探索智能變電站模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化光纖配線技術(shù)實(shí)施方案

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司 王曉旭 郭亞昌 薛旭恒

國(guó)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司 劉 鵬 張 銳

1.免熔接光纖配線、光纖法蘭盒中轉(zhuǎn)模塊

免熔接光纖配線模塊箱主要用于安裝免熔接光纖配線模塊。免熔接光纖配線模塊其功能主要是將預(yù)制光纜插頭組件的4～24 芯連接器分支為L(zhǎng)C口連接器，然后轉(zhuǎn)接為柜內(nèi)光纖跳線出纖，或者轉(zhuǎn)接為戶(hù)內(nèi)預(yù)制尾纜出纖。通過(guò)配合使用具有插座組件的雙端預(yù)制光纜，實(shí)現(xiàn)了跨室光纜的“即插即用”。

1.1 免熔接光纖配線模塊箱的特點(diǎn)

安裝于19吋標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架或機(jī)柜中，便于轉(zhuǎn)接和配線模塊集中管理；通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)端口數(shù)量的增加，提高了光纖高密度連接能力，是傳統(tǒng)熔纖配線架密度的四倍多，大大節(jié)約了機(jī)柜的空間，提高了機(jī)柜利用率；配線架設(shè)計(jì)包含理線架和標(biāo)簽條；安裝、升級(jí)、維護(hù)便利。

1.2 免熔接光纖配線模塊分類(lèi)

免熔接光纖配線模塊可根據(jù)需要任意配置，既可接入預(yù)制光纜插頭轉(zhuǎn)接為戶(hù)內(nèi)光纖跳線出纖；也可以接入戶(hù)外或戶(hù)內(nèi)分支光纜轉(zhuǎn)接為戶(hù)內(nèi)光纖跳線出纖；還可以接入預(yù)制光纜插頭轉(zhuǎn)接為戶(hù)外或戶(hù)內(nèi)分支光纜等；目前，從規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化角度考慮，以兼容性、互換性、美觀性作為工程應(yīng)用方向，最大化集成預(yù)制光纜接入端口和光纖跳線出口，壓縮免熔接光配占用空間，免熔接光纖配線模塊主要包含以下類(lèi)型：橫向安裝，1U高度、2U高度等：前進(jìn)前出、前進(jìn)后出（或后進(jìn)前出）、后進(jìn)后出三種形式。豎向安裝，4U高度：后進(jìn)前出（或前進(jìn)后出），5U高度：前進(jìn)前出（或后進(jìn)后出）。

1.3 光纖法蘭盒中轉(zhuǎn)方案

通過(guò)在機(jī)架底部附件安裝區(qū)安裝光纖法蘭盒的方式解決現(xiàn)存尾纜在艙內(nèi)布設(shè)所面臨的長(zhǎng)度難以精確計(jì)算、備用尾纖難以盤(pán)收和尾纜兩接頭型號(hào)不同意的問(wèn)題。

光纖法蘭盒采用1U機(jī)箱結(jié)構(gòu)，蓋板為抽插式，法蘭采用LC接頭，共4個(gè)24口LC接頭模塊。尾纜從中轉(zhuǎn)盒前部插入中專(zhuān)單元，轉(zhuǎn)接后的跳纖從后部引出后接入到相應(yīng)裝置或設(shè)備光口（見(jiàn)圖1）。

光纖法蘭盒方案優(yōu)點(diǎn)：

1)解決尾纜長(zhǎng)度不易計(jì)算，難收納的問(wèn)題

預(yù)制艙內(nèi)預(yù)制光纜集中轉(zhuǎn)接柜過(guò)來(lái)的尾纜插接于光纖法蘭盒，轉(zhuǎn)接為跳纖再通過(guò)設(shè)備檢修通道走線至相應(yīng)裝置，尾纜長(zhǎng)度、尾纜尾纖長(zhǎng)度容易計(jì)算，不因?yàn)檠b置安裝高度難以估算，較好的解決了尾纜長(zhǎng)度不易計(jì)算和多余尾纜難于盤(pán)收的問(wèn)題。

圖1 光纖法蘭盒樣機(jī)示意圖

2)解決尾纜尾纖備用纖過(guò)多，占用走線通道，難運(yùn)維的問(wèn)題

尾纜尾纖中有備用纖（原則上尾纜采用用一備一的冗余方案），在常規(guī)尾纜插接保護(hù)裝置的方案中，造成有近50%的備用尾纖需要占用走線通道空間，其盤(pán)收問(wèn)題也難以解決，通過(guò)本方案的優(yōu)化，僅工作纖以跳纖形式布設(shè)在走纖通道中，實(shí)現(xiàn)了通道的有效利用，且空間大，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)維工作方便。

3）實(shí)現(xiàn)接口統(tǒng)一

由于艙內(nèi)設(shè)備上光口形式多樣難以統(tǒng)一：LCSTSCFC等，給尾纜的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、采購(gòu)和維護(hù)工作增加困難，且增加了備件庫(kù)成本。通過(guò)統(tǒng)一規(guī)范尾纜兩頭接頭形式（LC），將接頭轉(zhuǎn)換部分放置在機(jī)架內(nèi)完成的方式，實(shí)現(xiàn)尾纜尾纜接口形式統(tǒng)一的目的。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)化快速出纖方案

針對(duì)不同安裝要求和使用環(huán)境，研究不同的快速出纖解決方案：①智能控制柜和二次設(shè)備預(yù)制艙等空間比較緊湊，要求預(yù)制光纜和跳線配線在同一側(cè)時(shí)，免熔接光纖配線模塊采用前進(jìn)前出型式。②戶(hù)內(nèi)裝配式或主控室，可以采用預(yù)制光纜后側(cè)進(jìn)，跳線前側(cè)出纖的后進(jìn)前出型式。③橫向或豎向安裝的免熔接光纖配線模塊均能實(shí)現(xiàn)前進(jìn)前出或后進(jìn)前出的出纖要求。

2.智能變電站模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化配線技術(shù)實(shí)施方法

2.1 預(yù)制式智能控制柜模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化配線技術(shù)實(shí)施方案

通過(guò)在預(yù)制式智能控制柜內(nèi)安裝免熔接光纖配線模塊，實(shí)現(xiàn)預(yù)制光纜及尾纜的轉(zhuǎn)接和配線的集中管理；通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)端口數(shù)量的增加，提高了光纖高密度連接能力，是傳統(tǒng)熔纖配線架密度的四倍多，大大節(jié)約了機(jī)柜的空間，提高了機(jī)柜利用率；預(yù)制式智能控制柜采用2個(gè)1U高度的橫向機(jī)架，每個(gè)1U高度的橫向機(jī)架（前進(jìn)前出型免熔接光配模塊箱）包含2個(gè)預(yù)制光纜適配口，24LC適配接口。

2.2 預(yù)制艙集中接口柜模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化配線技術(shù)實(shí)施方案

通過(guò)在預(yù)制艙集中接口柜內(nèi)安裝免熔接光纖配線模塊，實(shí)現(xiàn)預(yù)制光纜及尾纜的轉(zhuǎn)接和配線的集中管理；通過(guò)配合使用具有插座組件的雙端預(yù)制光纜，實(shí)現(xiàn)了跨室光纜的“即插即用”。預(yù)制艙集中接口柜內(nèi)可通過(guò)安裝5U前進(jìn)前出型免熔接光配模塊箱2個(gè)。每個(gè)5U前進(jìn)前出型免熔接光配模塊箱，可插10個(gè)免熔接光纖配線模塊，最多可接入12芯的預(yù)制光纜20條，最大出纖芯數(shù)12×20。

2.3 預(yù)制艙二次設(shè)備機(jī)架模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化配線技術(shù)實(shí)施方案

通過(guò)在預(yù)制艙二次設(shè)備機(jī)架下部附件安裝區(qū)安裝高度集成的光纖法蘭盒，來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)架對(duì)外光纖回路的統(tǒng)一轉(zhuǎn)接。光纖法蘭盒與機(jī)架內(nèi)設(shè)備采用光纖跳纖連接，光纖法蘭盒與機(jī)架外設(shè)備采用尾纜連接。解決了尾纜長(zhǎng)度難計(jì)算，尾纜接口難以統(tǒng)一以及多余尾纜、尾纜的盤(pán)收問(wèn)題。在一定程度上實(shí)現(xiàn)了光纖配線技術(shù)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化。預(yù)制艙二次設(shè)備機(jī)架下部附件安裝區(qū)安裝高度集成的光纖法蘭盒1個(gè)，來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)架對(duì)外光纖回路的統(tǒng)一轉(zhuǎn)接。

圖2 預(yù)制光纜尾纜連接示意圖

3.光纜優(yōu)化整合及模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化配線技術(shù)實(shí)施方法

3.1 預(yù)制光纜即插即用方案研究

本工程光纜規(guī)格優(yōu)化合并為4芯、12芯。750kV、220kV各間隔、主變本體、66kV母線設(shè)備智能控制柜至預(yù)制艙光纜數(shù)量簡(jiǎn)化為2根，66kV除母線設(shè)備外各間隔至預(yù)制艙光數(shù)量簡(jiǎn)化為1根。經(jīng)整合優(yōu)化后，所用光纜總量?jī)H為8.9km左右，僅占優(yōu)化前總量的17.8%。

通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析比較，可知預(yù)制光纜費(fèi)用低于普通光纜+熔接+光配的價(jià)格，同時(shí)可有效簡(jiǎn)化施工工藝，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)即插即用，因此本工程推薦采用預(yù)制光纜。并通過(guò)技術(shù)比較，推薦采用高密度預(yù)制光纜。其多芯連接器外有高強(qiáng)度金屬外殼保護(hù)，可以抵抗施工踩踏、擠壓，光纜端與跳線端實(shí)現(xiàn)盲插操作。

對(duì)于戶(hù)外光纜，推薦采用“預(yù)制艙外集中配線”方案，光纜雙端預(yù)制，一端與就地的預(yù)制式智能控制柜內(nèi)的免熔接光纖配線模塊直接接插，另一端與預(yù)制艙內(nèi)集中接線柜免熔接光纖配線模塊直接接插，實(shí)現(xiàn)“即插即用”。

對(duì)于戶(hù)內(nèi)尾纜，推薦預(yù)制艙二次設(shè)備機(jī)架內(nèi)配置光纖法蘭盒，解決了尾纜長(zhǎng)度難計(jì)算，尾纜接口難以統(tǒng)一以及多余尾纜、尾纜的盤(pán)收問(wèn)題；同時(shí)方便改擴(kuò)建工程進(jìn)行，艙體內(nèi)接線實(shí)現(xiàn)全部廠內(nèi)加工，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制艙內(nèi)“0敷設(shè)”，艙內(nèi)屏柜“0光配”。

此外，由于預(yù)制艙、智能控制柜易于定位，布置方案確定后，場(chǎng)內(nèi)光纜和尾纜長(zhǎng)度立即確定，再根據(jù)上述光纜規(guī)格簡(jiǎn)化方案，即可“0延時(shí)”提供光纜清冊(cè)，滿(mǎn)足招標(biāo)、施工周期要求。

3.2 技術(shù)方案

在研究光纖連接技術(shù)的基礎(chǔ)上，摒棄傳統(tǒng)光纖配線架和光纖熔接點(diǎn)的不足，創(chuàng)新性地提出“模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化光纖配線技術(shù)”方案，通過(guò)使用免熔接光纖配線模塊和“光纖法蘭盒中轉(zhuǎn)技術(shù)”，統(tǒng)一了預(yù)制光纜及預(yù)制艙內(nèi)預(yù)制尾纜的接口類(lèi)型，既便于施工，節(jié)省投資，又有利于縮短安裝及調(diào)試工期，提升整個(gè)二次系統(tǒng)的集成度和經(jīng)濟(jì)性。其模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化配線技術(shù)實(shí)施方案有以下幾點(diǎn)：

1）預(yù)制艙集中接口柜內(nèi)可通過(guò)安裝5U前進(jìn)前出型免熔接光配模塊箱2個(gè)。每個(gè)5U前進(jìn)前出型免熔接光配模塊箱，可插10個(gè)免熔接光纖配線模塊，最多可接入12芯的預(yù)制光纜20條，最大出纖芯數(shù)12×20。因此每個(gè)預(yù)制艙里設(shè)置一面集中接線柜，柜內(nèi)放置2個(gè)5U免熔接光纖模塊即可滿(mǎn)足終期要求。

2）本工程預(yù)制式智能控制柜采用2個(gè)1U高度的橫向機(jī)架，每個(gè)1U高度的橫向機(jī)架（前進(jìn)前出型免熔接光配模塊箱）包含2個(gè)預(yù)制光纜適配口，24LC適配接口。

3）預(yù)制艙二次設(shè)備機(jī)架下部附件安裝區(qū)安裝高度集成的光纖法蘭盒1個(gè)，來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)架對(duì)外光纖回路的統(tǒng)一轉(zhuǎn)接。決了尾纜長(zhǎng)度難計(jì)算，尾纜接口難以統(tǒng)一以及多余尾纜、尾纜的盤(pán)收問(wèn)題。

4.結(jié)論

本文針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化加工、裝配式建設(shè)”的設(shè)計(jì)理念，遵循“安全性、適用性、通用性、經(jīng)濟(jì)性”協(xié)調(diào)統(tǒng)一的原則，對(duì)二次系統(tǒng)光纜進(jìn)行優(yōu)化整合。分析了光纜纜相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀及實(shí)施問(wèn)題的基礎(chǔ)上，提出光纜 “即插即用”方案。

與同等規(guī)模的智能變電站相比，不僅大量節(jié)約了人力物力，同時(shí)也縮短工期，并且為設(shè)備的后期維護(hù)提供了便利。推進(jìn)變電站建設(shè)向“兩型一化”智能變電站方向發(fā)展。

[1]陳飛,朱東升等．預(yù)制艙式組合二次設(shè)備在智能變電站建設(shè)中的應(yīng)用[J]．中國(guó)電業(yè)(技術(shù)版),2014(8)．