变电站中预制电缆的设计方案探讨

变电站中预制电缆的设计方案探讨

梁志明

江门电力设计院有限公司广东江门529020

摘要：本文结合工程实际，对在变电站中预制电缆的设计方案进行分析解读，解决设计过程的难题，为其他变电站预制电缆的设计提供参考借鉴。

关键词：变电站；预制电缆；重载连接器；即插即用

0引言

目前变电站二次电缆接线多采用由施工单位现场敷设、剪裁、制作电缆头，按图纸接入对应设备端子排的方式。存在问题如下：1）导线的尾部压接过程中，存在安全风险；2）导线与端子排的连接过程纯靠手工经验，效率低下且存在安全隐患；3）现场做线、安装等均无固化的设计、工艺文件，标准化程度低，无法保证产品一致性，也容易接错线；4）接线工序慢，施工工期长等问题。需要寻找一种新的解决方案来替代传统电缆接线型式。

预制电缆的方案中应用重载连接器，可以实现一次设备与二次设备、二次设备间的电缆标准化连接，现场快速盲插、"即插即用"，大大节省施工现场接线工期，避免现场人员和设备条件对线缆连接质量的影响，能够有效避免传统电缆的缺点。

本文结合预制电缆方案在广东电网第一个试点——江门110kV顺成变电站对预制电缆在变电站设计中应用进行探讨。

1预制电缆含义

应用于变电站的预制电缆组件，包括：与机柜固定连接的重载连接器插座，用于与电缆固定连接的重载连接器插头；分别位于重载连接器插座与重载连接器插头内的对应插接设置的母插芯组件与公插芯组件；锁定机构，用于将重载连接器插座与重载连接器插头相互锁紧。通过锁定机构实现锁紧连接，操作方便，具有防错插连接功能；有抗振动的性能，锁紧力大，抗线缆的拉拽能力强；接触可靠防护等级高，非常适合变电站条件中应用。

电缆从端子排引出后经过预制电缆插座，增加了接触电阻。在工艺上，可将预制电缆插座内连接片的插针镀金或镀银，增大导电性能，使得接触电阻最大限度地降低，数值趋于忽略不计。

预制电缆可根据电缆类型、芯数、电流大小、屏蔽需求、接线方式等进行自由组合，满足各种场合需求，不受交直流、电源/信号等限制。

2预制电缆设计方案

2.1确定电缆及重载连接器选型方案

2.1.1预制电缆选型

传统的控制电缆和电力电缆常用型号为每芯采用单股硬导线的ZRB-KVVP2/22和ZRB-VV22，而预制电缆需要采用每芯为多股软导线的ZRB-KVVRP2/22和ZRB-VVR22，以便适用于有插拔、弯曲需求的场合。

2.1.2重载连接器选型

在变电站电气系统中，通过重载连接器对各设备单元之间进行电气连接和信号传递，是构成一个完整电气系统所必须的基础元件。重载连接器由固定端重载连接器（以下称插座）和自由端重载连接器（以下称插头）组成。插座固定在设备上，插头一般接电缆，通过连接器固定装置实现头座连接。

接触件是插针和插孔的总称，是电连接器的主要组成元件，用来进行电气连接和信号传递。

重载连接器选型需要从以下几个方面入手：

1）重载连接器插座、插头的型号选择：需要考虑柜体结构的空间、结合电缆型号、数量、所选型号的可靠性等方面。

2）接触件插针和插孔的选择：根据重载连接器插座及插头外壳尺寸、电缆型号、电缆芯数等综合考虑。

3）CT回路必须采用防开路重载连接器，其连接器的底座与插头拔开分离前，插头内部各接线位间瞬间实现自动短路，从而防止与之连接的CT二次侧开路。一般情况下，鉴于CT二次侧开路和PT二次侧短路造成事故的严重性，不建议CT和PT的二次回路采用预制电缆方案。

2.2确定施工图纸设计方案

2.2.1预制电缆的表示方法

预制电缆命名可根据客户需求命名，可在预制电缆两端附加装置连接位置的标识，并且按照使用设备进行分类包装，方便现场安装。结合预制电缆需求，预制电缆在设计图纸中的表示方法可按如下规则：

1）预制插座表示方法

预制插座命名规则如下：C—02—XXX-X*X—XXXX

C表示预制电缆，后面可增加符合表述不同类型预制头；

01单端预制、02双端预制；

XXX-X*X表示连接器类型及插芯数和截面。

2）预制电缆表示方法

预制电缆的型号命名规则如下：

XXXXX(KVVRP2/22—24×2.5（2）L=100)

XXXXX表示电缆编号(英文2位+数字3位)，按上所述，也是预制插座编号；

电缆型号：控制电缆KVVRP2/22，电力电缆VVR22；

电缆规格：24×2.5表示电缆总芯数24芯、电缆芯截面2.5mm²，（2）表示预留2芯备用芯；

电缆长度：L=100–电缆长度（从连接器尾部计算）为100（米）。

2.2.2一二次设备的预制电缆方案

1）一次设备厂家二次电缆预制方案

一次设备厂家涉及预制电缆的主要是GIS设备厂家和开关柜厂家。

GIS设备厂家需调整GIS汇控柜尺寸，以便安装预制电缆航空插座，并考虑外部电缆接入方式。GIS汇控柜和间隔机构内部线不考虑预制，汇控柜对外都采用预制，包括各间隔电源及闭锁相关回路的预制插座安装预留。

由于开关柜柜体尺寸结构已限定，可在开关柜靠下方安装预制电缆航空插座，在设计安装位置时需考虑带电距离和防误入带电间隔的五防要求。

2）二次设备厂家二次电缆预制方案

预制电缆航空插座可安装再二次屏柜的柜后下方，厂家提前完成端子排和预制电缆航空插座之间的配线。由于部分二次屏柜如主变测控屏、主变保护屏、公用测控屏、故障录波屏等屏柜外部二次电缆较多，全部采用预制电缆后，需在屏柜内安装大量的预制电缆航空插座，屏柜尺寸无法满足要求，需要在设计过程中考虑组屏方案，增加屏体数量。

直流馈线屏预制电缆效果图线路保护屏预制电缆效果图

2.2.3图纸设计方案

在设计图纸的展示中，除设备的端子排图外，需增加预制电缆插座及接线图、预制电缆统计表。

2.2.4电缆清册

电缆清册中清晰展示预制电缆，按照前述预制电缆表示方法，准确表示出各预制电缆的数量、规格型号、长度，去向等参数，电缆路径反复推敲确定，以便厂家准确生产出预制电缆，和施工单位按图准确敷设电缆。

2.3确定各设备屏柜的结构改进方案及布置工艺

在各屏柜内增加专用的预制电缆插座安装面板，具体布置位置因柜体情况而定，插座的布置间距按预留操作空间的裕度考虑。安装面板的布置位置应考虑与周边带电部分保持安全距离，并考虑到预制电缆插头的大小及电缆本体走向，从宏观角度进行设计。

在电缆敷设方面，按照“集中敷设、分类有序”的原则，进行电缆敷设。同型号的预制电缆集中敷设，不同型号、规格的电缆按顺序统一筹划布置路径。

2.4电缆敷设及安装中的主要问题

由于采用预制电缆，电缆长度固定，电缆数量繁多，现场敷设路径不同造成部分电缆长度不足。针对以上电缆敷设问题，可在主控制室活动地板下面在原有槽钢基础上，两排机柜之间增加槽钢，增加电缆敷设路径选择，缩短电缆敷设路径，预制电缆做到分层分布，既美观又有效地解决了电缆长度问题。

由于设备屏柜空间有限，预制电缆在设备屏柜内如何走线及固定，做到既美观又安全可靠是预制电缆安装过程的重要环节。针对以上问题，屏柜内预制插座采用分排布置，上下两排插座错开位置，避免电缆重叠；由于电缆弯曲半径较大，屏柜空间有限，故电缆采用直下方式，自上而下敷设。由于预制插座体积较大、重量较重，安装于屏柜面板上，对面板有一定应力，时间久了容易造成插座松弛现象，可在屏柜增加槽钢，并梳理好预制电缆用绝缘线扎好，这样既美观又安全可靠。效果实例如下图所示：

预制插座的插芯松紧度检查，是保证工程质量的关键。如出现插芯松动，导致接触不良，影响工程质量。针对该问题，在预制电缆插座安装施工前，对所有预制插座插芯再一次作全面的检查，现场采用尖嘴钳对所有插芯采取推、拉的工序进行全线检查，确保每款插针的稳固性，保证所有插座能正常连接。

3结束语

通过在江门110kV顺成变电站中应用预制电缆的工程实践，在变电站中使用航空插头这种接插件连接方式取代传统端子排连接，实现设备二次接口标准化，优化、简化了二次回路的设计，实现了一、二次设备模块化，实现二次接线即插即用，将有效缩短了现场施工、调试时间且显著降低现场安装人工成本，应用效果良好。

屏柜槽钢扎线实例图

江门110kV顺成变电站施工单位反馈，由于采用了预制电缆技术，施工工序减少二次接线环节85%，二次接线工减少15人，减少接线时间18天。

参考文献

[1]刘继彦，宋燕霞，辛欣.标准配送式智能变电站预制电缆“即插即用”实现方案及敷设方式研究.《电气应用》,2015年2月上.

[2]刘强兴，但春林.预制式光、电缆在智能变电站中的应用.《电工技术》,2017,10(A).

[3]郭放,孟凡斌等.220kV半户内GIS变电站预制光电缆设计优化.《内蒙古电力技术》,2018年第36卷第3期.