南京国电南自自动化有限公司211153
摘要：随着国民经济和社会的快速发展，能源需求越来越大，人力资源紧张，建设工期紧，电网工程质量及工艺要求越来越高等矛盾越来越突出，变电站现有的建设模式已无法适应新的要求。要加快变电站施工进度，提高工程质量，变电站建设应采用模块化、标准化、工厂化生产，现场仅进行简单的组装模式。通过在变电站中采用预制光缆、预制电缆技术，可将大量需现场完成的接线工作转移到设备厂商工厂完成，充分利用工厂预制的质量优势，提高线缆工艺质量和连接可靠性，减少现场线缆敷设、安装、接线的工作量，提高变电站建设效率和工艺质量。
关键词：模块化智能变电站；预制光缆；预制电缆；即插即用
一、变电站二次线缆接线现状分析
目前，传统变电站设备安装调试在土建施工后期进行，设备调试基本不能与土建施工并行开展，整体建设周期难以进一步压缩，同时变电站现场条件差，接线工作量大，影响调试进度和质量。另一方面，不同厂家的设备及系统在现场进行集成和调试，也存在对设计方案理解不一致、设备接口不统一等问题，现场协调工作量大，影响工程进度和质量。
而变电站二次设备现场接线、调试工作量大，且现场施工需等待土建、电气一次等专业施工完毕后方可进场；而电缆接线需在现场进行剥缆、接线工作，光缆接线需进行熔接工作，受现场施工条件影响较大，施工工艺要求高，严重制约工程的建设周期；需要突破现有二次设备集成与调试工作模式，采用二次接线预制技术，实现二次系统调试与土建施工的并行开展和设备连接的“即插即用”，提高变电站整体建设效率，实现二次设备最大化工加工，减少现场二次接线和调试工作量。
二、预制光电缆技术工程应用方案研究
在模块化智能变电站中，采用预制式二次设备舱+预制式智能控制柜方案，舱内布置有站控层设备、间隔层保护测控设备及故障录波、时钟同步系统等公用设备，智能控制柜内布置合并单元、智能终端等设备，在预制舱与智能控制柜之间有大量的光纤回路和电缆接线，在智能控制柜与一次设备机构间也存在大量电缆接线。可充分采用预制光、电缆技术，提高线缆连接可靠性和接线效率。
2.1预制光缆选型及配置方案研究
全站光纤回路采用双端预制光缆，舱内屏间光缆接线采用尾缆，柜内光缆接线采用尾纤。主要光纤回路有保护装置直采直跳、合并单元和智能终端过程层组网及光B码对时、交换机级联等。
在预制舱内设置光缆集中配线单元柜，柜内配置免熔接光纤配线箱，进舱预制光缆插头与免熔接光纤配线箱插座进行对接，再由尾缆转接至舱内其他保护测控柜及时钟同步系统柜，实现光纤回路连接。
图11U免熔接光纤配线箱及组柜示意图25U免熔接光纤配线箱及组柜示意
免熔接光纤配线箱采用前接线装置，根据配置及结构形式不同，有2种产品方案，一是1U免熔接光纤配线箱，采用1U机架式结构，便于扩展，方便线缆走线及插拔，光缆接入可灵活配置4芯和12芯的多种组合，适用于柜内光缆少、空间充足的机柜；二是5U免熔接光纤配线箱，为5U机架式结构，高密度接口、布置紧凑、集成度高，满配时可配置10块模件，每块模件可接入2根12芯光缆，转出24芯尾缆，为方便光缆接线，每台机箱标配6块模件，适用于柜内空间紧张、光缆进线多的机柜；具体工程可根据预制光缆配置及组柜情况，合理选择免熔接光纤配线箱的结构型式。
同时，在户外智能控制柜中也需配置相应的免熔接光纤配线箱，由预制舱敷设进柜的预制光缆插头端与柜内免熔接光配箱插座端进行对接，再由跳纤接至智能终端光端口，从而实现光纤回路连接，考虑到智能控制柜中进柜预制光缆数量较少且空间较紧张，推荐选用1U免熔接光纤配线箱，满足光纤接入需求，同时节省柜内空间、安装方便。
以110kV主变高压侧典型间隔为例，预制舱与智能控制柜间预制光缆及转接统计如下表所示，配置2根12芯预制光缆，智能控制柜内设置1台免熔接光纤配线箱即可满足光纤接入需要；根据通用设计和标准化方案，统计各间隔智能控制柜与预制舱间预制光缆数量，即可知预制舱光缆集中配线单元柜中免熔接光纤配线箱的配置。
表1预制光缆回路统计
2.2预制电缆选型及配置方案研究
智能控制柜中安装有合并单元和智能终端，与一次设备机构间存在大量电缆连接，主要有电流回路、电压回路、信号回路、控制回路、直流电源回路、交流电源回路等，可采用单端预制电缆，在一次设备机构侧采用常规电缆接线，在智能控制柜侧采用预制接线，以减少现场线缆安装、接线工作量。
预制电缆组件由线缆及插头，插座及引出线两部分组成，插座端安装在智能控制柜中，插座端引出导线接至柜内端子排，再接至装置背板端子，实现电缆回路连接。预制电缆连接器在智能控制柜中设计连接器安装板进行安装。
图3预制电缆组件及组柜示意图
根据通用设计要求及标准化设计方案，对预制电缆芯数及导线截面进行合并归类，采用4x2.5mm²、10x2.5mm²、19x2.5mm²、4x4mm²、8x4mm²、4x6mm²、2x4mm²、2x10mm²等电缆规格。其中，电流回路预制电缆连接器需具备自封功能，以在预制电缆连接器断开时，靠近互感器侧插头或插座上同一相电流两个触点自动连通，与互感器线圈形成回路，防止电流互感器开路，保障人身安全，避免设备损坏。
3、总结
通过在模块化智能变电站中采用预制光、电缆技术，充分了利用工厂预制的质量优势，最大程度实现工厂化加工，提高了光电缆连接可靠性；通过深化通用设计和标准化方案，使得设备选型及回路连接标准化，提高光电缆选型标准化程度；依托模块化智能变电站中的二次设备舱及预制式智能控制柜等设备，实现在工厂内完成设备安装、线缆敷设与接线以及集成调试工作，整体运输至现场后，只需按工程施工图将二次设备舱与智能控制柜间、智能控制柜与一次机构间的预制线缆进行敷设，在线缆两端直接将预制光电缆插头与插座进行快速对接，即完成光电缆回路连接，大大缩短线缆制作、接线时间，提升了线缆连接工艺质量，提高线缆通信可靠性，实现二次线缆“即插即用”。