福清市電力載波通信改造工程(一)

福清市電力載波通信改造工程(一)

1．概述
1.1 設計依據
設計范圍
工程概況
2．南曹變投產后，35kV南倪變、龍田變載波電路組織方案
 2．1  110kV中高線路B相上現有載波電路
 2．2  110kV南曹變投產后載波電路組織方案
耦合相位和工作頻譜調整
35kV線路載波高頻通道結合設備更換
3．通信機房及防雷接地
4．通信電源
5．通信電纜敷設要求
6．附表和附圖部分
 附表1  改造前后載波機對照表
 附表2  通信設備材料匯總表
 附表3  載波通道傳輸參數計算
  附表4  通信電纜清冊
 附圖1  福清市電力載波通道現狀組織圖
 附圖2  福清市電力載波通道規范組織圖
 附圖3  福清市電力載波通道改造組織圖
 附圖4  110kV高山變通信機房平面布置圖
 附圖5  220kV林中變通信機房布置平面圖
7．工程概算編制
 概述
1．1 設計依據
福建省電力勘測設計院編制《福清市電力通信網絡“十五”發展規劃》；
福建省電力勘測設計院《福清南曹110kV變電所工程》初步設計；
福清市供電有限公司融電基[2002]150號委托函。
1．2 設計范圍
 由于福清市新建南曹110kV變電所的線路，從220kV林中變到110kV高山變的110kV（林）中高（山）線路的70#~71#桿處T接進南曹變，因此，南曹110kV變電所投產后將造成110kV高山變電所高頻橋路之后現有福清市南倪變、龍田變電力載波通信中斷，所以福清南曹110kV變電所工程設計預算中列入該載波電路改造費用，對現有載波通信電路進行改造另行委托設計。
 本次設計范圍包括：對福清市調、220kV林中變電所、110kV高山變電所、110kV城南變電所、110kV南倪變電所、35kV龍田變電所的相關電力線載波電路進行調整改造。
1．3 工程概況
1．3．1 福清市電力通信現狀和規劃
 目前，電力線載波通信是福清市電力調度通信的主要方式，與莆田地調通信和省公司行政電話聯網，通過福清市電力調度大樓與220kV林中變電所2條電力專用通信通道實現：（1）福清市電力調度大樓——林中變一條50對音頻電纜，約２.8公里。（2）福清市電力調度大樓——林中變一條4芯普通光纜，2.8公里，配置8Mb/S通信終端設備�，F福清電網共開通13條電力線載波通道，由于通信網絡結構限制電力線載波均以220kV林中變電所作為通信終端樞紐站，給林中變電所通信機房和備用電源系統造成極大壓力。
 福清市電力通信“十五”規劃期間，將建設以光纖通信為主干的通信網絡，目前籌建中的光纖通信系統，主干光纖芯數為24芯（G652），通信設備傳輸容量155Mb/s，支線光纖芯數為12芯，通信設備傳輸容量8Mb/s，首期將建成福清電力調度大樓、城南變、宏路變、林中變等12個站。
1．3．2 福清電力載波通信相關電路現狀和改造原則
 在南曹110kV變電所建設前，林中變到高山變的110kV中高線B相上開通有福清市調到110kV高山變、城南變（T接）、35kV南倪變（高頻橋路）、龍田變（2次高頻橋路轉接）載波電路4條，以及莆田地調到平潭縣110kV北厝變（縣調）載波電路1條。5機同相并聯運行，通道衰耗大，高山變以遠電路不穩定，通話質量差。
 福清市電力載波通道現狀組織圖見附圖1
 根據福清電網通信規劃，電力線載波通信終端站將改為城南變、宏路變，各變電站載波通道就近接入各載波通信終端站，且各終端站至市調應組織兩條相互獨立的通信通道。考慮到目前福清市調多數載波機運行年限已達10年以上，搬遷安裝調試費用大，一次投入大量資金整體搬遷改造效益不高，且城南變、宏路變作為通信終端站機房條件及備用電源系統尚未完全俱備，所以載波機搬遷應結合基建工程項目和載波設備更新等技術改造方案統籌實施，分期分批將林中變載波設備搬移到城南、宏路兩站，以逐步減輕林中變通信機房的負擔。
   福清市電力載波通道規劃組織圖見附圖2

2  南曹110kV變電所投產后，35kV南倪變、龍田變，110kV城南變、高山變載波電路組織方案
2．1 原110kV中高線B相上載波電路
 目前，林中變—高山變的110kV中高線路B相上開通載波電路5條，分別為：
 編號為[1—9]的市調到110kV城南變電所載波電路，采用ZJ—5A型載波機，林中變機房為高頻架。
 編號為[1—6]的市調到110kV高山變電所載波電路，采用ZDD—12A載波機，林中變機房為高頻下話路架。
 編號為[1—7]的市調到35kV南倪變電所載波電路，采用ZDD—12A載波機，林中變機房為高頻下話路架，在高山變110kV中高線和35kV高龍線進行高頻橋路轉接。
 編號為[1—8]的市調到35kV龍田變電所載波電路，采用ZDD—12A載波機，林中變機房為高頻下話路架，在高山變、南倪變分別進行高頻橋路轉接。
 編號為[DO—1]的莆田地調到平潭縣110kV北厝變電所（平潭縣調）載波電路，采用ZJ—5型載波機，林中變機房為高頻下話路架，在高山變、北厝變采用載波機低頻轉接，在平潭城關城高頻橋路轉接到平潭縣調。
 改造前載波通道：
 （說明：“A—B”表示載波電路編號，加“#”表示高頻橋路轉接，加“~”表示音頻轉接，加“*”表示舊機改造，加“@”表示新上載波機，以下同）
市調      林中       城南
[1—9]——[1—9] [1—9]
市調      林中       高山
[1—6]——[1—6] [1—6]
市調      林中       高山 南倪
[1—7]——[1—7] #         [1—7]
市調      林中       高山  南倪 龍田
[1—8]——[1—8] #         #      [1—8]
莆田地調   林中       高山 北厝     城關   平潭縣調
[DO1]——[DO1] [DO1~DP1] [DP1~PQ1] # [PQ1]  

2．2南曹110kV變電所投產后載波電路組織方案
 原110kV中高線路總長39.2Km，2001年在城南110kV變電所投產時，已在該線路24#~25#桿處“T”接到南曹變，當時高山變以遠電路衰耗明顯增大�，F南曹110kV變電所線路再次在70#~71#桿“T”接，將增大載波通道衰耗，造成福清市調至南倪、龍田載波通信中斷。所以應在高山變將原110kV中高線B相與35kV南倪線C相的高頻橋路解除，同時在高山變載波機房增加相應的載波設備，進行音頻轉接組成新的載波電路。
 具體改造方案如下：
方案一：
 將林中變原編號為[1—7]ZDD-12A高頻下路架改為載波架后，搬到高山變，編號改為[7—1]，組成高山變與南倪變之間的區間電路繼續使用。林中變到高山變新增一對性能較好的功率在20W以上的數字式載波機，編號為[1—7]，在高山變與編號為[7—1]的ZDD-12A載波機進行音頻轉接組成福清市調與南倪變新的[1—7]載波電路。
 將林中變原編號為[1—8]ZDD-12A高頻下路架改為載波架后，搬到高山變，編號改為[7—2]，組成高山變經南倪變高頻橋路與龍田變的區間電路繼續使用。林中變到高山變同時新增一對性能較好的功率在20W以上的數字式載波機，新機編號為[1—8]，在高山變與編號為[7—2]的ZDD—12A載波機進行音頻轉接后組成新的福清市調與龍田變電所的[1—8]載波電路。新增載波機建議采用功率為20W以上的數字載波機（一話一數）。為了最大限度利用林中變通信機房機架位置，擬采用二臺機組裝在一個機柜。
 220kV林中變與福清市調之間利用已建成的光纖通信電路，[1—7]和[1—8]載波電路通過4WE/M或環路中繼方式接入福清市調程控調度總機，不在福清市調另外增加載波音頻架設備。
 方案二：
 與方案一不同的是，在方案一的基礎上，新[1—7]和新[1—8]電路中新增的二對載波機改為安裝在城南變和高山變之間，高山變以遠電路不變。具體是將方案一中安裝在林中變通信機房的二臺新[1—7]和新[1—8]載波機改為安裝在城南變通信機房，再利用籌建中的城南變與福清市調大樓的光纖通信線路，組成福清市調到南倪變、龍田的全程通信電路。
 比較方案一和方案二，考慮到目前城南變通信機房條件限制，以及福清市調到城南變光纖通信電路正在擬建中，所以選擇方案一比較穩妥，委托單位也可根據實際情況決定上述方案的選擇。
改造后載波通道：
 市調       林中             高山 南倪
調度總機——[@1—7] [@1—7~*7—1]     [7—1]
  市調       林中             高山  南倪  龍田
調度總機——[@1—8] [@1—8~*7—2]      #     [*7—2]
 原福清市調到高山變的[1—6]電路、到城南變的[1—9]電路，以及莆田地調到平潭北厝變（縣調）的[DO—1]載波電路不變。
 改造后載波通道組織圖見附圖3
 需要指出的是：在《福清南曹110kV變電所工程初步設計》中通信部分說明書上內容與圖紙部分以及現場實際情況出入較大：
 在設計說明書通信部分中，電力載波通道“在南曹至林中110kV線路B相間隔上配置電力載波加工耦合設備，構成南曹經林中至福清市調電力線高頻通道”。在設計圖紙《通信系統圖》中,福清市調到南曹變設計有二條電力線載波經光纖電路轉接的通信電路：一條是在南曹變與城南變線路A相上結合一對載波機，經籌建中（圖中標注為已建成）的城南變至福清市調光纖電路轉接到福清市調大樓；另一條是通過福清市調到林中變現有光纖電路，在林中變與漁溪變110kV線路新開的A相高頻通道上結合一對載波機，在漁溪變經本次工程同期建設的漁溪變到南曹變110kV線路上OPGW光纖通信電路轉接到南曹變。而現場實際情況是林中變110kV中高線（T接到南曹變）B相一已有載波加工耦合設備，并有5條載波電路運行中，而A、C沒有電力載波加工耦合設備。林中變與漁溪變110kV線路A相上已有載波耦合設備，并只有一條載波電路在運行，而B、C相沒有載波加工耦合設備。
 上述問題的解決已超出本次委托設計范圍，請委托單位及時與南曹變電所工程的設計單位通信設計人員聯系解決，以免影響南曹變投產時電力調度通信和自動化信息的暢通。
2．3 耦合相位和載波機工作頻譜調整
 福清市電網通信“十五”規劃中對載波頻率進行分區，結合目前南倪變、龍田變、鏡洋變載波電路運行不穩定的現狀，對載波通道結合相位和工作頻率做如下調整：
2．3．1 耦合相位調整
 110kV中高線路B相保留原高山變、城南變、平潭北厝變（縣調）電路，新開A相載波高頻通道，開通南倪變[1—7]、龍田變[1—8]載波電路，在林中變、高山變110kV中高線兩端A、B相必須進行高頻載波線路寬帶阻塞。同時，在城南變和新建南曹變側從110kV中高線“T”接線路的A、B二相也要進行高頻載波線路寬帶阻塞。
 在相關的4個變電站中，110kV相關線路中沒有載波高頻結合設備的相位，應新增加耦合電容器、結合濾波器、線路高頻阻波器等設備，相關設備技術數據與一次系統有關時，應根據一次系統要求確定設備型號。
2．3．2 頻譜調整
 根據福清市電力載波通道多機同相并聯運行和各載波機工作頻率的現狀，結合本次載波電路改造，對相關載波機工作頻率做如下調整：
 將原龍田——林中載波機一組212—216/244—248KHz頻率移到鏡洋——林中載波機中使用；
 將鏡洋——林中載波機一組496—500/488—452KHz頻率移到周店——林中載波機中使用；
 將周店——林中載波機一組172—176/124—128KHz頻率移到龍田——高山載波機繼續使用。
 新申請林中變至高山變二組載波機頻率時，要根據110kV中高線兩次“T”接形成4個分支線的長度，考慮使用頻率時應避免采用分支線長度為1/4波長整數倍的所有頻率，即：
 L支=nλ/4     
 或             f=75n/L支(KHz)
 式中   n  ——任意倍數；
        L支——分支線長度（Km）。
 現已建成各分支電路長度如下：
 林中變——高山變110kV中高線總長39.161Km；
 林中變——城南“T”接點（24#~24#桿間）線路長度6.054Km；
 城南“T”接點到城南變線路長度5.832Km；
 林中變到南曹變“T”接點及南曹變線路長度以南曹變線路設計為準。
35kV線路高頻通道結合設備更換
 由于高山、南倪、龍田3個變電所靠近沿海，載波結合加工設備運行年限很長，銹蝕嚴重，且線路阻波器為窄帶阻塞，不便于頻率調整，本期工程對阻波器、耠合電容器、結合濾波器全部給予更換，共計4套，分別是高山變35kV高龍線C相一套、南倪變35kV高龍線C相龍田側和高山側各一套、龍田變35kV高龍線C相一套。
 從現場情況看，現運行中35kV線路載波結合設備安裝很不規范，留下安全隱患。根據部頒規程DL/T 546-94《電力系統載波通信運行管理規程》有關規定，特對載波結合加工設備的安裝提出如下要求：
 1．耦合電容器接地端子距離地面高度不應小于2m，低電壓端對地嚴禁開路。
 2．結合濾波器應安裝在耦合電容器下面，距地面高度以1.3m為宜。結合濾波器一次端子、耦合電容器的低壓端子和接地開關上端間必須用截面不少于16mm2硬銅裸線可靠連接。耦合電容器低壓端子必須首先與接地開關的上端子連接。結合濾波器接地端子、接地開關下端和接地網之間必須在截面不少于25mm×4mm鍍鋅扁鐵可靠連接。
 3．線路阻波器與金屬或混凝土構架的安全凈距離應符合SDJ5—85《高壓配電裝置設計技術規程》的有關規定。
 結論：
 改造后，原林中變[1—7]、[1—8]二臺ZDD—12A高頻下話路架改為載波架后，搬到高山變，對應編號分別改為[7—1]、[7—2]。
 新增載波機二對（4臺），分別安裝在林中變和高山變，兩端新載波機編號均為[1—7]、[1—8]。
 （3）原龍田變——林中[1—8]載波電路的212—216/244—248KHz頻譜，進行調整后改為172—176/124—128KHz，在龍田——高山電路使用。
 （4）根據相關110kV線路現有載波結合加工設備配置的實際情況，本工程新增加林中變110kV中高線路A相高頻載波通道結合設備一套（包括電容式電壓互感器1個，高頻阻波器1個，結合濾波器1個）。城南變中高110kV支線A相新增座式阻波器高山1個。高山變增加高低頻引入架1臺作為高頻電纜和音頻電纜配線用的。
 （5）更換35kV線路高頻通道結合設備4套（35kV耦合電容器、線路阻波器、結合濾波器各4個）。
 改造前后載波機對照表見附表1。
 通信設備材料匯總表見附表2。
 載波通道傳輸參數計算見附表3。
 通信電纜清冊見附表4。

3．通信機房及防雷接地
 本設計根據部頒行業標準DL548—94《電力系統通信站防雷運行管理規程》和原部頒《電力設備過電壓保護設計技術規程》，對相關通信機房提出如下要求：
 1、通信機房內，應圍繞機房敷設環形母線，環形接地母線一般采用截面不不于90mm2的銅排或120mm2的鍍鋅扁鋼。
 2、機房環形接地母線與室外閉合接地網和房頂閉合均壓帶間至少用4根對稱布置的連接線相連接，相鄰連接線間距離不宜超過18m。
 3、機房內各種金屬管道、金屬門框、金屬支架等應以最短距離與環形地母線相連，環形接地母線與接地網應多點相連。
 4、機房內設備的金屬外殼及保護接地、工作接地等與接地母線就近連接，要求連接牢固，接觸良好。
  5、通信電源-48V“負極”在通信設備側接壓敏電阻；“正極”在電源設備側和通信設備側均應接地。
 6、電纜中未用線對其首尾兩端接地。
 特別要指出的是110kV高山變電站，本次載波電路改造后，共有7臺載波機安裝在高山變載波機房，新增載波機和擬建中的光纖通信設備功能更先進，主要采用大規模集成電子電路、數字化微機型，機房防雷接地必須符合規程要求，并經驗收合格后，通信設備才能投入運行。
    高山變通信機房平面布置見附圖4
  林中變通信機房平面布置見附圖5

 4．電源系統
    林中變通信機房已配置一套48V/200A高頻開關電源及一組1000AH免維護蓄電池，供本工程使用。高山變應結合光纖通信工程配置48V/80A及蓄電池容量400AH以上的高頻開關電源一套。南倪變、龍田變也要相應配置48V/60AH及蓄電池容量200AH以上的電源系統。
 通信機房防雷接地和電源系統改造結合福清供電有限公司光纖通信工程和技改項目進行，不列入本工程預算。

5．通信電纜敷設要求
5．1沿電纜溝敷設
1、通信電纜與高地壓電纜在同一電纜溝內敷設時，要求電力電纜在上層，通信電纜在最下層，一般不允許同層敷設。
2、高頻電纜從升壓站電纜溝引出至結合濾波器一段需埋管敷設，管子還需緊靠水泥桿塔（安裝濾波器）伸出地面1.3m左右。
5．2直埋敷設
1、因音頻電纜、高頻電纜均非鎧裝電纜，在地下直埋時，需穿入保護管中敷設。
2、直埋的通信電纜與高低壓電力電纜敷設時，通信電纜敷設在電力電纜的上面，二電纜相互間的間距不小與0.5m。
5．3沿建筑物敷設
1、電纜沿建筑物敷設時，對較平直的墻面，一般采用卡子式（要求較高的可用暗配線方式），而遇障礙物或兩幢房子之間可采用吊掛式，敷設線路一般以水平或垂直方向，力求整齊美觀而又方便維護施工。水平敷設時，兩電纜夾子間距為0.5m；垂直敷設時，兩夾子間距為0.8-1.0m，遇轉彎或特殊情況下可稍縮短或放長。
2、在室內穿越樓層或穿墻時，電纜應采用鋼管或水煤氣管保護，保護長度一般為0.3至0.5m。
5．4架空敷設
1、盡量減少與高壓線平行和接近，通信線路與電力線路以各占公路一側為宜。
2、架空最低電纜一般距地不小于3m，跨越公路為4.5m，鐵路為7m，距建筑物水平距離不小于2m。
3、與帶有絕緣層的低壓電力用戶線交越時，間距不小于0.6m，兩通信線路交越時（包括與廣播線路交越），間距不小于0.6m，一級線路應在二級線路上面通過，與380V、10kV電力線交越時，間距不小于1.3m和2m。
5．5沿走線架敷設
1、敷設在走線架上的電纜應排列通順、整齊、避免交叉，便于擴充和施工。
2、電纜在走線架上轉彎處應采用直角拐彎方式，曲率半徑一般不小于60mm。
3、在走線架上預留將來擴充的電纜位置，最好不在現裝電纜的下面或夾在中間。如不能避免上述情況，并且電纜數量不多時，可以將以后擴充的電纜一次敷設好。
5．6 電纜保護管
1、一般選用水煤氣管，明敷應鍍鋅，腐蝕性場所選用PVC塑料管。
2、每管最多可穿同一起迄的3根電纜。穿一根時，管內徑與電纜外徑之比不小1.5倍；穿2至3根時，管內徑與最粗電纜之比不小于2.85倍。
3、保護管的彎曲半徑一般取管徑的10倍，但應不小于所穿管電纜的允許彎曲半徑。
4、保護管的埋設深度在室外與對保護管彎曲半徑的要求相同。
5、電纜保護管不應超過3個彎頭，直角彎頭不應多于2個。
6、明敷管固定間距不宜超過3m，并列管凈空距不小于20mm。
6．附表和附圖部分

附表1           載波機改造前后對照表
電 路 名 稱 電路編號 安裝地點 機架變動情況 結合線相 
 新編號 原編號 新地點 原地點   
[1—7]電路 [1—7] / 林中 / 新機 A 
 [1—7] / 高山 / 新機 A 
 [7—1] [1—7] 高山 林中 改機架 C 
 [7—1] [1—7] 南倪 南倪 不變 C 
[1—8]電路 [1—8] / 林中 / 新機 A 
 [1—8] / 高山 / 新機 A 
 [7—2] [1—8] 高山 林中 改機架 C 
 [7—2] [1—8] 龍田 龍田 改頻率 C 

附表2               通信設備材料匯總表
序號 名稱 型號及規范 單位 數量 備注 
1 電力線載波機 ZDD—2000載波架 臺 4 一數一話20W 
2 電容式互感器 TYD-110/√3 -0.007H 臺 1 林中 
3 線路阻波器 XZK-630-1.0/16-B4 臺 1 林中 
4 結合濾波器 JL—400—6.6—B5（含接地刀匝） 臺 1 林中 
5 高低頻引入架 GD—12 臺 1 高山 
6 高頻電纜 SYV—75—9 m 600 估算 
7 音頻電纜 HYA—10×2×0. 5 m 80 估算 
8 音頻電纜 HYA—20×2×0. 5 m 130 估算 
9 電源線 VV—1-2×2.5 m 200 估算 
10 電纜分線盒 XKF-20 只 1 高山主控室 
11 壓敏電阻 MYL1-3-121 個 10  
12 總機環路中繼板 WT—9401D 塊 1 福清市調擴容 
13 機架固定件 按現場尺寸加工 組 5  
14 維護終端 14＇PⅣ，20G硬盤、
128Mb內存、
1.44M軟驅、DVD、
MODEM、網卡 臺 2 市調、林中 
15 線路阻波器（座式） XZK-630-1.0/16-Y2 臺 1 城南變 
16 棒式支柱絕緣子 ZSW-110/4 只 1 城南變 
17 線路阻波器 XZK-200-1.0/5-B4 臺 4 35kV線路 
18 結合濾波器 JL-400-D2（一體化） 臺 4 35kV線路 
19 耦合電容器 OWF-35-0.0035H 臺 4 35kV線路 
附表3 載波電路傳輸參數計算表
序號  參        數 符號 [7—1] [8—1] 單位 備注 
1 與線路電壓有關的衰減系數 K 0.0087 0.0087 dB/km  
2 線路長度 l 39.2 39.2 km  
3 頻率 f 500 500 KHz  
4 高頻橋路 N1 0 0 個  
5 中間機與無阻波器分支數之和 N2 0 0 個  
6 并聯機及有阻波器分支數之和 N3 6 6 個  
7 高頻電纜的公里衰減 dcl 4.34 4.34 dB/km  
8 高頻電纜長度 Lcl 0.4 0.4 km  
9 線路總衰減 ΣA 19.562 19.562 dB  
10 線路雜音電平 Pz -40 -40 dB 最小值 
11 信號雜音比 S/Nmin 26 26 dB  
12 通道最低接收電平 Psomin -12 -12 dB 最小值 
13 通道儲備電平 Acb 6 6 dB  
14 轉接個數 N4 2 2 個  
15 轉接損耗 Azj 4.7712 4.7712 dB  
16 載波機輸出平均功率 Pfa 43 43 dB  
17 通道允許最大損耗 Amax 41.698 41.698 dB  
18 電路斷判  合格 合格   7．工程概算編制

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