光伏發電係統中怎麽選擇電纜

太陽能（néng）技術將成為未來的綠色能源技術之一，太陽能或光伏（PV）應用日漸廣泛，光伏發（fā）電廠發展迅速。建造經（jīng）濟高效的盈利（lì）性的光（guāng）伏發電廠，代表了所（suǒ）有太陽能製造商（shāng）最重要的目標和核心競爭力。事實上，盈利能力不僅僅取（qǔ）決於太陽能（néng）組件自身的（de）效率或高性能，同時也與配套的係統部（bù）件密切相關，高質量的配套部件可以保證太陽能光伏發電係統高效、穩定、長期的運行（háng）。

　　太陽能光伏（fú）發電係統中（zhōng），電（diàn）纜的用量及費（fèi）用是配（pèi）套電氣設備的基礎（chǔ），其用（yòng）量之大超過一般發電係統，同時也是影響整個係統效率的較大因素之一。

　　光伏發電工程中電纜工程建設費用一般比較大，電纜的合理選（xuǎn）型和敷（fū）設方式選擇直接（jiē）影（yǐng）響著建設費（fèi）用，所以合理規劃、正確選擇電纜（lǎn）的型號和敷設方式，是（shì）電纜設計工作的首要環節。光伏發電係統中，正取的電纜選型是降低發電成本的重要環節。

　　1電纜選擇的基本原則

　　光伏發電的電纜（lǎn）選擇遵循電纜選擇的一般要求，即按照電壓等級、滿足持續工作允許（xǔ）的電流、短路熱穩定性、允許（xǔ）電（diàn）壓降、經濟電流密度及敷設環境條件因素（sù）等進行選型。

同時（shí）光（guāng）伏發電又具有自身的特點，太陽能（néng）係統常常（cháng）會在惡劣環境條件下（xià）使用，如高溫、嚴寒和紫外（wài）線輻射。

　　所以光（guāng）伏係統中電纜（lǎn）的選擇需考慮（lǜ）如下因素：

　　（1）電纜的（de）絕緣性能；

　　（2）電（diàn）纜的耐熱阻燃性能；

　　（3）電纜的防潮，防光(抗輻射）;

　　（4）電纜的敷設方式；

　　（5）電纜導體的材料（銅芯，鋁合金芯）；

　　（6）電（diàn）纜截麵的規格。

　　2電纜（lǎn）的選型

　　2.1 光伏發電電（diàn）纜類型

　　光伏（fú）發電係統電纜，按照光伏發電的係統可分（fèn）為直流電纜及交流電纜，其中組件間串聯電纜，及組串間並聯的直流電纜占據了一半以上（shàng）的電纜量，經逆變器後（hòu）的使用的為（wéi）交（jiāo）流（liú）電纜。

根據應用環境不同，光伏發電係統的電纜（lǎn）可分為：

　　1.直流電纜

　　（1）組件與組件之間的串聯電纜，這部分應該使用有光伏認證的專用電（diàn）纜。

　　(2）組串之間及（jí）其組串（chuàn）至直（zhí）流配電箱（匯流箱）之間的並聯電纜，可選擇使用稀土鋁合金導體電纜。

　　（3）直流配電箱至逆變器之間電纜，這部分也可以選擇用稀土鋁合金導體電纜。

　　上述電纜均為直流電（diàn）纜，戶外敷設較多，需防潮、防暴曬、耐寒、耐（nài）熱、抗（kàng）紫（zǐ）外線，某（mǒu）些特殊的環境下還需防酸堿等化學物質。其中組件與組件之間的連接電纜通常與組件（jiàn）成套供應。

　　2.交流電纜

　　（1）逆變器至升（shēng）壓變壓器的連接電纜。

　　（2）升壓變壓器至配（pèi）電裝置的連接電纜。

　　（3）配電裝置（zhì）至電網或用戶的連接電纜。

　　這裏重點闡述光伏並網發電中直流電纜的選型及敷設，其原則同樣適應於一些其他類型的光伏（fú）發電項目（mù）。

　　2.2光伏專用電纜

　　光（guāng）伏發電係統中大量的直流電纜需戶外敷設，環境條件惡劣，其電纜材料（liào）應根據抗紫外線、臭氧、劇（jù）烈溫度變化和化學侵蝕情況（kuàng）而定。普通材質電纜在該種環（huán）境下長期使用，將導（dǎo）致電（diàn）纜護套易碎，甚至會分解電纜（lǎn）絕（jué）緣層。這些情（qíng）況（kuàng）會直接損（sǔn）壞電纜係統，同時（shí）也會增大電纜（lǎn）短路的風險，從中（zhōng）長期看，發生火災或人員（yuán）傷害的可能性也更高，大大影響係統的使（shǐ）用壽命。

　　基於上述原因，在太陽能係統中使用光伏專用電纜和部件是非（fēi）常有必要的。隨著光伏產業的不斷發展，光伏配套部件市場逐步形成，就電纜而言，已開發出了多種規格的光伏專業電纜產品。

　　如近期研製開發的（de）電子束交叉鏈接電（diàn）纜，額定溫度為120℃，可抵禦惡劣氣（qì）候環境和經受機械衝擊，是太陽能電纜選擇的一種。如RADOX電纜是根據國際標準IEC216研製的一種太陽能專用電纜，在戶外環（huán）境下，使用壽（shòu）命是橡膠電纜的8倍（bèi），是PVC電纜的（de）32倍。太陽能光伏專用電纜和（hé）部件不僅具（jù）有最佳的耐風雨性、耐紫外線和臭氧侵蝕性，而且能承受更大範圍的溫（wēn）度變化（huà）（列如（rú）：從-40℃-125℃）。在歐洲，技術人員（yuán）通過測試，屋頂上可測得出的溫度值高達100-110℃。

　　光伏發電係統安裝和運行維護期間，電纜可能在地麵以下土（tǔ）壤內（nèi）、也可能在雜草叢生亂石中（zhōng）、也（yě）有（yǒu）可能屋頂（dǐng）結構（gòu）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（jiāo）叉拉伸載荷及強力衝擊。如（rú）果電纜護套強度不夠，則電纜絕緣層將會受到損壞，從而影響整個電纜的使用壽命，或者導（dǎo）致短路、火災和人員傷害危險等問題的出現。

　　2.3 光伏發電電纜導體材料的選擇

　　光伏發電使用的直流電纜多數（shù）情況下為戶外長期工作，受施（shī）工條件（jiàn）的限製，電纜連接有兩種，一種是采用接插件；另一種（zhǒng）是采用螺栓緊固。電纜導體材料可分為銅芯和稀土鋁合金芯。傳統上多使用銅芯電纜，而隨著這（zhè）幾年稀土鋁合金電纜的推廣使用，我們發現稀土鋁合金電纜具有的抗氧化（huà）能力比銅電纜要（yào）好，抗蠕變性能強，壽命長（zhǎng），穩定性能更好，壓降（jiàng）小和電量損耗小的特點；在施工（gōng）上由於稀土鋁合金電纜柔（róu）性好，允許的彎度（dù）半徑小，重量輕，所以拐彎方便，穿管容易；而且稀土鋁合金電纜抗疲（pí）勞、反複折彎不易斷裂，無記憶效應所以接線方便；同時稀土鋁合金電纜的機械強（qiáng）度高（gāo），能承受較大的機械（xiè）拉力，給施（shī）工敷設帶來很大便利，也為機械化施工創造了條（tiáo）件（jiàn）。

　　反（fǎn）之（zhī）銅芯電纜，由於銅材的化學特（tè）性，安裝接頭時間久了會出（chū）現氧化現象（化學反應），易導致故障的發生。另外根據（jù）IEC287進行計（jì）算，在同樣的載流量，鋁的截麵雖然要大二檔，但在生產過程（chéng）中，通過特殊的緊壓（yā）技術。使電纜的外徑隻比銅芯電纜大15%，在銅芯電纜設計的敷設管道內敷設完全沒有（yǒu）問題。

　　另稀土鋁（lǚ）合金電纜的連鎖鎧裝護套，又可以直接埋地敷設。這在電纜供電領域具有突出的優勢。具有可減低事故率、提高供電可靠性、施工運行維護方便（biàn）等特點。

　　國（guó）內（nèi）目前已有多（duō）個光伏電站建設項目（mù）使用（yòng）稀（xī）土鋁合金電纜。如：西藏（cáng）10MW光伏（fú）電站發電項目、龍源明光風電項目、徐州（zhōu）6兆瓦光伏發電項目、羊八（bā）井10MW光伏發電項目、江蘇三旗線纜廠（chǎng）房屋頂1兆瓦光伏電（diàn）站項目等。

　　2.4電纜絕緣護套（tào）材料 

　　直流回路在運行中常常受到多種不利因素的影響而造（zào）成接地，使得係統不能正常運行。如擠壓、電纜製（zhì）造（zào）不良、絕緣材料不合格、絕緣性（xìng）能（néng）低、直流係統絕緣老化、或存在（zài）某（mǒu）些損（sǔn）失缺陷均可引起接地或（huò）成（chéng）為一種接地隱患。

　　另外戶外環境小動物侵入或撕（sī）咬也會造（zào）成直流接地故障。

　　因此在有條（tiáo）件的前（qián）提下可選用鎧裝、帶防（fáng）鼠（shǔ）劑功能護套的（de）電纜。

　　2.5電纜截麵的選擇

　　電纜截麵的選擇應滿足允許溫升、電壓損失、機械強度等要求直流係統電纜（lǎn）按電纜長期允（yǔn）許載流量選擇，並按電纜允（yǔn）許壓降校驗。

　　2.6電壓損失

　　通常情況下，線損（sǔn）=電（diàn）流*電路總線（xiàn）長*電纜電壓因子（zǐ）。根據要求，光伏陣列到光伏發電控製器的輸電線路壓（yā）降不允（yǔn）許超過5%，輸出支路壓降不超過2%。各部分連接電纜大小規格設計，還需遵循以下原則：

　　(1)交（jiāo）流負載的（de）連（lián）接（jiē）：選取電纜的額定（dìng）電流為（wéi）計算所得（dé）電（diàn）纜中最大連續電流的1.25倍；

　　(2)逆（nì）變（biàn）器的連接：選取電纜（lǎn）的額定電流為計算（suàn）所得電纜中最（zuì）大連續（xù）電流（liú）的1.25倍；

　　(3)方（fāng）陣內部和方（fāng）陣之間的連接：選取電纜的額（é）定電流為計算所得電纜中（zhōng）最大連續電流（liú）的（de）1.56倍；

　　(4)考（kǎo）慮（lǜ）溫度對電（diàn）纜性能的影響；

　　(5)考慮電壓降不要超過（guò）2%。

　　3電纜敷（fū）設

　　3.1電纜敷設分類 

　　電纜敷設（shè）方式應視（shì）工程條件、環境特點和電纜（lǎn）類型、數量（liàng）等因素，且按滿足運行可靠、便於（yú）維護的要求（qiú）和技術經濟合理的原則來選擇。光伏發電項目直流電（diàn）纜的敷（fū）設主要有（yǒu）直埋敷設（shè）、穿管敷設、槽架內（nèi）敷（fū）設（shè）、電纜溝敷設、隧（suì）道敷設等，交流電纜的敷設與一般電力係統相仿。

　　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的直流電纜，其截麵規格小、數量多，多為沿組件支（zhī）架（jià）綁紮敷設或穿（chuān）管直埋敷設進行光伏陣列的導線布設時（shí），在敷設（shè）時一般要考慮：

　　（1）組件之間連接電纜及組串與（yǔ）匯流箱之間連接電纜，盡可能利用組件支架作（zuò）為電纜敷設（shè）的通道支撐與固定（dìng），從一定意義上可起（qǐ）到降低環境因素的影響；

　　（2）電纜敷設的鬆緊要適當，光伏場所（suǒ）一般晝夜溫差較大（dà），應避免熱脹冷縮造成線纜斷裂；

　　（3）在建築物表麵的光伏材料電纜引線，要考慮建築整體美觀，敷設位置應避開在牆和支架的銳（ruì）角（jiǎo）邊緣布設電纜，以免切、磨損傷絕緣層引起短路，或切斷導線引（yǐn）起斷路。同時要考慮雷電沿電纜傳輸的問（wèn）題。

　　3.2電纜的連接 

　　光伏發電（diàn）係（xì）統中的直流線纜多為室外敷設，組件（jiàn）與組件之間的連接方式以接頭插接為主。其他的電纜連接與一般電力係統電力連接方式相仿（fǎng）。