智能化變電站電氣安裝探析

羅 樟，張 弛

（中國電建 重慶電力建設(shè)總公司，重慶 400000）

智能化變電站是數(shù)字化變電站的升級(jí)和發(fā)展，在數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)上，結(jié)合智能電網(wǎng)的需求，對(duì)變電站自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行充實(shí)以實(shí)現(xiàn)變電站智能化功能。智能化變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由三層兩網(wǎng)組成：三層（過程層、間隔層、站控層）、兩網(wǎng)（以太網(wǎng)、光纖網(wǎng)絡(luò)），如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

過程層（設(shè)備層）的作用是完成變電站電能分配、交換、傳輸以及測(cè)量、遙控、保護(hù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等相關(guān)功能，設(shè)備安裝在就地。

間隔層的作用是實(shí)現(xiàn)使用一個(gè)間隔的數(shù)據(jù)并且作用于該間隔一次設(shè)備的功能，即與過程層遠(yuǎn)方傳輸、智能傳感器、控制器等設(shè)備通信，設(shè)備安裝在主控室、繼保小室內(nèi)。

站控層的作用是實(shí)現(xiàn)面向全站或一個(gè)以上一次設(shè)備的測(cè)量、控制的功能，完成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護(hù)信息管理等相關(guān)功能，安裝在操作后臺(tái)。

在智能化變電站電氣設(shè)備安裝過程中，存在工期緊、調(diào)試時(shí)間長、施工人員經(jīng)驗(yàn)不足、運(yùn)行人員操作不熟練、驗(yàn)收檢查復(fù)雜、工藝要求高等情況。因此，本文通過對(duì)智能化變電站電氣安裝中存在的一些問題進(jìn)行分析，借鑒對(duì)智能化變電站電氣安裝施工經(jīng)驗(yàn)的探討，以期提高智能化變電站電氣安裝施工的質(zhì)量和工藝。

1 智能化變電站與常規(guī)變電站的區(qū)別

1.1 一次設(shè)備及其在線監(jiān)測(cè)

智能化變電站基本采用常規(guī)一次設(shè)備附加二次設(shè)備廠家的智能終端的模式，較常規(guī)變電站增加了智能終端裝置。智能終端、合并單元一般獨(dú)立安裝在智能終端柜或匯控柜內(nèi)。智能化變電站一次設(shè)備均配置了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如：主變壓器配置油色譜分析、在線監(jiān)測(cè)柜、GIS配置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、避雷器在線檢測(cè)系統(tǒng)等。

1.2 互感器配置

智能化變電站采用電子式互感器，取消主變壓器本體高、中壓側(cè)套管電流互感器。其中，羅氏線圈和純光纖電子互感器的比例基本上各占一半，電子式電壓互感器多數(shù)采用電容分壓型，部分AIS變電站電子式互感器采用與斷路器或隔離開關(guān)組合安裝的方式。（220 kV紫金變電站采用常規(guī)互感器加合并單元方式采集電流電壓）互感器配置方面，較常規(guī)變電站增加了合并單元。

1.3 二次系統(tǒng)配置

智能化變電站二次設(shè)備統(tǒng)一組網(wǎng)，采用星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，層級(jí)分明。保護(hù)采用光纜直跳，與常規(guī)變電站相比較，光纜數(shù)量多、電纜數(shù)量少，在保護(hù)屏及終端屏內(nèi)采用尾纜直接連接。自動(dòng)化方面利用三層兩網(wǎng)，較常規(guī)變電站增加了過程層交換機(jī)。

智能化變電站取消了保護(hù)、測(cè)量等小母線，改變?yōu)楣饨涌冢妷?、電流采用光纜直采，減小了變電站內(nèi)電壓壓降的問題，亦節(jié)約了投入成本。N600接地按電壓等級(jí)各級(jí)接地，較常規(guī)變電站大幅減少二次電纜的數(shù)量。

1.4 高級(jí)功能應(yīng)用

高級(jí)功能應(yīng)用由監(jiān)控系統(tǒng)一體化信息平臺(tái)統(tǒng)一完成，根據(jù)變電站當(dāng)?shù)剡\(yùn)維管理中心編制的高級(jí)功能應(yīng)用方案進(jìn)行實(shí)施，由監(jiān)控廠家、設(shè)計(jì)院、調(diào)試人員完成。高級(jí)功能的應(yīng)用是區(qū)別智能化變電站和數(shù)字化變電站的重要特征之一。高級(jí)功能應(yīng)用有順序控制、智能告警、設(shè)備狀態(tài)可視化、故障信息綜合分析等。

2 電氣安裝施工過程中的問題及經(jīng)驗(yàn)

2.1 集成聯(lián)調(diào)

智能化變電站進(jìn)入電氣安裝階段，與常規(guī)站不同的第一件事就是集成聯(lián)調(diào)。由設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)確定工程實(shí)施方案、供貨時(shí)間、技術(shù)支持，制定調(diào)試計(jì)劃。根據(jù)調(diào)試計(jì)劃及送調(diào)清單（見表1），將監(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)、故障錄波等設(shè)備進(jìn)行集成聯(lián)調(diào)，由監(jiān)控廠家收集各廠家ICD文件，設(shè)計(jì)院提供相關(guān)圖紙及虛端子圖，由監(jiān)控廠家負(fù)責(zé)全站SCD文件的配置。各廠家配合調(diào)試人員進(jìn)行集成聯(lián)調(diào)，根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)要求，實(shí)現(xiàn)裝置的相關(guān)功能，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)更正。

表1 智能化變電站集成聯(lián)調(diào)設(shè)備清單

智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)時(shí)間長、調(diào)試時(shí)間長，而集成聯(lián)調(diào)能提前發(fā)現(xiàn)和解決問題，能將監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)時(shí)間提前，大幅縮短智能變電站的調(diào)試時(shí)間。做好集成聯(lián)調(diào)工作，能縮短工程工期。各個(gè)廠家設(shè)備之間相互通訊及配合等過程中出現(xiàn)的各種問題，如果及早發(fā)現(xiàn)就能及時(shí)得到處理。

2.2 一體化電源

智能化變電站采用一體化電源，交直流電源是變電站運(yùn)行的基礎(chǔ)。由于智能化變電站調(diào)試時(shí)間長，所有保護(hù)裝置、交換機(jī)等均需通電后方可調(diào)試，所以盡早形成一體化電源，有利于調(diào)試工作的開展。一體化電源包括220 V直流電源、48 V通信直流電源、380 V交流站用電源。一體化電源隨著變電站的發(fā)展更新?lián)Q代較快，特別是直流系統(tǒng)。在這里，需注意的情況是：直流系統(tǒng)是否采用硬接點(diǎn)信號(hào)。

智能化變電站設(shè)計(jì)所有信號(hào)、電流、電壓回路均采用光纜傳輸，不采用硬接點(diǎn)的方式。關(guān)于直流系統(tǒng)是否采用硬接點(diǎn)信號(hào)，設(shè)計(jì)需與當(dāng)?shù)剡\(yùn)維人員提前溝通有無文件要求。重慶市電力公司檢修分公司要求直流系統(tǒng)均采用硬接點(diǎn)信號(hào)接入，以便于后期直流專業(yè)人員維護(hù)。如：直流在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、直流信號(hào)監(jiān)測(cè)等。

2.3 光纜的敷設(shè)方法及形式

智能化變電站的顯著特點(diǎn)之一是光纜多、電纜少。光纜按敷設(shè)地點(diǎn)分為室內(nèi)、室外，按型號(hào)分為單模、多模，智能化變電站采用4-12芯多模光纜。光纜的敷設(shè)采用穿專用光纜子管敷設(shè)，室外子管型號(hào)建議選擇φ32 mm，此型號(hào)的光纜子管較大，能容納12芯室外光纜3根三角形排列敷設(shè)，節(jié)約了溝道空間、節(jié)省了材料的損耗，如圖2所示。

圖2 光纜子管內(nèi)部敷設(shè)示意圖

光纜敷設(shè)在電纜溝內(nèi)最上層，應(yīng)先敷設(shè)最上層電纜，最后敷設(shè)光纜，施工單位應(yīng)制定好材料到場(chǎng)計(jì)劃，組織電纜先到場(chǎng)敷設(shè)。光纜的預(yù)留是光纜敷設(shè)中存在的問題之一，一般采用兩種方式預(yù)留：S彎、屏底盤圈。在電纜溝道較長較寬時(shí)，可在電纜溝道兩壁安裝電纜支架，光纜敷設(shè)路徑采用S彎敷設(shè)，S彎敷設(shè)長度比直線敷設(shè)長約2～3m。光纜穿入屏盤時(shí)與電纜分開，根據(jù)屏盤內(nèi)光纖配線箱的進(jìn)線位置確定光纜的穿屏位置，電纜與光纜分別布置在屏盤的各一側(cè)。屏盤底部預(yù)留光纜時(shí)將光纜盤成φ60的圈，并用扎帶扎好。室外匯控柜光纜的預(yù)留方法：將光纜盤成圈，約3～4圈，垂直固定在電纜支架上，再穿入?yún)R控柜內(nèi)，預(yù)留長度可以達(dá)到約5 m，如圖3所示。

圖3 光纜預(yù)留示意圖

2.4 光纜熔接、標(biāo)識(shí)方法

光纜熔接前核對(duì)該屏內(nèi)光纜是否全部敷設(shè)完畢，根據(jù)設(shè)計(jì)藍(lán)圖《XXX屏ODF配置圖》進(jìn)行熔接。ODF配置圖中標(biāo)明光纜的接入位置（幾層、幾芯）、數(shù)據(jù)名稱、接口位置，若熔接錯(cuò)誤則導(dǎo)致光纜跳線不準(zhǔn)，與設(shè)計(jì)不符。其熔接方法與二次電纜接線大體相同，若光纜熔接錯(cuò)誤，則只能重新熔接，導(dǎo)致人力、物力的浪費(fèi)，所以需要提前進(jìn)行規(guī)劃，做好《光纜鏈路標(biāo)識(shí)卡》極為重要，光纜鏈路標(biāo)識(shí)卡是指導(dǎo)光纜熔接人員進(jìn)行光纜的熔接的重要依據(jù)。

光纜的標(biāo)識(shí)與電纜標(biāo)識(shí)大致相同，光纜標(biāo)識(shí)采用專用光纜標(biāo)識(shí)牌，根據(jù)各地方文件的不同，編制相關(guān)標(biāo)識(shí)內(nèi)容，光纜標(biāo)識(shí)牌增加了光纜用途一項(xiàng)，如圖4所示。

圖4 光纜標(biāo)示牌

光纖尾纜的標(biāo)識(shí)是一項(xiàng)繁瑣、細(xì)致的工作，尾纜標(biāo)識(shí)與二次線字頭號(hào)同樣重要，它標(biāo)明了尾纜的具體作用、端口、回路等。各地的運(yùn)維要求存在區(qū)別，標(biāo)識(shí)也不一樣。在重慶市電力公司檢修分公司制定的《智能化變電站光纜標(biāo)牌和尾纖插頭標(biāo)簽標(biāo)識(shí)規(guī)范》中，要求標(biāo)明光纖尾纜的編號(hào)、信號(hào)用途、板件號(hào)、接口號(hào)等，并明確尾纜的作用及該光纜起止點(diǎn)。尾纖兩端各用1張標(biāo)簽進(jìn)行標(biāo)識(shí)，標(biāo)簽采用專用貼紙，標(biāo)簽粘貼位置宜選擇在距離尾纖插頭1～2 cm處。如圖5所示。

圖5 尾纜標(biāo)示牌

2.5 關(guān)于N600

智能化變電站二次保護(hù)系統(tǒng)中N600與常規(guī)變電站不同，需特別注意。常規(guī)變電站N600由一次設(shè)備全部引接至主控室內(nèi)某屏上一點(diǎn)接地。智能化變電站采用光纜傳輸，不存在N600引接至主控室的電纜，需分別各電壓等級(jí)接地。為了便于檢修及維護(hù)，若設(shè)計(jì)無特殊要求，建議采用PT柜內(nèi)接地，如：220 kV電壓N600在母線設(shè)備匯控柜內(nèi)接地；110 kV電壓N600在母線設(shè)備匯控柜內(nèi)接地；10 kV電壓N600在母線設(shè)備柜上接地，如圖6、圖7所示。

圖6 常規(guī)變電站N600接地示意圖

圖7 智能化變電站N600接地示意圖

2.6 尾纖跳纖及整理的技巧和注意事項(xiàng)

智能化變電站使用光纜代替電纜，勢(shì)必存在光纜熔接頭、光纜尾纜、跳線多等情況。光纜尾纜及跳線在韌性上遠(yuǎn)不如電纜，但在數(shù)據(jù)傳輸上有很大的優(yōu)勢(shì)。智能化變電站屏盤內(nèi)的光纜跳線的數(shù)量平均約為20～30根/屏，長度約為3～5 m，有數(shù)量多、長度長的特點(diǎn)。尾纜需要預(yù)留一定的弧度，防止尾纜折疊弧度過小，造成內(nèi)部玻璃芯斷裂，玻璃芯斷裂只能重新熔接或更換新的尾纜。由于尾纜多為3～5 m的固定長度，插接位置不一會(huì)造成大部分尾纜有一定的富裕度，從而導(dǎo)致屏內(nèi)尾纜長短不一、工藝差等情況的出現(xiàn)。尾纜的整理成為智能化變電站電氣安裝工藝中的重要組成部分。

在屏盤內(nèi)光纜熔接盒上方均有盤纖盒，可將尾纜均勻盤繞其內(nèi)，通過屏內(nèi)槽盒敷設(shè)至所插入的板件插口。在縱向槽盒內(nèi)敷設(shè)尾纜時(shí)，可將尾纜整理為S彎增加尾纜長度。在插入板件板扣時(shí)，可將尾纜從橫向槽盒的下方穿出，預(yù)留為半圓形插入板件，最后用扎帶扎好。如圖8所示。

3 結(jié)束語

智能化是電網(wǎng)發(fā)展的方向，智能化變電站是智能電網(wǎng)組成的重要部分，代表著電力行業(yè)的發(fā)展方向。智能化變電站電氣安裝施工方面的經(jīng)驗(yàn)還比較欠缺，在以后的施工過程中，需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，提高施工質(zhì)量，普及和應(yīng)用新的工藝，推動(dòng)智能化變電站更快更好地發(fā)展。

圖8 尾纜整理示意圖

［1］ 國家電網(wǎng)公司.Q/GDW 383-2009智能化變電站技術(shù)導(dǎo)則［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

［2］ 重慶市電力公司檢修分公司.智能變電站光纜標(biāo)牌和尾纖插頭標(biāo)簽標(biāo)識(shí)規(guī)范［S］.重慶：重慶市電力公司檢修分公司.

［3］ 許曉慧.智能電網(wǎng)導(dǎo)論［M］.北京：中國電力出版社，2010.