对继电保护尾纤、2M同轴电缆提供保护的研究与工程应用

对继电保护尾纤、2M同轴电缆提供保护的研究与工程应用

(贵州电网公司遵义供电局贵州遵义563000)

摘要:提出了一套对布设于保护屏、通讯接口屏的尾纤、2M同轴电缆提供保护的柔性金属铠甲和尾纤“曲形槽”的联合设备。实现尾纤、2M同轴电缆的全方位保护。

关键词:尾纤;2M同轴电缆;柔性金属铠甲;曲型槽

一、现状

随着技术的发展,尾纤、2M同轴电缆在继电保护中运用得越来越广泛。与高频保护相比,光差保护在可靠性、速动性等方面都具有明显的优势。目前,绝大部分220kV及以上的线路保护都采用光差保护,许多110kV线路也配置了光差保护。而尾纤、2M同轴电缆作为关键的通道传输设备,担负起两侧保护交换数据的功能。确保保护通道畅通,是保证光差保护正常运行的重要保证。

在数字化变电站中,尾纤更是取代了常规综自站中二次线的地位,成为各种交直流采样、控制信号等的传输介质。确保尾纤的可靠运行,成为确保整个数字化变电站内各种设备可靠运行的基础。

由于在变电站内运行的大多数尾纤、2M同轴电缆本身均没有铠甲保护层,其工作介质(光纤纤芯、细铜轴)仅仅靠一层薄薄的橡胶包裹保护,防护能力不高。

同时,运行于保护屏、通讯接口屏等屏柜内的尾纤、2M同轴电缆需要适应各种不规则的布线环境。在这些形状不规则的逼仄空间,不便采用穿塑料管的方式对尾纤、2M同轴电缆提供保护,导致屏柜内尾纤、2M同轴电缆处于裸线无保护的状态。如图所示:

图1保护屏内随意布置的尾纤

图2保护屏内随意绑扎的尾纤

此外,规程要求:保护屏柜内尾纤、尾缆布置整齐,无挤压。光纤连接应呈自然弯曲,弯曲直径不应小于100mm。而无保护的尾纤要满足该规程要求是比较困难的。如图所示:

图3、图4不满足尾纤布置弯曲半径要求的尾纤

在实际运行中,布置于变电站内的尾纤、2M同轴电缆经常受外力破坏、长期挤压等影响而失去数据传输能力。尤其在防鼠设施不完备的变电站,尾纤、2M同轴电缆更常被老鼠咬食而损坏。

现场尾纤、2M同轴电缆运行状况如图:

图5被老鼠咬坏的2M同轴电缆

图6恶劣的2M同轴电缆运行环境

这样的破坏,可能造成站内数据链路中断、保护停运等后果,在特定时候还可能造成保护误动、拒动,从而造成大面积停电、电网解列等重大事故。

图7因尾纤故障而报警的保护装置

二、具体改进措施

柔性金属铠甲以屏蔽铜丝网布为基材,用普通拉链为开合设备。曲型槽用有机玻璃制作。

图8柔性金属铠甲

图9尾纤曲型槽

该铠甲、曲型槽具有以下几方面优点:

1、材料坚硬,保护性好。铠甲采用的屏蔽铜丝网布,具备金属的坚硬性,可以为尾纤、2M同轴电缆提供铠甲式保护,有效避免外力破坏。

2、选材柔韧、易于加工。铠甲采用的屏蔽铜丝网布,材质致密、柔软,易加工,网孔致密度可定制,可像普通布料一样剪裁,可以轻易弯曲、折叠,便于制作成各种尺寸、规格、形状的铠甲,以适应各种不规则的布线环境,也可以多层叠加制作,以增加强度。曲型槽采用有机玻璃制作,便于制作成各种形状。

3、支撑性好,满足规范要求。金属材质的铠甲支撑性较好,适当布置即可以满足“光纤连接应呈自然弯曲,弯曲直径不应小于100mm。”的要求。

4、拆装方便、便于回收。铠甲采用拉链等作为封口设施,拆装方便,环境适应性强。可根据环境变化进行改造,便于回收利用。

5、成本低廉、可现场制作。铠甲、曲型槽所用材料成本低廉,市场上非常容易买到。制作方便,可根据实际需要在工作现场制作。

6、实用性强,覆盖面广。铠甲、曲型槽不光适用于变电站,在电信公司的通讯柜等有尾纤布置的地方均可使用。

使用前柜内尾纤布置如图:

图10、图11使用前柜内尾纤布置图

使用后柜内尾纤布置如图:

图12、图13使用后柜内尾纤布置图

在规范尾纤弯曲半径方面,制作了“曲型槽”,以使尾纤弯曲弯曲直径满足100mm的要求。

图14曲型槽使用效果

图15铠甲配合曲型槽使用效果

三、应用效果

经过现场使用,有效改善了尾纤、2M同轴电缆的运行环境,降低了缺陷发生率,提高了保护可用性。

下表显示网区37座主要变电站历年因尾纤、2M同轴电缆故障引起的缺陷统计情况:

带来的直接经济效益(节约处理缺陷的花费):

减少事故处理的人员就餐费(按每年处理相关缺陷24次计算):4人*30元/次*24=4080元。

减少事故处理的车辆油费、过路费:7200元。

节约人员成本:3人,按月薪8000元计算,每年3*8000*12=288000元。

减少尾纤、2M同轴电缆更换费用:2000元。

总合计(每年节约资金成本):4080+7200+288000+2000=301280元/年

间接经济效益:

避免因缺陷而导致保护退出运行而增加的电网风险(保护拒动、切除重要负荷、大面积停电、电网解列等),由此带来的间接经济效益预估:1000万元/年。

自现场改善成果应用后,因尾纤、2M同轴电缆故障而导致的相关缺陷大幅度降低,节约大笔检修维护经费,提高了电网稳定性和供电可靠性,提升了公司的品牌形象。

四、结语

伴随尾纤、2M同轴电缆日益广泛的应用,为确保继电保护等设备的正常运行,对尾纤、2M同轴电缆提供全方位无死角保护的需求日益强烈。在传统保护手段不能满足要求时,就需要持续创新保护手段,改善设备运行环境,提高设备运行可靠性。

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