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光伏线缆选型需要知道的事项有哪些?

2018-06-18

 光伏电缆是光伏系统中配套电气设备的基础,光伏系统线缆用量超过一般发电系统,同时也是影响整个系统效率的重要因素之一。虽然光伏直流及交流线缆在分布式光伏系统中约占2-3%的成本,但是实际经验中发现,使用错误的线缆可能导致项目线损过大、供电稳定性低等导致项目收益降低。因此,选择合适的线缆可以有效的降低项目事故率低、提高供电可靠性、施工运行维护方便。今天兔子君为大家介绍一些光伏线缆选型所需要的一些基本知识。

光伏线缆的种类

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:

直流电缆多用于:

(1)组件与组件之间的串联;

(2)组串之间及其组串至直流配电箱(汇流箱)之间的并联;

(3)直流配电箱至逆变器之间。

交流电缆多用于:

(1)逆变器至升压变压器的连接;

(2)升压变压器至配电装置的连接;

(3)配电装置至电网或用户的连接。

光伏线缆的要求

在太阳能光伏发电系统中低压直流输送部分使用的电缆,因为使用环境和技术要求不同,对不同部件的连接有不同的要求,总体要考虑的因素有:电缆的绝缘性能、耐热阻燃性能、搞老化性能及线径规格等。直流线缆多为户外铺设,需要防潮、防晒、防寒、防紫外线等,因此分布式光伏系统中的直流线缆一般选择光伏认证的专用线缆。这类连接电缆使用双层绝缘外皮,具有优越的防紫外线、水、臭氧、酸、盐的侵蚀能力,优越的全天候能力和耐磨损能力。考虑到直流插接件和光伏组件输出电流,目前常用的光伏直流电缆为PV1-F1*4mm2、PV1-F1*6mm2等。

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图一:光伏直流线缆几面示意图

交流线缆主要用于逆变器交流侧至交流汇流箱或者交流并网柜,在室外安装部分的交流线缆需要考虑防潮、防晒、防寒、防紫外线,以及长距离铺设,一般选用YJV型电缆;室内安装的交流线缆,需要考虑防火和防鼠防蚁。

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表一:光伏线缆与一般线缆的区别

电缆材料的选择

光伏电站使用的直流电缆多数情况下为户外长期工作,受施工条件的限制,电缆连接多采用接插件。电缆导体材料可分为铜芯和铝芯。

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。

相反铝芯电缆,由于铝材的化学特性,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。

因此,虽然铝芯电缆的造价较低,为了项目安全及长期稳定运营,兔子君建议在光伏项目中使用铜芯电缆。

光伏线缆的选型计算

额定电流

光伏系统中各部位直流电缆截面积依据下列原则确定: 太阳能电池组件与组件之间的连接电缆、蓄电池与蓄电池之间的连接电缆、交流负载的连接电缆,一般选取的电缆额定电流为各电缆中最大连续工作电流的1.25;太阳能电池方阵与方阵之间的连接电缆、蓄电池(组)与逆变器之间的连接电缆,一般选取的电缆额定电流为各电缆中最大连续工作电流的1.5

目前大家对于电缆截面的选择主要依据是电缆线径与电流关系,往往忽视了环境温度、电压损失、铺设方式对线缆载流能力的影响。在不同使用环境下,电缆的载流量,同时建议在电流接近峰值时,需要向上选取线径。

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错误使用线缆

左图错误使用了小线径的光伏电缆,导致电流过载后引起起火。

电压损失

光伏系统中的电压损失可以表征为:电压损失=通过电流*线缆长度*电压因子,通过公式可以看出,电压损失与线缆的长度成正比关系,因此在现场勘探时,应该遵循阵列至逆变器、逆变器至并网点应尽可能靠近的原则。一般应用时,光伏阵列到至逆变器之间的直流线损不超过阵列输出电压的5%,逆变器至并网点之间的交流线损不超过逆变器输出电压的2%在工程应用过程中可以采用经验公式:△U=(I*L*2)/(r*S)

其中△U :电缆压降-V

I :电缆需要承受最大电缆-A

L :电缆铺设的长度-m

S :电缆的截面积-mm2;

r :导体电导率-m/(Ω*mm2;),r铜=57,r铝=34

多根多芯线缆成束铺设时,设计需要注意的地方

实际应用过程中,考虑到线缆布线方式、走线限制等因素,光伏系统的线缆,特别是交流线缆可能会存在多根多芯线缆成束铺设的情况,例如小容量三相系统中,交流出线采用的“一线四芯”或者“一线五芯”的线缆;大容量三相系统中,交流出线采用多根电缆并联代替单芯线径大电缆。在多根多芯电缆成束铺设情形下,实际线缆的载流量会有一定比例的衰减,在项目设计之初需要考虑到这种衰减情形。

电缆的敷设方式

光伏发电工程中电缆工程建设费用一般比较大,敷设方式选择直接影响着建设费用,所以合理规划、正确选择电缆的敷设方式,是电缆设计工作的重要环节电缆敷设方式根据工程情况、环境条件和电缆规格型号、数量等因素综合考虑,且按满足运行可靠、便于维护的要求和技术经济合理的原则来选择。光伏发电项目直流电缆的敷设主要有直埋铺沙垫砖敷设、穿管敷设、槽架内敷设、电缆沟敷设、隧道敷设等,交流电缆的敷设与一般电力系统敷设方式差异不大。

直流电缆多用于光伏组件之间、组串至直流汇流箱之间、汇流箱至逆变器之间,其截面积小、数量大,通常情况下电缆沿组件支架绑扎或穿管直埋进行敷设,在敷设时一般要考虑:

(1)组件之间连接电缆及组串与汇流箱之间连接电缆,尽可能利用组件支架作为电缆敷设的通道支撑与固定,可在一定程度上降低环境因素的影响的作用。

(2)电缆敷设的受力要均匀适当,不宜过紧,光伏场所一般昼夜温差较大,应避免热胀冷缩造成线缆断裂。

(3)在建筑物表面的光伏材料电缆引线,要考虑建筑整体美观,敷设位置应避开在墙和支架的锐角边缘布设电缆,以免切、磨损伤绝缘层引起短路,或受剪切力切断导线引起断路。同时要考虑电缆线路遭直击雷等问题。

(4)合理规划电缆敷设路径,减少交叉,尽可能的合并敷设以减少项目施工过程中的土方开挖量以及电缆用量。

光伏线缆造价信息

目前市场上合格的光伏直流线缆根据截面积及购买量价格有所变动,此外,线缆的造价与电站的设计有关,优化的组件排布可以节省直流线缆的使用量。一般而言,光伏线缆造价约在0.12-0.25/瓦不等,如果超过太多,可能需要检查设计是否合理,还是因为特殊原因使用了特殊的线缆。

结语

光伏线缆虽然仅仅是光伏系统中的一个小部分,如何选择合适的线缆来保障降低项目事故率低、提高供电可靠性、施工运行维护方便却不如想象中容易。希望本文能的介绍,能够为您在日后设计选型中提供一定的理论支持。

无锡江南电缆有限公司苏州总代理-姑苏区锡江电线电缆经营部(江南电缆),是集电线电缆生产、销售、研发于一体的国家重点高新技术企业。企业荣获“2014年中国线缆行业最具竞争力企业10强”、“2014年无锡市市长质量奖”荣誉称号,连续七年入选“中国制造业500强”,“五彩”牌电缆2006年被评为全国用户满意产品,“五彩”商标入选“亚洲品牌500强”;企业江南集团于2012年4月在香港上市,股票代码:1366。近几年,产值、销售、利税等主要经济指标始终以较高的速度稳定增长。

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