论文部分内容阅读
摘 要：随着模块化智能变电站的推广，预制舱式二次组合设备作为智能变电站中的重要设备被广泛应用。在预制舱式二次组合设备内，由于空间受限，在进行大量光缆布设时，需要合理优化的光缆连方案和实现方式。通过对目前预制舱内光缆连接方案的对比和现存问题的分析，发现问题原因并提出优化解决方案，利于预制舱式二次组合设备的工程设计、工程施工标准化同时提高设备生产效率。
关键词：预制舱式二次组合设备 预制光缆中转柜 预制光缆 尾缆 跳纤
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（a）-0133-02
近年来，我国电网工程数量迅速增加，电网建设工期紧、工程质量及工艺要求越来越高。为了适应新的要求，在继承智能变电站设计、建设及运行经验成果基础上，国网公司提出了智能变电站的模块化建设模式，并先后组织了多批试点工程，大力推行“标准化设计、模块化建设”的核心理念。
1 现行预制舱内光缆连接方案
1.1 光缆的形式及其应用划分
光缆的选型以其所处的环境为依据。以屏柜为分界，机柜内部使用跳纤，机柜外部使用尾缆或预制光缆形式；以预制舱为分界，舱内使用尾缆，舱外使用预制光缆形式。
1.2 光纤连接方案
现行的预制舱内光缆连接方式采用预制光缆集中中转柜转接为尾缆再连接至舱内各个盘柜的方案，设立中转柜可以有效减少预制光缆数量，避免电缆沟过于拥挤，同时减少施工工作量，应用较为广泛。
2 存在问题及分析
工程具体实施时，往往存在如下问题：
（1）尾缆长度过长，难以在预制舱狭小空间内盘收，后期对尾缆进行检修运维时，也难以操作。
（2）尾缆备用芯过多，其布设难度大，占用过多布缆通道，后期检修运维时操作空间受限。
（3）由于保护装置或设备的光口不统一，在进行光缆转接盒、尾缆型号设计及采购时，往往存在型号多、难管理、易出错的问题。
2.1 尾缆长度计算问题分析
（1）长度分析。
按照尾缆布设时的实际路径划分，尾缆的需求长度可分为屏柜内和屏柜外两部分，下面对此两部分长度进行计算分析：
①屏柜内长度。
此部分长度包括装置光口到走线槽距离、走线槽长度以及装置距离屏底的距离，因为考虑到装置光口具体位置、装置安装具体高度不同，因此在进行尾缆长度计算式均应按照最大长度计算，此时S1长度为：
S1=178（4U顶部装置高度）+480 mm（横向走线槽长度）+1750 mm（顶部装置距屏底高度）≈2400 mm。
②屏柜外长度S2。
此部分长度包括屏柜底部到舱内走线槽距离、走线槽内部距离，若屏柜宽度为600 mm则此时长度S2可估算为：
S2=300（屏柜左侧至屏柜中间距离）×2+300（屏柜至走线槽距离）×2+600×n（机架间距离）≈1200+n×600mm。
由上述分析可知此尾缆总长度L=S1×2+S2=5900+600n
+C（n为两个屏柜间隔数，C为舱内走廊宽度，仅当屏柜分列两侧时使用）。
（2）实际误差分析。
上述公式是按照最大化方式计算所得，而在尾缆的实际布设过程中，只有极少数的装置间尾缆连接出现此种情况，绝大部分的连接方式则如下：
①交换机到交换机（光配）。
交换机安装于屏柜的中下部（30U高度，801 mm高，下同），此时尾缆的实际需求长度最小，从而导致尾缆长度误差最大。
此时单个屏柜内尾缆的垂直高度由1750 mm降至801 mm，存在950 mm误差，整个尾缆长度误差则为1800 mm。
②交换机到装置。
此时误差根据装置安装高度变化，装置安装高度在6U～21U（1750～1200mm）之间变化，此时交换机固定误差950 mm，装置误差0～550 mm，总误差范围在950～1500 mm。
③装置到装置。
此时误差根据装置高度变化，装置安装高度在6U～21U（1750～1200 mm）之间变化，装置误差0～550 mm，总误差范围在0～1100 mm。
由表1分析可得，尾缆在屏柜外部的距离容易精确计算。在屏柜内部的尾缆长度由于装置安装高度不确定，会出现计算长度过长的问题，加之在进行尾缆采购时，为了方便尾缆批量定制和减少尾缆型号，也会通常增加尾缆长度以减少尾缆型号，也在一定程度上加重了尾缆过长问题。
2.2 尾缆备用纤芯数量分析
尾缆中备用纤芯的数量参照《国家电网公司企业标准》Q/GDW 161-2013中规定：预制光缆和尾缆内部应至少保留20%或最少2芯的备用芯。
2.3 装置光口不统一
现行的智能化装置上的光口多以ST、FC和LC口居多，因为涉及到众多厂家因此光口形式难以统一，因此现行的“尾缆-装置”光缆连接方式难以做到尾缆或预制光缆转接箱的接口统一，需要在舱内光回路中进行光接口的转换。这导致在设计及后期投产过程中型号过多的问题。
3 解决方案
3.1 方案介绍
通说上述在预制舱内现行的“尾缆-装置”光缆连接模式的问题分析，给出如下解决方案：通过减少容易产生误差的屏柜内尾缆长度的方式达到精确计算尾缆的目的，即采用“尾缆-跳纤”模式在屏柜底部增加尾缆转接区，将尾缆转换为跳纤后，再连接到相应装置或设备的光口，跳纤的引入也同时解决了备用纤芯过多占用布缆通道和光接口不统一难规范的问题
3.2 实施方案
（1）光端子。
光端子是一个通用的光纤法兰固定件，由固定底座和法兰组成，固定底座可方便的灵活组合卡装在导轨上，底座上可以灵活固定各类型光纤法兰。
（2）转接箱。
将各种法兰接口固定在箱体前侧即形成转接箱的方案，转接箱的优点在于，其安装位置固定，不过由于箱体的横向空间受限，因此当出现转接尾缆芯数过多的情况时，需要增大箱体尺寸或调整为集成度更高的接口形式。
（3）光纤跳线。
跳纤的使用避免了尾缆尾纤中备用芯进入机架内部，同时根据装置接口情况进行相应的接口转换，同时在后续运行维护工作中可通过调整跳纤实现光纤回路的调整，避免了针对尾缆的运维工作，提高工作效率降低了工作强度。
4 结语
预制舱式二次组合设备和预制光缆作为模块化智能变电站中的重要设备，其合理优化的结合方案关系着设备的快速制造、变电站的快速建设及后期的运维工作，该文针对现行方案中存在的问题进行了深入分析，通过分析问题原因，提出有针对性的应用方方案，既是一种设计思路，也可以作为实施方案，对设计、施工、调试、维护工作均作出了改进，实现了设计合理化，工程标准化，维护方便化，并可在后续的智能变电站的工程应用中大量推广，达到进一步完善智能变电站内预制舱式二次组合设备光缆布设方案的目的。
参考文献
[1] 严牧军，李兴华，何学东，等.光端子在承德110 kV汤道河智能站的应用研究[J].智能电网，2015，10：82-910.
关键词：预制舱式二次组合设备 预制光缆中转柜 预制光缆 尾缆 跳纤
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（a）-0133-02
近年来，我国电网工程数量迅速增加，电网建设工期紧、工程质量及工艺要求越来越高。为了适应新的要求，在继承智能变电站设计、建设及运行经验成果基础上，国网公司提出了智能变电站的模块化建设模式，并先后组织了多批试点工程，大力推行“标准化设计、模块化建设”的核心理念。
1 现行预制舱内光缆连接方案
1.1 光缆的形式及其应用划分
光缆的选型以其所处的环境为依据。以屏柜为分界，机柜内部使用跳纤，机柜外部使用尾缆或预制光缆形式；以预制舱为分界，舱内使用尾缆，舱外使用预制光缆形式。
1.2 光纤连接方案
现行的预制舱内光缆连接方式采用预制光缆集中中转柜转接为尾缆再连接至舱内各个盘柜的方案，设立中转柜可以有效减少预制光缆数量，避免电缆沟过于拥挤，同时减少施工工作量，应用较为广泛。
2 存在问题及分析
工程具体实施时，往往存在如下问题：
（1）尾缆长度过长，难以在预制舱狭小空间内盘收，后期对尾缆进行检修运维时，也难以操作。
（2）尾缆备用芯过多，其布设难度大，占用过多布缆通道，后期检修运维时操作空间受限。
（3）由于保护装置或设备的光口不统一，在进行光缆转接盒、尾缆型号设计及采购时，往往存在型号多、难管理、易出错的问题。
2.1 尾缆长度计算问题分析
（1）长度分析。
按照尾缆布设时的实际路径划分，尾缆的需求长度可分为屏柜内和屏柜外两部分，下面对此两部分长度进行计算分析：
①屏柜内长度。
此部分长度包括装置光口到走线槽距离、走线槽长度以及装置距离屏底的距离，因为考虑到装置光口具体位置、装置安装具体高度不同，因此在进行尾缆长度计算式均应按照最大长度计算，此时S1长度为：
S1=178（4U顶部装置高度）+480 mm（横向走线槽长度）+1750 mm（顶部装置距屏底高度）≈2400 mm。
②屏柜外长度S2。
此部分长度包括屏柜底部到舱内走线槽距离、走线槽内部距离，若屏柜宽度为600 mm则此时长度S2可估算为：
S2=300（屏柜左侧至屏柜中间距离）×2+300（屏柜至走线槽距离）×2+600×n（机架间距离）≈1200+n×600mm。
由上述分析可知此尾缆总长度L=S1×2+S2=5900+600n
+C（n为两个屏柜间隔数，C为舱内走廊宽度，仅当屏柜分列两侧时使用）。
（2）实际误差分析。
上述公式是按照最大化方式计算所得，而在尾缆的实际布设过程中，只有极少数的装置间尾缆连接出现此种情况，绝大部分的连接方式则如下：
①交换机到交换机（光配）。
交换机安装于屏柜的中下部（30U高度，801 mm高，下同），此时尾缆的实际需求长度最小，从而导致尾缆长度误差最大。
此时单个屏柜内尾缆的垂直高度由1750 mm降至801 mm，存在950 mm误差，整个尾缆长度误差则为1800 mm。
②交换机到装置。
此时误差根据装置安装高度变化，装置安装高度在6U～21U（1750～1200mm）之间变化，此时交换机固定误差950 mm，装置误差0～550 mm，总误差范围在950～1500 mm。
③装置到装置。
此时误差根据装置高度变化，装置安装高度在6U～21U（1750～1200 mm）之间变化，装置误差0～550 mm，总误差范围在0～1100 mm。
由表1分析可得，尾缆在屏柜外部的距离容易精确计算。在屏柜内部的尾缆长度由于装置安装高度不确定，会出现计算长度过长的问题，加之在进行尾缆采购时，为了方便尾缆批量定制和减少尾缆型号，也会通常增加尾缆长度以减少尾缆型号，也在一定程度上加重了尾缆过长问题。
2.2 尾缆备用纤芯数量分析
尾缆中备用纤芯的数量参照《国家电网公司企业标准》Q/GDW 161-2013中规定：预制光缆和尾缆内部应至少保留20%或最少2芯的备用芯。
2.3 装置光口不统一
现行的智能化装置上的光口多以ST、FC和LC口居多，因为涉及到众多厂家因此光口形式难以统一，因此现行的“尾缆-装置”光缆连接方式难以做到尾缆或预制光缆转接箱的接口统一，需要在舱内光回路中进行光接口的转换。这导致在设计及后期投产过程中型号过多的问题。
3 解决方案
3.1 方案介绍
通说上述在预制舱内现行的“尾缆-装置”光缆连接模式的问题分析，给出如下解决方案：通过减少容易产生误差的屏柜内尾缆长度的方式达到精确计算尾缆的目的，即采用“尾缆-跳纤”模式在屏柜底部增加尾缆转接区，将尾缆转换为跳纤后，再连接到相应装置或设备的光口，跳纤的引入也同时解决了备用纤芯过多占用布缆通道和光接口不统一难规范的问题
3.2 实施方案
（1）光端子。
光端子是一个通用的光纤法兰固定件，由固定底座和法兰组成，固定底座可方便的灵活组合卡装在导轨上，底座上可以灵活固定各类型光纤法兰。
（2）转接箱。
将各种法兰接口固定在箱体前侧即形成转接箱的方案，转接箱的优点在于，其安装位置固定，不过由于箱体的横向空间受限，因此当出现转接尾缆芯数过多的情况时，需要增大箱体尺寸或调整为集成度更高的接口形式。
（3）光纤跳线。
跳纤的使用避免了尾缆尾纤中备用芯进入机架内部，同时根据装置接口情况进行相应的接口转换，同时在后续运行维护工作中可通过调整跳纤实现光纤回路的调整，避免了针对尾缆的运维工作，提高工作效率降低了工作强度。
4 结语
预制舱式二次组合设备和预制光缆作为模块化智能变电站中的重要设备，其合理优化的结合方案关系着设备的快速制造、变电站的快速建设及后期的运维工作，该文针对现行方案中存在的问题进行了深入分析，通过分析问题原因，提出有针对性的应用方方案，既是一种设计思路，也可以作为实施方案，对设计、施工、调试、维护工作均作出了改进，实现了设计合理化，工程标准化，维护方便化，并可在后续的智能变电站的工程应用中大量推广，达到进一步完善智能变电站内预制舱式二次组合设备光缆布设方案的目的。
参考文献
[1] 严牧军，李兴华，何学东，等.光端子在承德110 kV汤道河智能站的应用研究[J].智能电网，2015，10：82-910.