性。文章中的研究内容主要是思考如何应用光电混合缆来取代预制光缆，在跨场地的屏柜之间、跨房间等区域对二次设备实现连接[1]。

二、预制式光电混合缆在技术层面的特性分析

光电混合缆属于在光缆架构中加入了绝缘导体，集输电铜线和光纤为一体化的线缆，因为电能传输和光缆传输完全隶属于两个不同种类的传输方法，所以在传输环节相互之间不会形成任何干扰，光电混合缆不仅具备普通光缆的特征，也符合电缆在低压输电环节的有关标准和规范，能够针对设备的光信号和电信号在传输环节存在的问题进行同步解决。

就光电混合缆的优势来讲，存在占用空间小、重量轻、外径小等特性，以往在大部分状况下，使用多根电缆和光缆才能够共同解决的问题，当前只要选择应用一根混合缆就能够合理解决。同时，就光电混合缆的应用来讲，还具备如下几点优势：

①在传输环节，可以同时提供多种不同类型的传输技术，设备在应用环节的可扩展性强、适应性好，产品在适用角度的涵盖面相对较广。

②就应用性能来讲，内侧压性、弯曲性都极好，优越性相对较高，施工期间的便捷度相对较高。

③客户在采买环节无需花费过高的成本，施工期间的成本开销相对较少。

由于混合缆属于预制类型，在初期设计时期，需要对预制光缆的实际敷设长度进行精准的推算和预测，尽可能防止出现长度不符合标准或者长度超过标准的状况。

现阶段，设备厂家已经可以提供预制式的光电混合缆，其中光缆中的芯数定制范围在6芯到48芯左右，并且可以选择多模或者单模，铠甲种类多为铜或波纹铝，长度可以事先完成预制，两端接头也可以选择多种不同类型的电连接头或者光连接头。在挑选配线架的时候，建议选择应用模块化的光电混合式配线架，可以按照用户设备端口存在的不同差异，针对光和铜的比例，实现灵活科学的配置，最大限度地满足配电管理环节的各种要求。

按照光电混合缆的特征，可以在智能变电站中，将每个间隔智能化终端统一合并成失电报警信号、单元光信号，应用同一形式的光电混合缆传输到间隔保护测控装备当中，在交流直流电源从开关厂的交流直流分电屏中完成接入的状态下，将跨场地的隔层设备在连接时应用到的接线，统一简化成光电混合缆，让典型间隔全部控制信号使用一根线缆完成连接的设想能够真正的达成[2]。

三、预制式光电混合缆在应用环节的具体案例分析

文章以某座智能变电站中的110千伏、220千伏侧典型间隔为主要案例，通过比对预制式光电混合缆在应用环节的具体状况，具体阐述了预制式光电混合缆在应用环节的主要特征，具体如下：

（一）110千伏侧光电混合缆的规格和数量统计分析

按照110千伏侧的接线方式为双母线，应用GIS设备展开研究，110千伏电力线路、分段智能化终端合并单元的集成装置中的单套配置；110千伏主变进线智能化终端合并单元的集成装置中的双套配置，母线设备的智能化控制位当中安装两台母线电压合并单元。下面主要以110千伏的线路间隔为主要示例，通过集中分析智能化控制柜到二次设备中间的光缆和电缆数量，整理分析出了110千伏侧光电混合缆的规格和数量。

如表1所示，通过集中统计110千伏线路间隔当中过程层一直到间隔层的光缆芯数和电缆芯数，整体思考最大需求以及实际备用芯，出线、分段间隔选择应用一根12芯外加6×1.5规格的铜线共同组成的预制光电混合缆，主变电站按照双重化的配置，110千伏侧的主智能化控制柜选择应用两根12芯外加6×1.5规格的铜线共同组成的预制光电混合缆[3]。

（二）220千伏侧光电混合缆的规格和数量统计分析

按照220千伏侧的接线方式为双母线，选择应用GIS地理信息设备，将智能化终端与合并单元统一布设在智能化控制柜当中，对于过程层和间隔层在配置环节全部选择应用双套配置的方式展开研究。下面主要以220千伏线路的间隔为具体示例，通过对智能化控制柜到二次设备室中的光缆和电缆数量进行统计分析，整理归纳出了220千伏特光电混合缆的实际规格和数量。

220千伏侧在配置环节按照双重化的配置思考，第2根电缆芯数和光缆芯数加配置环节与第1根相同，具体内容如表2所示，针对220千伏线路间隔过程层一直到间隔层当中的电缆芯数和光缆芯数进行统计分析，再系统性的思考最大化需求以及备用芯，每一面智能化控制柜可以选择应用两根24芯外加6×1.5铜线规格的预制式光电混合缆[4]。

（三）智能化变电站中光电混合缆在应用环节的数据汇总分析

以上述统计环节的数据为基础展开分析，就智能化变电站内部应用的预制式光电混合缆就规格来讲，可以优化成24芯光缆+6芯电缆、12芯光缆+6芯电缆。220千伏与主变电站各侧的智能化控制柜一直到二次设备室中的电缆数量最低可以简化成两根，110千伏侧的智能化控制柜一直到二次设备室中的线缆数量最少能够简化成一根。由于设备材料在投资环节的成本开销不断降低，形成了一系列间接经济收益，具体如下：

①线缆组件在装配环节的工序化和流水化水平更高，施工建设环节的工作效率更高，可以最大限度地节省人员劳动力、工程时间，减少现场安装施工环节的成本开销。

②在应用预制线缆后，能够有针对性地提升用户的标准化水平，降低物料品种数量，合理释放用户原有库存的占有量，可以减少管理环节的成本开销。

③降低后期运行维护环节的工作量，绿色性能环保性能更好，更加契合两型一化变电站在建设环节的整体要求[5]。

四、结束语

综上所述，智能化变电站中选择应用预制线缆，主要是为了对一次设备和二次设备、二次设备相互之间的光缆和电缆实现标准规范的连接，能够有针对性地提升二次设备在施工环节的施工效率以及工艺质量。文章主要论述了预制式光电混合缆在应用环节的范围以及技术特征，研究分析了220千伏智能化变电站内部光电混合缆的具体应用状况，同时总结分析了220千伏变电站中应用较为常见的几种混合缆标准接口。应用预制式的光电混合缆，能够对电缆和光缆实现有机整合，有针对性地减少施工现场的敷设作业量，也能够减少电缆沟截面尺寸以及实际占地面积，有效削减智能化变电站在整个工程周期内部的工程造价。

作者单位：朱显峰 赵海龙 龙清钧 沙和鸣 黄成深圳市特发信息光网科技股份有限公司

參  考  文  献

[1]吴俊辉，陆朝阳，李雪城，等.智能变电站预制舱底座夹层走线结构设计分析[J].电工技术，2021（16）： 75-76，78.

[2]张洁，蔡然.预制式光缆和电缆的选型及整合优化[J].江西电力，2021，45（02）：4-9.

[3]陆朝阳，吴俊辉.智能变电站二次舱一体化设计研究[J].电气应用， 2021，40（01）： 49-54.

[4]金晶，郑紫尧.智能变电站预制舱二次设备布置及走线方案优化研究[J].机电信息，2020（29）：56-57.

[5]张馨月，张崇.基于三维设计下的智能变电站二次系统探究[J].科学技术创新，2020（28）：84-85.