光伏電站常見電纜的設計選型與施工要點
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蘭州尊龙凯时·(中国)官方网站電線電纜作為電線電纜百強企業，專業的光伏電纜生產廠家，今天來為大家介紹一下光伏電站常見電纜的設計選型與施工要點。
在光伏電站建設過程中除主要設備，如光伏組件、逆變器、升壓變壓器以外，配套連接的光伏電纜材料對光伏電站的整體盈利的能力、運行的安全性、是否高效，同樣起著至關重要的作用，下面就對光伏電站中常見的電纜及材料的用途和使用環境做詳細的介紹。
電纜按照光伏電站的系統可分為直流電纜及交流電纜，根據用途及使用環境的不同分類如下：
一、直流電纜
(1)組件與組件之間的串聯電纜。
(2)組串之間及其組串至直流配電箱(匯流箱)之間的并聯電纜。
(3)直流配電箱至逆變器之間電纜。
以上電纜均為直流電纜，戶外敷設較多，需防潮、防暴曬、耐寒、耐熱、抗紫外線，某些特殊的環境下還需防酸堿等化學物質。
二、交流電纜
(1)逆變器至升壓變壓器的連接電纜。
(2)升壓變壓器至配電裝置的連接電纜。
(3)配電裝置至電網或用戶的連接電纜。
此部分電纜為交流負荷電纜，戶內環境敷設較多，可按照一般電力電纜選型要求選擇。
三、光伏專用電纜
光伏電站中大量的直流電纜需戶外敷設，環境條件惡劣，其電纜材料應根據抗紫外線、臭氧、劇烈溫度變化和化學侵蝕情況而定。普通材質電纜在該種環境下長期使用，將導致電纜護套易碎，甚至會分解電纜緣層。這些情況會直接損壞電纜系統，同時也會增大電纜短路的風險，從中長期看，發生火災或人員傷害的可能性也高，大大影響系統的使用壽命。
因此，在光伏電站中使用光伏專用電纜和部件是非常有必要的。目前市場已開發出了多種規格的光伏專業電纜產品。比如，電子束交叉鏈接電纜額定溫度為120℃，可抵御惡劣氣候環境和經受機械沖擊;又如RADOX電纜是根據國際標準IEC216研制的一種太陽能專用電纜，在戶外環境下，使用壽命是橡膠電纜的8倍，是PVC電纜的32倍。光伏專用電纜和部件不僅具有佳的耐風雨性、耐紫外線和臭氧侵蝕性，而且能承受大范圍的溫度變化(例如：從-40～125℃)。在歐洲，技術人員通過測試，屋頂上可測得出的溫度值高達100～110℃。
光伏發電系統安裝和運行維護期間，電纜可能在地面以下土壤內、也可能在雜草叢生亂石中、也有可能屋頂結構的銳邊上布線、也有可能裸露在空氣中，電纜須承受壓力、彎折、張力、交叉拉伸載荷及強力沖擊。如果電纜護套強度不夠，則電纜緣層將會受到損壞，從而影響整個電纜的使用壽命，或者導致短路、火災和人員傷害危險等問題的出現。電纜科研技術人員發現，經輻射交叉鏈接的材料，較輻射處理前有較高的機械強度。交叉鏈接工藝改變了電纜緣護套材料聚合物的化學結構，可熔性熱塑材料轉換為非可熔性彈性體材料，交叉鏈接輻射則顯著改善了電纜緣材料的熱學特性、機械特性和化學特性。
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四、電纜導體材料
光伏電站使用的直流電纜多數情況下為戶外長期工作，受施工條件的限制，電纜連接多采用接插件。電纜導體材料可分為銅芯和鋁芯。銅芯電纜具有的抗氧化能力比鋁要好，壽命長，穩定性能要好，壓降小和電量損耗小的特點；在施工上由于銅芯柔性好，允許的彎度半徑小，所以拐彎方便，穿管容易；而且銅芯抗疲勞、反復折彎不易斷裂，所以接線方便；同時銅芯的機械強度高，能承受較大的機械拉力，給施工敷設帶來很大便利，也為機械化施工創造了條件。相反鋁芯電纜，由于鋁材的化學特性，安裝接頭易出現氧化現象（電化學反應），特別是容易發生蠕變現象，易導致故障的發生。因此，銅電纜在光伏電站使用中，特別是直埋敷設電纜供電領域，具有突出的優勢。可減低事故率低、提高供電可靠性、施工運行維護方便等特點。
五、電纜緣護套材料
光伏電站安裝和運行維護期間，電纜可能在地面以下土壤內、雜草叢生亂石中、屋頂結構的銳邊上布線、裸露在空氣中，電纜有可能承受各種外力的沖擊。如果電纜護套強度不夠，電纜緣層將會受到損壞，從而影響整個電纜的使用壽命，或者導致短路、火災和人員傷害危險等問題的出現。直流回路在運行中常常受到多種不利因素的影響而造成接地，使得系統不能正常運行。如擠壓、電纜制造不良、緣材料不合格、緣性能低、直流系統緣老化、或存在某些損傷缺陷均可引起接地或成為一種接地隱患。另外戶外環境小動物侵入或撕咬也會造成直流接地故障。
六、電纜設計選型的原則
(1)電纜的耐壓值要大于系統的高電壓。如380V輸出的交流電纜，要選舉450/750V的電纜。
(2)光伏方陣內部和方陣之間的連接，選取的電纜額定電流為計算所得電纜中大連續電流的1.56倍。
(3)交流負載的連接，選取的電纜額定電流為計算所得電纜中大連續電流的1.25倍。
(4)逆變器的連接，選取的電纜額定電流為計算所得電纜中大連續電流的1.25倍。
(5)考慮溫度對電纜的性能的影響。溫度越高，電纜的載流量就越少，電纜要盡量安裝在通風散熱的地方。
(6)考慮電壓降不要超過2%。
直流回路在運行中常常受到多種不利因素的影響而造成接地，使得系統不能正常運行。如擠壓、電纜制造不良、緣材料不合格、緣性能低、直流系統緣老化、或存在某些損傷缺陷均可引起接地或成為一種接地隱患。另外戶外環境小動物侵入或撕咬也會造成直流接地故障。因此在這種情況下一般使用鎧裝、帶防鼠劑功能護套的電纜。
分布式光伏常用逆變器電纜選擇：
|
線徑 |
40 0C |
55 0C |
60 0C |
65 0C |
逆變器功率 |
|
2.5 |
28 |
25 |
23 |
-- |
單相1-5KW，三相4-12KW |
|
4 |
37 |
33 |
29 |
-- |
單相6KW，三相15,17KW |
|
6 |
48 |
43 |
40 |
34 |
單相8KW，三相20KW |
|
10 |
65 |
59 |
54 |
49 |
單相10KW，三相30KW |
|
16 |
91 |
82 |
76 |
68 |
三相40KW |
|
25 |
120 |
108 |
100 |
90 |
三相50KW |
|
35 |
148 |
133 |
123 |
111 |
三相75KW |
|
50 |
187 |
168 |
155 |
140 |
三相100KW 距離小于50米 |
|
70 |
231 |
208 |
192 |
173 |
三相100KW 距離大于50米 |
|
95 |
283 |
255 |
235 |
212 |
三相150KW 距離小于50米 |
|
120 |
326 |
293 |
271 |
237 |
三相150KW 距離大于50米 |
注：表格里面的電纜是按國標銅線的標準定的。
如果電纜長度大于于50米，請參考大一號規格的電纜。
七、電纜選型的計算
1、電纜截面積的選擇
適當的電纜尺徑選取基于兩個因素，電流強度與電路電壓損失。電纜截面的選擇應滿足允許溫升、電壓損失、機械強度等要求直流系統電纜按電纜長期允許載流量選擇，并按電纜允許壓降校驗，計算公式如下：
式中：
Ipc——電纜允許載流量(A);
Ica——回路計算電流(A);
Scac——電纜計算截面(mm2);
ρ一電阻系數，銅導體為0.0184Ωmm2/m，鋁導體為0.031Ωmm2/m;
L——電纜長度(m);
△Up——回路允許壓降(V)。
2、電壓損失計算
考慮電壓降不要超過2%，線損的計算公式為：
線損 = 電流 × 電路總線長 × 線纜電壓因子
式中的數值，
1)電流
逆變器的連接，交流負載的連接，蓄電池到室內設備的短距離直流連接， 選取電纜的額定電流為計算電纜連續電流的1.25倍。
方陣內部和方陣之間的連接，選取的電纜額定電流為計算所得電纜中大連續電流的1.56倍。
2)線纜電壓因子
可由電纜制造商處獲得，或者用下列公式計算獲得。
電纜的直流標準電阻可以按照下式進行計算：
R20：——電纜在20℃時的直流標準電阻，Q/km;
ρ20：——導線的電阻率，Ωmm2/km (20℃時);
d——每根心線的直徑，mm2;
n——心線數;
K1——心線扭絞率，約0.02~0.03;
K2——多心電纜是的扭絞率，約0.01~0.02;
八、銅芯VS鋁芯
銅芯電纜具有的抗氧化能力比鋁要好，壽命長，穩定性能要好，壓降小和電量損耗小的特點;在施工上由于銅芯柔性好，允許的彎度半徑小，所以拐彎方便，穿管容易;而且銅芯抗疲勞、反復折彎不易斷裂，所以接線方便;同時銅芯的機械強度高，能承受較大的機械拉力，給施工敷設帶來很大便利，也為機械化施工創造了條件。
由于鋁材的化學特性，鋁芯電纜的安裝接頭易出現氧化現象(電化學反應)，特別是容易發生蠕變現象，易導致故障的發生。根據IEC287進行計算，在同等敷設條件下，要想獲得同樣的載流量，鋁的截面要大二檔，這樣帶來電纜敷設通道增大，有可能要采取專用敷設通道，增加投資成本。
因此，銅電纜在光伏電站使用中，特別是直埋敷設電纜供電領域，具有突出的優勢。可減低事故率低、提高供電可靠性、施工運行維護方便等特點。這正是國內目前在地下電纜供電中主要采用銅電纜的原因所在。
智匯光伏萬宏等
九、光伏發電系統的電纜施工
光伏發電工程中電纜工程建設費用一般比較大，敷設方式選擇直接影響著建設費用，所以合理規劃、正確選擇電纜的敷設方式，是電纜設計工作的重要環節。
1、電纜的敷設電纜敷設方式根據工程情況、環境條件和電纜規格型號、數量等因素綜合考慮，且按滿足運行可靠、便于維護的要求和技術經濟合理的原則來選擇。光伏發電項目直流電纜的敷設主要有直埋鋪沙墊磚敷設、穿管敷設、槽架內敷設、電纜溝敷設、隧道敷設等。
交流電纜的敷設與一般電力系統敷設方式差異不大。直流電纜多用于光伏組件之間、組串至直流匯流箱之間、匯流箱至逆變器之間，其截面積小、數量大，通常情況下電纜沿組件支架綁扎或穿管直埋進行敷設，直流電纜在敷設時一般需要考慮：
(1)組件之間連接電纜及組串與匯流箱之間連接電纜，盡可能利用組件支架作為電纜敷設的通道支撐與固定，可在一定程度上降低環境因素的影響的作用。
(2)電纜敷設的受力要均勻適當，不宜過緊，光伏場所一般晝夜溫差較大，應避免熱脹冷縮造成線纜斷裂。
(3)在建筑物表面的光伏材料電纜引線，要考慮建筑整體美觀，敷設位置應避開在墻和支架的銳角邊緣布設電纜，以免切、磨損傷緣層引起短路，或受剪切力切斷導線引起斷路。同時要考慮電纜線路遭直擊雷等問題。
(4)合理規劃電纜敷設路徑，減少交叉，盡可能的合并敷設以減少項目施工過程中的土方開挖量以及電纜用量。
2、電纜的連接光伏發電系統中的直流線纜多為室外敷設，連接方式以接頭插接為主，可穿管中加以保護，利用組件支架作為電纜敷設的通道和固定，降低環境因素的影響。其他的電纜連接與一般電力系統中電纜連接方式大致相同。
