福清市电力载波通信改造工程(一)

福清市电力载波通信改造工程(一)

1．概述
1.1 设计依据
设计范围
工程概况
2．南曹变投产后，35kV南倪变、龙田变载波电路组织方案
 2．1  110kV中高线路B相上现有载波电路
 2．2  110kV南曹变投产后载波电路组织方案
耦合相位和工作频谱调整
35kV线路载波高频通道结合设备更换
3．通信机房及防雷接地
4．通信电源
5．通信电缆敷设要求
6．附表和附图部分
 附表1  改造前后载波机对照表
 附表2  通信设备材料汇总表
 附表3  载波通道传输参数计算
  附表4  通信电缆清册
 附图1  福清市电力载波通道现状组织图
 附图2  福清市电力载波通道规范组织图
 附图3  福清市电力载波通道改造组织图
 附图4  110kV高山变通信机房平面布置图
 附图5  220kV林中变通信机房布置平面图
7．工程概算编制
 概述
1．1 设计依据
福建省电力勘测设计院编制《福清市电力通信网络“十五”发展规划》；
福建省电力勘测设计院《福清南曹110kV变电所工程》初步设计；
福清市供电有限公司融电基[2002]150号委托函。
1．2 设计范围
 由于福清市新建南曹110kV变电所的线路，从220kV林中变到110kV高山变的110kV（林）中高（山）线路的70#~71#杆处T接进南曹变，因此，南曹110kV变电所投产后将造成110kV高山变电所高频桥路之后现有福清市南倪变、龙田变电力载波通信中断，所以福清南曹110kV变电所工程设计预算中列入该载波电路改造费用，对现有载波通信电路进行改造另行委托设计。
 本次设计范围包括：对福清市调、220kV林中变电所、110kV高山变电所、110kV城南变电所、110kV南倪变电所、35kV龙田变电所的相关电力线载波电路进行调整改造。
1．3 工程概况
1．3．1 福清市电力通信现状和规划
 目前，电力线载波通信是福清市电力调度通信的主要方式，与莆田地调通信和省公司行政电话联网，通过福清市电力调度大楼与220kV林中变电所2条电力专用通信通道实现：（1）福清市电力调度大楼——林中变一条50对音频电缆，约２.8公里。（2）福清市电力调度大楼——林中变一条4芯普通光缆，2.8公里，配置8Mb/S通信终端设备。现福清电网共开通13条电力线载波通道，由于通信网络结构限制电力线载波均以220kV林中变电所作为通信终端枢纽站，给林中变电所通信机房和备用电源系统造成极大压力。
 福清市电力通信“十五”规划期间，将建设以光纤通信为主干的通信网络，目前筹建中的光纤通信系统，主干光纤芯数为24芯（G652），通信设备传输容量155Mb/s，支线光纤芯数为12芯，通信设备传输容量8Mb/s，首期将建成福清电力调度大楼、城南变、宏路变、林中变等12个站。
1．3．2 福清电力载波通信相关电路现状和改造原则
 在南曹110kV变电所建设前，林中变到高山变的110kV中高线B相上开通有福清市调到110kV高山变、城南变（T接）、35kV南倪变（高频桥路）、龙田变（2次高频桥路转接）载波电路4条，以及莆田地调到平潭县110kV北厝变（县调）载波电路1条。5机同相并联运行，通道衰耗大，高山变以远电路不稳定，通话质量差。
 福清市电力载波通道现状组织图见附图1
 根据福清电网通信规划，电力线载波通信终端站将改为城南变、宏路变，各变电站载波通道就近接入各载波通信终端站，且各终端站至市调应组织两条相互独立的通信通道。考虑到目前福清市调多数载波机运行年限已达10年以上，搬迁安装调试费用大，一次投入大量资金整体搬迁改造效益不高，且城南变、宏路变作为通信终端站机房条件及备用电源系统尚未完全俱备，所以载波机搬迁应结合基建工程项目和载波设备更新等技术改造方案统筹实施，分期分批将林中变载波设备搬移到城南、宏路两站，以逐步减轻林中变通信机房的负担。
   福清市电力载波通道规划组织图见附图2

2  南曹110kV变电所投产后，35kV南倪变、龙田变，110kV城南变、高山变载波电路组织方案
2．1 原110kV中高线B相上载波电路
 目前，林中变—高山变的110kV中高线路B相上开通载波电路5条，分别为：
 编号为[1—9]的市调到110kV城南变电所载波电路，采用ZJ—5A型载波机，林中变机房为高频架。
 编号为[1—6]的市调到110kV高山变电所载波电路，采用ZDD—12A载波机，林中变机房为高频下话路架。
 编号为[1—7]的市调到35kV南倪变电所载波电路，采用ZDD—12A载波机，林中变机房为高频下话路架，在高山变110kV中高线和35kV高龙线进行高频桥路转接。
 编号为[1—8]的市调到35kV龙田变电所载波电路，采用ZDD—12A载波机，林中变机房为高频下话路架，在高山变、南倪变分别进行高频桥路转接。
 编号为[DO—1]的莆田地调到平潭县110kV北厝变电所（平潭县调）载波电路，采用ZJ—5型载波机，林中变机房为高频下话路架，在高山变、北厝变采用载波机低频转接，在平潭城关城高频桥路转接到平潭县调。
 改造前载波通道：
 （说明：“A—B”表示载波电路编号，加“#”表示高频桥路转接，加“~”表示音频转接，加“*”表示旧机改造，加“@”表示新上载波机，以下同）
市调      林中       城南
[1—9]——[1—9] [1—9]
市调      林中       高山
[1—6]——[1—6] [1—6]
市调      林中       高山 南倪
[1—7]——[1—7] #         [1—7]
市调      林中       高山  南倪 龙田
[1—8]——[1—8] #         #      [1—8]
莆田地调   林中       高山 北厝     城关   平潭县调
[DO1]——[DO1] [DO1~DP1] [DP1~PQ1] # [PQ1]  

2．2南曹110kV变电所投产后载波电路组织方案
 原110kV中高线路总长39.2Km，2001年在城南110kV变电所投产时，已在该线路24#~25#杆处“T”接到南曹变，当时高山变以远电路衰耗明显增大。现南曹110kV变电所线路再次在70#~71#杆“T”接，将增大载波通道衰耗，造成福清市调至南倪、龙田载波通信中断。所以应在高山变将原110kV中高线B相与35kV南倪线C相的高频桥路解除，同时在高山变载波机房增加相应的载波设备，进行音频转接组成新的载波电路。
 具体改造方案如下：
方案一：
 将林中变原编号为[1—7]ZDD-12A高频下路架改为载波架后，搬到高山变，编号改为[7—1]，组成高山变与南倪变之间的区间电路继续使用。林中变到高山变新增一对性能较好的功率在20W以上的数字式载波机，编号为[1—7]，在高山变与编号为[7—1]的ZDD-12A载波机进行音频转接组成福清市调与南倪变新的[1—7]载波电路。
 将林中变原编号为[1—8]ZDD-12A高频下路架改为载波架后，搬到高山变，编号改为[7—2]，组成高山变经南倪变高频桥路与龙田变的区间电路继续使用。林中变到高山变同时新增一对性能较好的功率在20W以上的数字式载波机，新机编号为[1—8]，在高山变与编号为[7—2]的ZDD—12A载波机进行音频转接后组成新的福清市调与龙田变电所的[1—8]载波电路。新增载波机建议采用功率为20W以上的数字载波机（一话一数）。为了最大限度利用林中变通信机房机架位置，拟采用二台机组装在一个机柜。
 220kV林中变与福清市调之间利用已建成的光纤通信电路，[1—7]和[1—8]载波电路通过4WE/M或环路中继方式接入福清市调程控调度总机，不在福清市调另外增加载波音频架设备。
 方案二：
 与方案一不同的是，在方案一的基础上，新[1—7]和新[1—8]电路中新增的二对载波机改为安装在城南变和高山变之间，高山变以远电路不变。具体是将方案一中安装在林中变通信机房的二台新[1—7]和新[1—8]载波机改为安装在城南变通信机房，再利用筹建中的城南变与福清市调大楼的光纤通信线路，组成福清市调到南倪变、龙田的全程通信电路。
 比较方案一和方案二，考虑到目前城南变通信机房条件限制，以及福清市调到城南变光纤通信电路正在拟建中，所以选择方案一比较稳妥，委托单位也可根据实际情况决定上述方案的选择。
改造后载波通道：
 市调       林中             高山 南倪
调度总机——[@1—7] [@1—7~*7—1]     [7—1]
  市调       林中             高山  南倪  龙田
调度总机——[@1—8] [@1—8~*7—2]      #     [*7—2]
 原福清市调到高山变的[1—6]电路、到城南变的[1—9]电路，以及莆田地调到平潭北厝变（县调）的[DO—1]载波电路不变。
 改造后载波通道组织图见附图3
 需要指出的是：在《福清南曹110kV变电所工程初步设计》中通信部分说明书上内容与图纸部分以及现场实际情况出入较大：
 在设计说明书通信部分中，电力载波通道“在南曹至林中110kV线路B相间隔上配置电力载波加工耦合设备，构成南曹经林中至福清市调电力线高频通道”。在设计图纸《通信系统图》中,福清市调到南曹变设计有二条电力线载波经光纤电路转接的通信电路：一条是在南曹变与城南变线路A相上结合一对载波机，经筹建中（图中标注为已建成）的城南变至福清市调光纤电路转接到福清市调大楼；另一条是通过福清市调到林中变现有光纤电路，在林中变与渔溪变110kV线路新开的A相高频通道上结合一对载波机，在渔溪变经本次工程同期建设的渔溪变到南曹变110kV线路上OPGW光纤通信电路转接到南曹变。而现场实际情况是林中变110kV中高线（T接到南曹变）B相一已有载波加工耦合设备，并有5条载波电路运行中，而A、C没有电力载波加工耦合设备。林中变与渔溪变110kV线路A相上已有载波耦合设备，并只有一条载波电路在运行，而B、C相没有载波加工耦合设备。
 上述问题的解决已超出本次委托设计范围，请委托单位及时与南曹变电所工程的设计单位通信设计人员联系解决，以免影响南曹变投产时电力调度通信和自动化信息的畅通。
2．3 耦合相位和载波机工作频谱调整
 福清市电网通信“十五”规划中对载波频率进行分区，结合目前南倪变、龙田变、镜洋变载波电路运行不稳定的现状，对载波通道结合相位和工作频率做如下调整：
2．3．1 耦合相位调整
 110kV中高线路B相保留原高山变、城南变、平潭北厝变（县调）电路，新开A相载波高频通道，开通南倪变[1—7]、龙田变[1—8]载波电路，在林中变、高山变110kV中高线两端A、B相必须进行高频载波线路宽带阻塞。同时，在城南变和新建南曹变侧从110kV中高线“T”接线路的A、B二相也要进行高频载波线路宽带阻塞。
 在相关的4个变电站中，110kV相关线路中没有载波高频结合设备的相位，应新增加耦合电容器、结合滤波器、线路高频阻波器等设备，相关设备技术数据与一次系统有关时，应根据一次系统要求确定设备型号。
2．3．2 频谱调整
 根据福清市电力载波通道多机同相并联运行和各载波机工作频率的现状，结合本次载波电路改造，对相关载波机工作频率做如下调整：
 将原龙田——林中载波机一组212—216/244—248KHz频率移到镜洋——林中载波机中使用；
 将镜洋——林中载波机一组496—500/488—452KHz频率移到周店——林中载波机中使用；
 将周店——林中载波机一组172—176/124—128KHz频率移到龙田——高山载波机继续使用。
 新申请林中变至高山变二组载波机频率时，要根据110kV中高线两次“T”接形成4个分支线的长度，考虑使用频率时应避免采用分支线长度为1/4波长整数倍的所有频率，即：
 L支=nλ/4     
 或             f=75n/L支(KHz)
 式中   n  ——任意倍数；
        L支——分支线长度（Km）。
 现已建成各分支电路长度如下：
 林中变——高山变110kV中高线总长39.161Km；
 林中变——城南“T”接点（24#~24#杆间）线路长度6.054Km；
 城南“T”接点到城南变线路长度5.832Km；
 林中变到南曹变“T”接点及南曹变线路长度以南曹变线路设计为准。
35kV线路高频通道结合设备更换
 由于高山、南倪、龙田3个变电所靠近沿海，载波结合加工设备运行年限很长，锈蚀严重，且线路阻波器为窄带阻塞，不便于频率调整，本期工程对阻波器、耠合电容器、结合滤波器全部给予更换，共计4套，分别是高山变35kV高龙线C相一套、南倪变35kV高龙线C相龙田侧和高山侧各一套、龙田变35kV高龙线C相一套。
 从现场情况看，现运行中35kV线路载波结合设备安装很不规范，留下安全隐患。根据部颁规程DL/T 546-94《电力系统载波通信运行管理规程》有关规定，特对载波结合加工设备的安装提出如下要求：
 1．耦合电容器接地端子距离地面高度不应小于2m，低电压端对地严禁开路。
 2．结合滤波器应安装在耦合电容器下面，距地面高度以1.3m为宜。结合滤波器一次端子、耦合电容器的低压端子和接地开关上端间必须用截面不少于16mm2硬铜裸线可靠连接。耦合电容器低压端子必须首先与接地开关的上端子连接。结合滤波器接地端子、接地开关下端和接地网之间必须在截面不少于25mm×4mm镀锌扁铁可靠连接。
 3．线路阻波器与金属或混凝土构架的安全净距离应符合SDJ5—85《高压配电装置设计技术规程》的有关规定。
 结论：
 改造后，原林中变[1—7]、[1—8]二台ZDD—12A高频下话路架改为载波架后，搬到高山变，对应编号分别改为[7—1]、[7—2]。
 新增载波机二对（4台），分别安装在林中变和高山变，两端新载波机编号均为[1—7]、[1—8]。
 （3）原龙田变——林中[1—8]载波电路的212—216/244—248KHz频谱，进行调整后改为172—176/124—128KHz，在龙田——高山电路使用。
 （4）根据相关110kV线路现有载波结合加工设备配置的实际情况，本工程新增加林中变110kV中高线路A相高频载波通道结合设备一套（包括电容式电压互感器1个，高频阻波器1个，结合滤波器1个）。城南变中高110kV支线A相新增座式阻波器高山1个。高山变增加高低频引入架1台作为高频电缆和音频电缆配线用的。
 （5）更换35kV线路高频通道结合设备4套（35kV耦合电容器、线路阻波器、结合滤波器各4个）。
 改造前后载波机对照表见附表1。
 通信设备材料汇总表见附表2。
 载波通道传输参数计算见附表3。
 通信电缆清册见附表4。

3．通信机房及防雷接地
 本设计根据部颁行业标准DL548—94《电力系统通信站防雷运行管理规程》和原部颁《电力设备过电压保护设计技术规程》，对相关通信机房提出如下要求：
 1、通信机房内，应围绕机房敷设环形母线，环形接地母线一般采用截面不不于90mm2的铜排或120mm2的镀锌扁钢。
 2、机房环形接地母线与室外闭合接地网和房顶闭合均压带间至少用4根对称布置的连接线相连接，相邻连接线间距离不宜超过18m。
 3、机房内各种金属管道、金属门框、金属支架等应以最短距离与环形地母线相连，环形接地母线与接地网应多点相连。
 4、机房内设备的金属外壳及保护接地、工作接地等与接地母线就近连接，要求连接牢固，接触良好。
  5、通信电源-48V“负极”在通信设备侧接压敏电阻；“正极”在电源设备侧和通信设备侧均应接地。
 6、电缆中未用线对其首尾两端接地。
 特别要指出的是110kV高山变电站，本次载波电路改造后，共有7台载波机安装在高山变载波机房，新增载波机和拟建中的光纤通信设备功能更先进，主要采用大规模集成电子电路、数字化微机型，机房防雷接地必须符合规程要求，并经验收合格后，通信设备才能投入运行。
    高山变通信机房平面布置见附图4
  林中变通信机房平面布置见附图5

 4．电源系统
    林中变通信机房已配置一套48V/200A高频开关电源及一组1000AH免维护蓄电池，供本工程使用。高山变应结合光纤通信工程配置48V/80A及蓄电池容量400AH以上的高频开关电源一套。南倪变、龙田变也要相应配置48V/60AH及蓄电池容量200AH以上的电源系统。
 通信机房防雷接地和电源系统改造结合福清供电有限公司光纤通信工程和技改项目进行，不列入本工程预算。

5．通信电缆敷设要求
5．1沿电缆沟敷设
1、通信电缆与高地压电缆在同一电缆沟内敷设时，要求电力电缆在上层，通信电缆在最下层，一般不允许同层敷设。
2、高频电缆从升压站电缆沟引出至结合滤波器一段需埋管敷设，管子还需紧靠水泥杆塔（安装滤波器）伸出地面1.3m左右。
5．2直埋敷设
1、因音频电缆、高频电缆均非铠装电缆，在地下直埋时，需穿入保护管中敷设。
2、直埋的通信电缆与高低压电力电缆敷设时，通信电缆敷设在电力电缆的上面，二电缆相互间的间距不小与0.5m。
5．3沿建筑物敷设
1、电缆沿建筑物敷设时，对较平直的墙面，一般采用卡子式（要求较高的可用暗配线方式），而遇障碍物或两幢房子之间可采用吊挂式，敷设线路一般以水平或垂直方向，力求整齐美观而又方便维护施工。水平敷设时，两电缆夹子间距为0.5m；垂直敷设时，两夹子间距为0.8-1.0m，遇转弯或特殊情况下可稍缩短或放长。
2、在室内穿越楼层或穿墙时，电缆应采用钢管或水煤气管保护，保护长度一般为0.3至0.5m。
5．4架空敷设
1、尽量减少与高压线平行和接近，通信线路与电力线路以各占公路一侧为宜。
2、架空最低电缆一般距地不小于3m，跨越公路为4.5m，铁路为7m，距建筑物水平距离不小于2m。
3、与带有绝缘层的低压电力用户线交越时，间距不小于0.6m，两通信线路交越时（包括与广播线路交越），间距不小于0.6m，一级线路应在二级线路上面通过，与380V、10kV电力线交越时，间距不小于1.3m和2m。
5．5沿走线架敷设
1、敷设在走线架上的电缆应排列通顺、整齐、避免交叉，便于扩充和施工。
2、电缆在走线架上转弯处应采用直角拐弯方式，曲率半径一般不小于60mm。
3、在走线架上预留将来扩充的电缆位置，最好不在现装电缆的下面或夹在中间。如不能避免上述情况，并且电缆数量不多时，可以将以后扩充的电缆一次敷设好。
5．6 电缆保护管
1、一般选用水煤气管，明敷应镀锌，腐蚀性场所选用PVC塑料管。
2、每管最多可穿同一起迄的3根电缆。穿一根时，管内径与电缆外径之比不小1.5倍；穿2至3根时，管内径与最粗电缆之比不小于2.85倍。
3、保护管的弯曲半径一般取管径的10倍，但应不小于所穿管电缆的允许弯曲半径。
4、保护管的埋设深度在室外与对保护管弯曲半径的要求相同。
5、电缆保护管不应超过3个弯头，直角弯头不应多于2个。
6、明敷管固定间距不宜超过3m，并列管净空距不小于20mm。
6．附表和附图部分

附表1           载波机改造前后对照表
电 路 名 称 电路编号 安装地点 机架变动情况 结合线相 
 新编号 原编号 新地点 原地点   
[1—7]电路 [1—7] / 林中 / 新机 A 
 [1—7] / 高山 / 新机 A 
 [7—1] [1—7] 高山 林中 改机架 C 
 [7—1] [1—7] 南倪 南倪 不变 C 
[1—8]电路 [1—8] / 林中 / 新机 A 
 [1—8] / 高山 / 新机 A 
 [7—2] [1—8] 高山 林中 改机架 C 
 [7—2] [1—8] 龙田 龙田 改频率 C 

附表2               通信设备材料汇总表
序号 名称 型号及规范 单位 数量 备注 
1 电力线载波机 ZDD—2000载波架 台 4 一数一话20W 
2 电容式互感器 TYD-110/√3 -0.007H 台 1 林中 
3 线路阻波器 XZK-630-1.0/16-B4 台 1 林中 
4 结合滤波器 JL—400—6.6—B5（含接地刀匝） 台 1 林中 
5 高低频引入架 GD—12 台 1 高山 
6 高频电缆 SYV—75—9 m 600 估算 
7 音频电缆 HYA—10×2×0. 5 m 80 估算 
8 音频电缆 HYA—20×2×0. 5 m 130 估算 
9 电源线 VV—1-2×2.5 m 200 估算 
10 电缆分线盒 XKF-20 只 1 高山主控室 
11 压敏电阻 MYL1-3-121 个 10  
12 总机环路中继板 WT—9401D 块 1 福清市调扩容 
13 机架固定件 按现场尺寸加工 组 5  
14 维护终端 14＇PⅣ，20G硬盘、
128Mb内存、
1.44M软驱、DVD、
MODEM、网卡 台 2 市调、林中 
15 线路阻波器（座式） XZK-630-1.0/16-Y2 台 1 城南变 
16 棒式支柱绝缘子 ZSW-110/4 只 1 城南变 
17 线路阻波器 XZK-200-1.0/5-B4 台 4 35kV线路 
18 结合滤波器 JL-400-D2（一体化） 台 4 35kV线路 
19 耦合电容器 OWF-35-0.0035H 台 4 35kV线路 
附表3 载波电路传输参数计算表
序号  参        数 符号 [7—1] [8—1] 单位 备注 
1 与线路电压有关的衰减系数 K 0.0087 0.0087 dB/km  
2 线路长度 l 39.2 39.2 km  
3 频率 f 500 500 KHz  
4 高频桥路 N1 0 0 个  
5 中间机与无阻波器分支数之和 N2 0 0 个  
6 并联机及有阻波器分支数之和 N3 6 6 个  
7 高频电缆的公里衰减 dcl 4.34 4.34 dB/km  
8 高频电缆长度 Lcl 0.4 0.4 km  
9 线路总衰减 ΣA 19.562 19.562 dB  
10 线路杂音电平 Pz -40 -40 dB 最小值 
11 信号杂音比 S/Nmin 26 26 dB  
12 通道最低接收电平 Psomin -12 -12 dB 最小值 
13 通道储备电平 Acb 6 6 dB  
14 转接个数 N4 2 2 个  
15 转接损耗 Azj 4.7712 4.7712 dB  
16 载波机输出平均功率 Pfa 43 43 dB  
17 通道允许最大损耗 Amax 41.698 41.698 dB  
18 电路断判  合格 合格   7．工程概算编制

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