新一代智能变电站的电气设备安装
发布日期：2016-10-31 来源：《上海设备管理》
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叶塘110 kV智能变电站是全国首批六座新一代智能变电站之一，也是上海首座新一代智能变电站。本文介绍了叶塘变电站与传统常规变电站的区别，以及电气设备安装中的注意事项。
一、概述
新一代智能变电站和传统常规变电站的区别主要在一次设备智能化、电子式互感器、一次设备状态监测、一体化电源、辅助系统智能化等几个方面。图1体现了新一代智能变电站与常规变电站在系统结构上的区别。
对于电气设备安装来说，最大的区别体现在二次控制电缆敷设方面。常规变电站的做法是将一次设备上的电量或非电量信号通过电缆直接接入保护、测控、故障录波、计量等设备，而新一代智能变电站通过一次设备上的电子式互感器直接输出数字信号给合并单元，或者高压设备本体简单地引出电缆至就近的智能终端，然后通过光缆到达间隔层设备和站控层设备。
合并单元是过程层的关键设备，是对来自二次转换器的电流和（或）电压数据进行时间相关组合的物理单元。合并单元可以是互感器的一个组成件，也可以是一个分立单元。合并单元的输入为数字信号，包括采集器输出的采样值、电源状态信息及变电站同步信号等，这些信号通过高速光纤接口接入合并单元。在合并单元内对输入信号进行处理，同时合并单元通过光纤向间隔层智能电子设备（IED）输出采样合并数据。
显而易见，从长远看，新一代智能变电站的推广，会大大减少二次技术员的工作量，因为控制电缆大量减少，厂家提供的光缆在厂家的设备间简单敷设，插入光缆头就能实现所需要的功能，还可以大大缩短工期。但是，在实际施工中，由于缺乏经验，过程并不顺利，主要体现在控制电缆桥架、光缆和光缆头选型、光缆敷设和熔接、电子式互感器、绝缘母线等几个方面。
二、控制电缆桥架
设计部门在设计控制电缆桥架时，没有考虑新一代智能变电站中控制电缆少、光缆多的特点，还是按常规变电站桥架设计图纸。叶塘变电站开工审阅图纸后，向设计部门反映了这个问题，经设计部门确认后，缩短了控制电缆桥架宽度，新增电缆层100mm宽光缆专用小桥架、电缆竖井200mm宽光缆桥架，同时二次主控室地板下也增加专用桥架。施工后发现，预估还是严重不足，电缆层100mm宽光缆专用小桥架里挤得满满当当，而三条纵向控制电缆桥架内只有一条铺设了电缆，偌大的四开门电缆竖井内，只有寥寥十几根电缆。
施工结束后向设计部门提出了建议，电缆层和主控室地板下至少要设置200mm宽光缆桥架，同时缩小控制电缆桥架和电缆竖井的规模。
三、光缆和光缆头的选型
新一代智能变电站内配置了一套全站公用的时间同步系统，高精度时钟源按双重化配置，优先采用北斗系统标准授时信号进行时钟校正。时间同步系统可以输出。主时钟源要提供满足电力行业标准DL/T 860 《变电站通信网络和系统》的通信接口，直接与自动化系统连接，将装置运行情况、卫星锁定数量、同时或失步状态等信息传输至站控层。区别于传统的网线连接，此处也采用光缆连接。施工时最大的不便是采用以上对时方式，必须待全球卫星定位系统（GPS）调试完成、对时以后，才能进行其他联调。叶塘变电站在进行电气设备安装时并不知道这一点，按照传统做法，即将GPS光缆延后敷设接线，于是延误了部分调试进度。
基于以上原因，光缆和光缆头的选型就非常重要，不能有错误，也不能拖延时间。在光缆选型方面，设计部门同样没有足够的经验，当初只提供了四芯多模光缆这一个型号。在最后使用时，发现采用这一型号浪费严重，用单芯光缆就足够了。
光缆的种类很多，根据用途不同，自身具有的功能和性能也有所差异。光缆的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上进行的。叶塘变电站选择GJBFJH－4A1a（1+4－2.5（8.5））型，是设计部门提供了四芯多模光缆大方向后，咨询光缆生产厂家，索取光缆技术参数，依据现场实际情况（潮湿程度、需要弯曲程度等）向设计部门、连接两侧设备的生产厂家分别确认后再采购的。施工后发现，可以采用单芯光缆，除了降低成本之外，还有占地面积小、更加美观等优点。
目前主流的光缆头主要有以下几种。
（1）FC 型。常见的为圆形，带螺纹光缆接头。
（2）SC 型。方型光缆接头。
（3）LC 型。属于收发分离结构。
（4）ST 型。卡接式圆形光缆接头。
叶塘变电站用ST型光缆头居多，今后类似施工可以依据各种型式的光缆头图片，配合现场实物进行选择，选型后还要经厂方和设计部门确认，再采购。
四、光缆敷设
光缆敷设时必须有厂家人员在旁指导，敷设过程中注意以下几点：
（1）厂家光缆、尾纤到货，先查看到货物清单，核实光缆数量、长度，确认能否满足工程需要，不足时应及时向厂方提出调整。
（2）敷设光缆时仔细核对光缆型号（单模还是多模、光缆芯数等）。
（3）做好光缆标记，因为光缆很容易弄乱。
（4）敷设光缆时要格外小心，不能误将光缆折断。光缆进柜体时需要考虑熔纤及固定方便。若单个屏柜内光缆较多，屏柜两边尽量各分一半，且建议按照需要熔接的终端盒来分。
（5）不能以敷设常规网线的经验来敷设光缆，要事先考虑光缆弧度、光缆保护。桥架到屏柜内的一段，可用聚氯乙烯（PVC）管或者蛇皮管防护，但不宜过小，使用常规的ϕ25 过小，建议使用ϕ32 或者ϕ50 的。交换机柜有近200根光纤，必须提前规划屏内绑扎计划，若无法可靠绑扎，要及时向设计部门提出，增加屏柜，或者移动设备。本工程因交换机柜光缆过多，无法可靠绑扎，所以分流部分设备到主变电能表屏内。
五、光缆熔接
熔接需要专业人员进行，具体注意事项如下：
（1）与熔接人员沟通，说明如何看图纸，要求其按照图纸进行熔接，不可搞错顺序，严禁不看图纸熔接。
（2）需要留有一定裕量的光缆，一般在屏下盘两圈，交待熔接人员盘扎好。留裕量时需要进行计算，因为过长会造成绑扎困难，过短则光缆容易受到损坏。
（3）登记每日的熔接工作量，规划进度。
（4）熔接完成后需要检查测试所有光缆，一般采用红外线灯，不通则需要重新熔接。测试时，如果有的光缆时通时断，或者比别的明显暗很多，必须重新熔接。若判断光缆存在折断现象，也要重敷重熔。
六、电子式互感器
电子式互感器是一种计量传感装置，由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流（或电压）传感器组成，用于传输正比于被测量的量，以供给测量仪器、仪表和继电保护（或控制）装置。与传统互感器相比，电子式互感器直接输出数字信号，是新一代智能变电站的基础。
电子式互感器一般集成在设备之内，不需要另外安装，但是有一点需要注意：为配合光电流互感器，10 kV电缆头并不采用传统预置式电缆头，而是采用T型头。
七、绝缘母线
为节约空间，并充分利用电缆层空间，叶塘变电站采用了绝缘母线，取消了传统的10 kV 桥箱母排连接，这让地上一层的层高低了近1 m。除此以外，绝缘铜管母线作为矩形母线的替代品被采用。绝缘铜管母线的优势在于：载流量大、绝缘性能好、机械强度高、散热好、温升小、损耗小、绝缘材料耐热系数高、抗电气振动能力强、不受环境干扰。绝缘铜管母线架构简明、布置清晰、安装方便、维护工作量小。
虽然绝缘母线不需要我们来安装，但是绝缘母线在主变室与母排有软连接，所以也需要注意以下几点：
（1）绝缘母线安装前，先通知开关柜厂家安装引下母线。如果绝缘母线先安装，相应的开关柜引下母线将无法安装。
（2）注意核对图纸，复核相序，一般低压侧相序出错都会通过改桥箱来解决，但是绝缘母线一般不可更改，且造价也高，此时只能重做母排。
（3）厂家现场测量尺寸时，务必做好相序、母线通道位置等交底工作，并签字，因为绝缘母线在电缆层很可能与电缆桥架位置冲突。
八、结语
新一代智能变电站还处于尝试阶段，设计部门和厂家经验有限，作为安装施工人员，需要多熟悉图纸，多思考，多总结，多和设计厂家沟通，才能提高工作效率，且少走弯路。
作者：姜轶伦 上海送变电工程公司
