光伏電纜是光伏系統中配套電氣設備的基礎,雖然光伏電纜在分布式光伏中占比在3%左右,但是在實際經驗中發現,使用錯誤的電纜可能導致項目線損過大、供電穩定性降低等,導致項目收益率降低。因此,選擇合適的電纜可以有效降低項目事故率、提高供電可靠性、方便施工運維。
一、電纜選型要點
按照應用位置不同,分布式光伏系統中電纜可分為直流電纜和交流電纜。
直流電纜多用于:
(1)組件與組件之間的串聯
(2)組串到逆變器之間
(3)組串之間及其組串到直流配電箱(匯流箱)之間的并聯
(4)直流配電箱到逆變器之間
交流電纜多用于:
(1)逆變器到交流配電箱(匯流箱)的連接
(2)逆變器至箱變 或交流配電箱至箱變的連接
(3)變壓器至配電裝置的連接
直流電纜
直流電纜多為戶外鋪設,需要防潮、防曬、防寒、防紫外線等,因此分布式光伏系統中的直流電纜一般選擇光伏認證的專用電纜。
這類連接電纜使用雙層絕緣外皮,具有優越的防紫外線、水、臭氧、酸、鹽的侵蝕能力,優越的全天候能力和耐磨損能力。考慮到直流插接件和光伏組件輸出電流,目前常用的光伏直流電纜為PV1-F 1*4mm2、PV1-F 1*6mm2等。
PV1-F 光伏電纜
PV1-F 2芯光伏電纜
交流電纜
交流電纜選型基本原則:滿足載流量、線損、壓降要求
選型標準:不同設計院會參考不同的選型規范
· GB50217-2007 電力工程電纜設計規范:電纜選型國標參考
· GB16895.6-2002布線系統載流量:主要針對非鎧裝、0.6/1kV低壓電纜
· 《電線電纜載流量》馬國棟著:場景很多,電纜選型補充參考
· 工業與民用配電設計手冊:很多設計院參考這份資料,電纜載流表格較多,能涵蓋大部分場景
· 載流量
電纜選型至少要滿足載流量的要求,在追求系統效率的場合,需要同時滿足電纜線損的要求。
· 電纜線損
一般要求總電纜功率損耗占總傳輸功率的百分比<2%(使用各種線徑的總電纜長度計算線損累加)。
· 電纜壓降
一般要求逆變器輸出到箱變的電壓降(逆變器-匯流箱-箱變低壓配電柜)不超過額定電壓的2%。
· 電纜載流量
從本質上講,電纜載流量的影響因素包括電纜本體、電纜敷設安裝條件、電纜運行條件和其他外部因素四類。
1.電纜的本體結構
電纜的導體材料及截面大小是載流量的決定因素;值得注意的是電纜導體的截面增加一倍,由于集膚效應和鄰近效應的影響、以及渦流損耗的影響,電纜載流量的平方并沒有增加一倍。
2.電纜敷設方式
電纜的敷設方式主要包括空氣中、穿管和直埋敷設。不同敷設方式對載流量的影響通過散條件體現。
3.電纜運行條件
電纜運行條件主要考慮電纜的芯數、并列運行的回路數 和并列運行的回路間距。
載流量表(YJV/YJLV 0.6/1kV )
多回路或多芯電纜成束鋪設矯正系數表
根據載流量確定電纜線徑
· 以固德威60kW/80kW(400Vac)為例, 60kW額定交流輸出電流為91A。
· 若交流電纜為鋪設在明鋪的導管內的三芯電纜,矯正系數為0.79。
35mm2的銅芯電纜,載流量為133A ,矯正后的載流量為133A*0.79=105.07A
這就是固德威技術人員為什么60kW 380V推薦35mm2的電纜的原因。
固德威逆變器推薦使用電纜(以銅線為例)
電纜壓降
光伏系統中的電壓損失可以表征為:電壓損失=通過電流*電纜長度*電壓因子,通過公式可以看出,電壓損失與電纜的長度成正比關系,因此在現場勘探時,應該遵循陣列至逆變器、逆變器至并網點應盡可能靠近的原則。
一般應用時,光伏陣列到至逆變器之間的直流線損不超過陣列輸出電壓的5%,逆變器至并網點之間的交流線損不超過逆變器輸出電壓的2%。在工程應用過程中可以采用經驗公式:△U=(I*L*2)/(r*S)
其中△U :電纜壓降-V
I :電纜需要承受最大電纜-A
L :電纜鋪設的長度-m
S :電纜的截面積-mm2
r :導體電導率-m/(Ω*mm2),r銅=57,r鋁=34
舉例說明:GW80K-MT最大交流輸出電流為133A,明管鋪設,逆變器距離并網點為50m。
若采用50mm2的銅芯電纜,此時壓降△Umax=(I*L*2)/(r*S)=(133*50*2)/(57*50)≈4.7V;
這就是固德威技術部門給客戶推薦50mm2電纜的原因。
鋁合金電纜的選型
鋁合金電纜的優勢:
1.相較于常規鋁芯電纜,鋁合金電纜載流量、電阻率、強度等性能上更加優異;
2.在截面積提高到銅導體截面積的150%時,不僅電氣性能與銅導體一致,抗拉強度相對于銅導體還具有一定的優勢,而且重量輕,價格較銅電纜也有非常大的優勢;
3. 相同載流量的鋁合金電纜,成本較銅電纜節省約2/3。
根據逆變器支持的電網形式選擇合適電纜
380V輸出的逆變器支持不接零線,選擇三芯電纜可節約25%的交流電纜
≥480V輸出的逆變器無需零線
根據逆變器交流接口形式選擇合適電纜
最大兼容95mm2 的鋁線和鋁合金電纜
可兩臺T接
二、電纜安裝要點
直流電纜的端子連接
直流電纜的敷設
PVC管走線
橋架走線
正負極顏色區分,并加以標識
交流端子壓接
當采用銅芯電纜時,請使用銅接線端子。
當使用銅包鋁電纜時,請使用銅接線端子。
當使用鋁合金電纜時,請使用銅鋁過渡接線端子。
總結
鋁合金電纜是以AA8030 系列鋁合金材料為導體的新型材料電力電纜,熔點為660℃。而銅的熔點為1080℃,銅導體是耐火電纜更好的選擇。所以鋁合金導線是高電壓、大截面、大跨度架空輸電的必選材料。
盡管鋁合金芯電纜很便宜,但是銅電纜在電纜供電中,特別是地下電纜供電領域,具有突出的優勢。地下使用銅芯電纜供電具有事故率低、耐腐蝕、可靠性高、施工維護方便等特點。
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