智能化变电站电气安装探析

2015-12-25罗樟，张弛

重庆电力高等专科学校学报 2015年4期

罗樟，张弛

（中国电建重庆电力建设总公司，重庆 400000）

智能化变电站是数字化变电站的升级和发展，在数字化变电站的基础上，结合智能电网的需求，对变电站自动化技术进行充实以实现变电站智能化功能。智能化变电站的网络结构由三层两网组成：三层（过程层、间隔层、站控层）、两网（以太网、光纤网络），如图1所示。

图1 网络结构图

过程层（设备层）的作用是完成变电站电能分配、交换、传输以及测量、遥控、保护、状态监测等相关功能，设备安装在就地。

间隔层的作用是实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与过程层远方传输、智能传感器、控制器等设备通信，设备安装在主控室、继保小室内。

站控层的作用是实现面向全站或一个以上一次设备的测量、控制的功能，完成数据采集和监视控制、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能，安装在操作后台。

在智能化变电站电气设备安装过程中，存在工期紧、调试时间长、施工人员经验不足、运行人员操作不熟练、验收检查复杂、工艺要求高等情况。因此，本文通过对智能化变电站电气安装中存在的一些问题进行分析，借鉴对智能化变电站电气安装施工经验的探讨，以期提高智能化变电站电气安装施工的质量和工艺。

1 智能化变电站与常规变电站的区别

1.1 一次设备及其在线监测

智能化变电站基本采用常规一次设备附加二次设备厂家的智能终端的模式，较常规变电站增加了智能终端装置。智能终端、合并单元一般独立安装在智能终端柜或汇控柜内。智能化变电站一次设备均配置了在线监测系统，如：主变压器配置油色谱分析、在线监测柜、GIS配置在线监测系统、避雷器在线检测系统等。

1.2 互感器配置

智能化变电站采用电子式互感器，取消主变压器本体高、中压侧套管电流互感器。其中，罗氏线圈和纯光纤电子互感器的比例基本上各占一半，电子式电压互感器多数采用电容分压型，部分AIS变电站电子式互感器采用与断路器或隔离开关组合安装的方式。（220 kV紫金变电站采用常规互感器加合并单元方式采集电流电压）互感器配置方面，较常规变电站增加了合并单元。

1.3 二次系统配置

智能化变电站二次设备统一组网，采用星型网络结构，层级分明。保护采用光缆直跳，与常规变电站相比较，光缆数量多、电缆数量少，在保护屏及终端屏内采用尾缆直接连接。自动化方面利用三层两网，较常规变电站增加了过程层交换机。

智能化变电站取消了保护、测量等小母线，改变为光接口，电压、电流采用光缆直采，减小了变电站内电压压降的问题，亦节约了投入成本。N600接地按电压等级各级接地，较常规变电站大幅减少二次电缆的数量。

1.4 高级功能应用

高级功能应用由监控系统一体化信息平台统一完成，根据变电站当地运维管理中心编制的高级功能应用方案进行实施，由监控厂家、设计院、调试人员完成。高级功能的应用是区别智能化变电站和数字化变电站的重要特征之一。高级功能应用有顺序控制、智能告警、设备状态可视化、故障信息综合分析等。

2 电气安装施工过程中的问题及经验

2.1 集成联调

智能化变电站进入电气安装阶段，与常规站不同的第一件事就是集成联调。由设计联络会确定工程实施方案、供货时间、技术支持，制定调试计划。根据调试计划及送调清单（见表1），将监控系统、保护系统、故障录波等设备进行集成联调，由监控厂家收集各厂家ICD文件，设计院提供相关图纸及虚端子图，由监控厂家负责全站SCD文件的配置。各厂家配合调试人员进行集成联调，根据实际现场要求，实现装置的相关功能，发现问题及时更正。

表1 智能化变电站集成联调设备清单

智能变电站监控系统组态时间长、调试时间长，而集成联调能提前发现和解决问题，能将监控系统组态时间提前，大幅缩短智能变电站的调试时间。做好集成联调工作，能缩短工程工期。各个厂家设备之间相互通讯及配合等过程中出现的各种问题，如果及早发现就能及时得到处理。

2.2 一体化电源

智能化变电站采用一体化电源，交直流电源是变电站运行的基础。由于智能化变电站调试时间长，所有保护装置、交换机等均需通电后方可调试，所以尽早形成一体化电源，有利于调试工作的开展。一体化电源包括220 V直流电源、48 V通信直流电源、380 V交流站用电源。一体化电源随着变电站的发展更新换代较快，特别是直流系统。在这里，需注意的情况是：直流系统是否采用硬接点信号。

智能化变电站设计所有信号、电流、电压回路均采用光缆传输，不采用硬接点的方式。关于直流系统是否采用硬接点信号，设计需与当地运维人员提前沟通有无文件要求。重庆市电力公司检修分公司要求直流系统均采用硬接点信号接入，以便于后期直流专业人员维护。如：直流在线监测系统、直流信号监测等。

2.3 光缆的敷设方法及形式

智能化变电站的显著特点之一是光缆多、电缆少。光缆按敷设地点分为室内、室外，按型号分为单模、多模，智能化变电站采用4-12芯多模光缆。光缆的敷设采用穿专用光缆子管敷设，室外子管型号建议选择φ32 mm，此型号的光缆子管较大，能容纳12芯室外光缆3根三角形排列敷设，节约了沟道空间、节省了材料的损耗，如图2所示。

图2 光缆子管内部敷设示意图

光缆敷设在电缆沟内最上层，应先敷设最上层电缆，最后敷设光缆，施工单位应制定好材料到场计划，组织电缆先到场敷设。光缆的预留是光缆敷设中存在的问题之一，一般采用两种方式预留：S弯、屏底盘圈。在电缆沟道较长较宽时，可在电缆沟道两壁安装电缆支架，光缆敷设路径采用S弯敷设，S弯敷设长度比直线敷设长约2～3m。光缆穿入屏盘时与电缆分开，根据屏盘内光纤配线箱的进线位置确定光缆的穿屏位置，电缆与光缆分别布置在屏盘的各一侧。屏盘底部预留光缆时将光缆盘成φ60的圈，并用扎带扎好。室外汇控柜光缆的预留方法：将光缆盘成圈，约3～4圈，垂直固定在电缆支架上，再穿入汇控柜内，预留长度可以达到约5 m，如图3所示。

图3 光缆预留示意图

2.4 光缆熔接、标识方法

光缆熔接前核对该屏内光缆是否全部敷设完毕，根据设计蓝图《XXX屏ODF配置图》进行熔接。ODF配置图中标明光缆的接入位置（几层、几芯）、数据名称、接口位置，若熔接错误则导致光缆跳线不准，与设计不符。其熔接方法与二次电缆接线大体相同，若光缆熔接错误，则只能重新熔接，导致人力、物力的浪费，所以需要提前进行规划，做好《光缆链路标识卡》极为重要，光缆链路标识卡是指导光缆熔接人员进行光缆的熔接的重要依据。

光缆的标识与电缆标识大致相同，光缆标识采用专用光缆标识牌，根据各地方文件的不同，编制相关标识内容，光缆标识牌增加了光缆用途一项，如图4所示。

图4 光缆标示牌

光纤尾缆的标识是一项繁琐、细致的工作，尾缆标识与二次线字头号同样重要，它标明了尾缆的具体作用、端口、回路等。各地的运维要求存在区别，标识也不一样。在重庆市电力公司检修分公司制定的《智能化变电站光缆标牌和尾纤插头标签标识规范》中，要求标明光纤尾缆的编号、信号用途、板件号、接口号等，并明确尾缆的作用及该光缆起止点。尾纤两端各用1张标签进行标识，标签采用专用贴纸，标签粘贴位置宜选择在距离尾纤插头1～2 cm处。如图5所示。

图5 尾缆标示牌

2.5 关于N600

智能化变电站二次保护系统中N600与常规变电站不同，需特别注意。常规变电站N600由一次设备全部引接至主控室内某屏上一点接地。智能化变电站采用光缆传输，不存在N600引接至主控室的电缆，需分别各电压等级接地。为了便于检修及维护，若设计无特殊要求，建议采用PT柜内接地，如：220 kV电压N600在母线设备汇控柜内接地；110 kV电压N600在母线设备汇控柜内接地；10 kV电压N600在母线设备柜上接地，如图6、图7所示。

图6 常规变电站N600接地示意图

图7 智能化变电站N600接地示意图

2.6 尾纤跳纤及整理的技巧和注意事项

智能化变电站使用光缆代替电缆，势必存在光缆熔接头、光缆尾缆、跳线多等情况。光缆尾缆及跳线在韧性上远不如电缆，但在数据传输上有很大的优势。智能化变电站屏盘内的光缆跳线的数量平均约为20～30根/屏，长度约为3～5 m，有数量多、长度长的特点。尾缆需要预留一定的弧度，防止尾缆折叠弧度过小，造成内部玻璃芯断裂，玻璃芯断裂只能重新熔接或更换新的尾缆。由于尾缆多为3～5 m的固定长度，插接位置不一会造成大部分尾缆有一定的富裕度，从而导致屏内尾缆长短不一、工艺差等情况的出现。尾缆的整理成为智能化变电站电气安装工艺中的重要组成部分。

在屏盘内光缆熔接盒上方均有盘纤盒，可将尾缆均匀盘绕其内，通过屏内槽盒敷设至所插入的板件插口。在纵向槽盒内敷设尾缆时，可将尾缆整理为S弯增加尾缆长度。在插入板件板扣时，可将尾缆从横向槽盒的下方穿出，预留为半圆形插入板件，最后用扎带扎好。如图8所示。