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光伏电站 电缆的选型及敷设解析


作者:www.tyn100.com 来源:www.tyn100.com 日期:2017/11/17 15:33:54 点击率:

光伏电站中电缆的分类



电缆按照光伏电站的系统可分为直流电缆及交流电缆,根据用途及使用环境的不同分类如下:


直流电缆


1)组件与组件之间的串联电缆

2)组串之间及其组串至直流配电箱(汇流箱)之间的并联电缆。

3)直流配电箱至逆变器之间电缆


以上电缆均为直流电缆,户外敷设较多,需防潮、防暴晒、耐寒、耐热、抗紫外线,某些特殊的环境下还需防酸碱等化学物质。其中组件与组件之间的连接电缆通常与组件成套供应。


交流电缆


1)逆变器至升压变压器的连接电缆。

2)升压变压器至配电装置的连接电缆。

3)配电装置至电网或用户的连接电缆。


此部分电缆为交流负荷电缆,户内环境敷设较多,可按照一般电力电缆选型要求选择。


光伏电站中电缆选型的原则



光伏发电的电缆选择遵循电缆选择的一般要求,即按照电压等级、满足持续工作允许的电流、短路热稳定性、允许电压降、经济电流密度及敷设环境条件因素等进行选型。同时光伏发电又具有自身的特点,太阳能系统常常会在恶劣环境条件下使用,如高温、严寒和紫外线辐射。所以光伏系统中电缆的选择需考虑如下因素:


1)电缆的绝缘性能;

2)电缆的耐热阻燃性能;

3)电缆的防潮,防光;

4)电缆的敷设方式;

5)电缆芯的类型(铜芯,铝芯);

6)电缆的大小规格。


电缆选型的计算



电缆截面积的选择


适当的电缆尺径选取基于两个因素,电流强度与电路电压损失。电缆截面的选择应满足允许温升、电压损失、机械强度等要求,直流系统电缆按电缆长期允许载流量选择,并按电缆允许压降校验,计算公式如下:


blob.png

公式说明:


Ipc——电缆允许载流量(A);

Ica——回路计算电流(A);

Scac——电缆计算截面(mm2);

ρ一电阻系数,铜导体为0.0184Ωmm2/m,铝导体为0.031Ωmm2/m;

L——电缆长度(m);

△Up——回路允许压降(V)。


电压损失计算


考虑电压降不要超过2%,线损的计算公式为:


线损 = 电流 × 电路总线长 × 线缆电压因子


说明:


1)电流

逆变器的连接,交流负载的连接,蓄电池到室内设备的短距离直流连接, 选取电缆的额定电流为计算电缆连续电流的1.25倍。


方阵内部和方阵之间的连接,选取的电缆额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的1.56倍。


2)线缆电压因子


可由电缆制造商处获得,或者用下列公式计算获得。


 blob.png


电缆的直流标准电阻可以按照下式进行计算:


 blob.png


R20:——电缆在20℃时的直流标准电阻,Q/km;

ρ20:——导线的电阻率,Ωmm2/km (20℃时);

d——每根心线的直径,mm2;

n——心线数;

K1——心线扭绞率,约0.02~0.03;

K2——多心电缆是的扭绞率,约0.01~0.02;


光伏项目电缆选型需要特别注意的问题



为何要采用光伏专用电缆


光伏电站中大量的直流电缆需户外敷设,环境条件恶劣,其电缆材料应根据抗紫外线、臭氧、剧烈温度变化和化学侵蚀情况而定。


普通材质电缆在该种环境下长期使用,将导致电缆护套易碎,甚至会分解电缆绝缘层。这些情况会直接损坏电缆系统,同时也会增大电缆短路的风险,从中长期看,发生火灾或人员伤害的可能性也更高,大大影响系统的使用寿命


因此,在光伏电站中使用光伏专用电缆和部件是非常有必要的。目前市场已开发出了多种规格的光伏专业电缆产品。


光伏专用电缆和部件不仅具有最佳的耐风雨性、耐紫外线和臭氧侵蚀性,而且能承受更大范围的温度变化(例如:从-40~125℃)。在欧洲,技术人员通过测试,屋顶上可测得出的温度值高达100~110℃。


光伏发电系统安装和运行维护期间,电缆可能在地面以下土壤内、也可能在杂草丛生乱石中、也有可能屋顶结构的锐边上布线、也有可能裸露在空气中,电缆须承受压力、弯折、张力、交叉拉伸载荷及强力冲击。


如果电缆护套强度不够,则电缆绝缘层将会受到损坏,从而影响整个电缆的使用寿命,或者导致短路、火灾和人员伤害危险等问题的出现。


铜芯VS铝芯


铜芯电缆具有的抗氧化能力比铝要好,寿命长,稳定性能要好,压降小和电量损耗小的特点;在施工上由于铜芯柔性好,允许的弯度半径小,所以拐弯方便,穿管容易;而且铜芯抗疲劳、反复折弯不易断裂,所以接线方便;同时铜芯的机械强度高,能承受较大的机械拉力,给施工敷设带来很大便利,也为机械化施工创造了条件。


由于铝材的化学特性,铝芯电缆的安装接头易出现氧化现象(电化学反应),特别是容易发生蠕变现象,易导致故障的发生。根据IEC287进行计算,在同等敷设条件下,要想获得同样的载流量,铝的截面要大二档,这样带来电缆敷设通道增大,有可能要采取专用敷设通道,增加投资成本。


因此,铜电缆在光伏电站使用中,特别是直埋敷设电缆供电领域,具有突出的优势。可减低事故率低、提高供电可靠性、施工运行维护方便等特点。这正是国内目前在地下电缆供电中主要采用铜电缆的原因所在。


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