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新一代智能變電站的電氣設(shè)備安裝
發(fā)布日期：2016-10-31 來源：《上海設(shè)備管理》
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葉塘110 kV智能變電站是全國首批六座新一代智能變電站之一，也是上海首座新一代智能變電站。本文介紹了葉塘變電站與傳統(tǒng)常規(guī)變電站的區(qū)別，以及電氣設(shè)備安裝中的注意事項(xiàng)。
一、概述
新一代智能變電站和傳統(tǒng)常規(guī)變電站的區(qū)別主要在一次設(shè)備智能化、電子式互感器、一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、一體化電源、輔助系統(tǒng)智能化等幾個(gè)方面。圖1體現(xiàn)了新一代智能變電站與常規(guī)變電站在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的區(qū)別。
對(duì)于電氣設(shè)備安裝來說，最大的區(qū)別體現(xiàn)在二次控制電纜敷設(shè)方面。常規(guī)變電站的做法是將一次設(shè)備上的電量或非電量信號(hào)通過電纜直接接入保護(hù)、測(cè)控、故障錄波、計(jì)量等設(shè)備，而新一代智能變電站通過一次設(shè)備上的電子式互感器直接輸出數(shù)字信號(hào)給合并單元，或者高壓設(shè)備本體簡(jiǎn)單地引出電纜至就近的智能終端，然后通過光纜到達(dá)間隔層設(shè)備和站控層設(shè)備。
合并單元是過程層的關(guān)鍵設(shè)備，是對(duì)來自二次轉(zhuǎn)換器的電流和（或）電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間相關(guān)組合的物理單元。合并單元可以是互感器的一個(gè)組成件，也可以是一個(gè)分立單元。合并單元的輸入為數(shù)字信號(hào)，包括采集器輸出的采樣值、電源狀態(tài)信息及變電站同步信號(hào)等，這些信號(hào)通過高速光纖接口接入合并單元。在合并單元內(nèi)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理，同時(shí)合并單元通過光纖向間隔層智能電子設(shè)備（IED）輸出采樣合并數(shù)據(jù)。
顯而易見，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，新一代智能變電站的推廣，會(huì)大大減少二次技術(shù)員的工作量，因?yàn)榭刂齐娎|大量減少，廠家提供的光纜在廠家的設(shè)備間簡(jiǎn)單敷設(shè)，插入光纜頭就能實(shí)現(xiàn)所需要的功能，還可以大大縮短工期。但是，在實(shí)際施工中，由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，過程并不順利，主要體現(xiàn)在控制電纜橋架、光纜和光纜頭選型、光纜敷設(shè)和熔接、電子式互感器、絕緣母線等幾個(gè)方面。
二、控制電纜橋架
設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)控制電纜橋架時(shí)，沒有考慮新一代智能變電站中控制電纜少、光纜多的特點(diǎn)，還是按常規(guī)變電站橋架設(shè)計(jì)圖紙。葉塘變電站開工審閱圖紙后，向設(shè)計(jì)部門反映了這個(gè)問題，經(jīng)設(shè)計(jì)部門確認(rèn)后，縮短了控制電纜橋架寬度，新增電纜層100mm寬光纜專用小橋架、電纜豎井200mm寬光纜橋架，同時(shí)二次主控室地板下也增加專用橋架。施工后發(fā)現(xiàn)，預(yù)估還是嚴(yán)重不足，電纜層100mm寬光纜專用小橋架里擠得滿滿當(dāng)當(dāng)，而三條縱向控制電纜橋架內(nèi)只有一條鋪設(shè)了電纜，偌大的四開門電纜豎井內(nèi)，只有寥寥十幾根電纜。
施工結(jié)束后向設(shè)計(jì)部門提出了建議，電纜層和主控室地板下至少要設(shè)置200mm寬光纜橋架，同時(shí)縮小控制電纜橋架和電纜豎井的規(guī)模。
三、光纜和光纜頭的選型
新一代智能變電站內(nèi)配置了一套全站公用的時(shí)間同步系統(tǒng)，高精度時(shí)鐘源按雙重化配置，優(yōu)先采用北斗系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)授時(shí)信號(hào)進(jìn)行時(shí)鐘校正。時(shí)間同步系統(tǒng)可以輸出。主時(shí)鐘源要提供滿足電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 860 《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》的通信接口，直接與自動(dòng)化系統(tǒng)連接，將裝置運(yùn)行情況、衛(wèi)星鎖定數(shù)量、同時(shí)或失步狀態(tài)等信息傳輸至站控層。區(qū)別于傳統(tǒng)的網(wǎng)線連接，此處也采用光纜連接。施工時(shí)最大的不便是采用以上對(duì)時(shí)方式，必須待全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）調(diào)試完成、對(duì)時(shí)以后，才能進(jìn)行其他聯(lián)調(diào)。葉塘變電站在進(jìn)行電氣設(shè)備安裝時(shí)并不知道這一點(diǎn)，按照傳統(tǒng)做法，即將GPS光纜延后敷設(shè)接線，于是延誤了部分調(diào)試進(jìn)度。
基于以上原因，光纜和光纜頭的選型就非常重要，不能有錯(cuò)誤，也不能拖延時(shí)間。在光纜選型方面，設(shè)計(jì)部門同樣沒有足夠的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)初只提供了四芯多模光纜這一個(gè)型號(hào)。在最后使用時(shí)，發(fā)現(xiàn)采用這一型號(hào)浪費(fèi)嚴(yán)重，用單芯光纜就足夠了。
光纜的種類很多，根據(jù)用途不同，自身具有的功能和性能也有所差異。光纜的分類主要是從工作波長(zhǎng)、折射率分布、傳輸模式、原材料和制造方法上進(jìn)行的。葉塘變電站選擇GJBFJH－4A1a（1+4－2.5（8.5））型，是設(shè)計(jì)部門提供了四芯多模光纜大方向后，咨詢光纜生產(chǎn)廠家，索取光纜技術(shù)參數(shù)，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況（潮濕程度、需要彎曲程度等）向設(shè)計(jì)部門、連接兩側(cè)設(shè)備的生產(chǎn)廠家分別確認(rèn)后再采購的。施工后發(fā)現(xiàn)，可以采用單芯光纜，除了降低成本之外，還有占地面積小、更加美觀等優(yōu)點(diǎn)。
目前主流的光纜頭主要有以下幾種。
（1）FC 型。常見的為圓形，帶螺紋光纜接頭。
（2）SC 型。方型光纜接頭。
（3）LC 型。屬于收發(fā)分離結(jié)構(gòu)。
（4）ST 型�？ń邮綀A形光纜接頭。
葉塘變電站用ST型光纜頭居多，今后類似施工可以依據(jù)各種型式的光纜頭圖片，配合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物進(jìn)行選擇，選型后還要經(jīng)廠方和設(shè)計(jì)部門確認(rèn)，再采購。
四、光纜敷設(shè)
光纜敷設(shè)時(shí)必須有廠家人員在旁指導(dǎo)，敷設(shè)過程中注意以下幾點(diǎn)：
（1）廠家光纜、尾纖到貨，先查看到貨物清單，核實(shí)光纜數(shù)量、長(zhǎng)度，確認(rèn)能否滿足工程需要，不足時(shí)應(yīng)及時(shí)向廠方提出調(diào)整。
（2）敷設(shè)光纜時(shí)仔細(xì)核對(duì)光纜型號(hào)（單模還是多模、光纜芯數(shù)等）。
（3）做好光纜標(biāo)記，因?yàn)楣饫|很容易弄亂。
（4）敷設(shè)光纜時(shí)要格外小心，不能誤將光纜折斷。光纜進(jìn)柜體時(shí)需要考慮熔纖及固定方便。若單個(gè)屏柜內(nèi)光纜較多，屏柜兩邊盡量各分一半，且建議按照需要熔接的終端盒來分。
（5）不能以敷設(shè)常規(guī)網(wǎng)線的經(jīng)驗(yàn)來敷設(shè)光纜，要事先考慮光纜弧度、光纜保護(hù)。橋架到屏柜內(nèi)的一段，可用聚氯乙烯（PVC）管或者蛇皮管防護(hù)，但不宜過小，使用常規(guī)的ϕ25 過小，建議使用ϕ32 或者ϕ50 的。交換機(jī)柜有近200根光纖，必須提前規(guī)劃屏內(nèi)綁扎計(jì)劃，若無法可靠綁扎，要及時(shí)向設(shè)計(jì)部門提出，增加屏柜，或者移動(dòng)設(shè)備。本工程因交換機(jī)柜光纜過多，無法可靠綁扎，所以分流部分設(shè)備到主變電能表屏內(nèi)。
五、光纜熔接
熔接需要專業(yè)人員進(jìn)行，具體注意事項(xiàng)如下：
（1）與熔接人員溝通，說明如何看圖紙，要求其按照?qǐng)D紙進(jìn)行熔接，不可搞錯(cuò)順序，嚴(yán)禁不看圖紙熔接。
（2）需要留有一定裕量的光纜，一般在屏下盤兩圈，交待熔接人員盤扎好。留裕量時(shí)需要進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)檫^長(zhǎng)會(huì)造成綁扎困難，過短則光纜容易受到損壞。
（3）登記每日的熔接工作量，規(guī)劃進(jìn)度。
（4）熔接完成后需要檢查測(cè)試所有光纜，一般采用紅外線燈，不通則需要重新熔接。測(cè)試時(shí)，如果有的光纜時(shí)通時(shí)斷，或者比別的明顯暗很多，必須重新熔接。若判斷光纜存在折斷現(xiàn)象，也要重敷重熔。
六、電子式互感器
電子式互感器是一種計(jì)量傳感裝置，由連接到傳輸系統(tǒng)和二次轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè)電流（或電壓）傳感器組成，用于傳輸正比于被測(cè)量的量，以供給測(cè)量?jī)x器、儀表和繼電保護(hù)（或控制）裝置。與傳統(tǒng)互感器相比，電子式互感器直接輸出數(shù)字信號(hào)，是新一代智能變電站的基礎(chǔ)。
電子式互感器一般集成在設(shè)備之內(nèi)，不需要另外安裝，但是有一點(diǎn)需要注意：為配合光電流互感器，10 kV電纜頭并不采用傳統(tǒng)預(yù)置式電纜頭，而是采用T型頭。
七、絕緣母線
為節(jié)約空間，并充分利用電纜層空間，葉塘變電站采用了絕緣母線，取消了傳統(tǒng)的10 kV 橋箱母排連接，這讓地上一層的層高低了近1 m。除此以外，絕緣銅管母線作為矩形母線的替代品被采用。絕緣銅管母線的優(yōu)勢(shì)在于：載流量大、絕緣性能好、機(jī)械強(qiáng)度高、散熱好、溫升小、損耗小、絕緣材料耐熱系數(shù)高、抗電氣振動(dòng)能力強(qiáng)、不受環(huán)境干擾。絕緣銅管母線架構(gòu)簡(jiǎn)明、布置清晰、安裝方便、維護(hù)工作量小。
雖然絕緣母線不需要我們來安裝，但是絕緣母線在主變室與母排有軟連接，所以也需要注意以下幾點(diǎn)：
（1）絕緣母線安裝前，先通知開關(guān)柜廠家安裝引下母線。如果絕緣母線先安裝，相應(yīng)的開關(guān)柜引下母線將無法安裝。
（2）注意核對(duì)圖紙，復(fù)核相序，一般低壓側(cè)相序出錯(cuò)都會(huì)通過改橋箱來解決，但是絕緣母線一般不可更改，且造價(jià)也高，此時(shí)只能重做母排。
（3）廠家現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量尺寸時(shí)，務(wù)必做好相序、母線通道位置等交底工作，并簽字，因?yàn)榻^緣母線在電纜層很可能與電纜橋架位置沖突。
八、結(jié)語
新一代智能變電站還處于嘗試階段，設(shè)計(jì)部門和廠家經(jīng)驗(yàn)有限，作為安裝施工人員，需要多熟悉圖紙，多思考，多總結(jié)，多和設(shè)計(jì)廠家溝通，才能提高工作效率，且少走彎路。
作者：姜軼倫 上海送變電工程公司
