光伏發電係統中怎麽選擇電纜

太陽能技術將成為未來的綠色能源技術之一，太陽能或光伏（PV）應（yīng）用日漸廣泛，光伏發（fā）電廠發展迅速。建造經濟高效的盈利性（xìng）的光伏發電廠，代（dài）表了所有太陽能製造商最重要的目標和核心競爭力。事實上，盈利能力不僅僅取決於太陽能組件（jiàn）自身的效率或高性能，同時也與配（pèi）套的係統部件密切相關，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。

　　太（tài）陽能光伏發電係統中，電纜（lǎn）的用（yòng）量及費用是配套電氣設備的基礎（chǔ），其用量之大超過（guò）一般發（fā）電係統，同時也是（shì）影響整個（gè）係統效率（lǜ）的較大因素之一。

　　光伏發（fā）電工程中（zhōng）電纜工程建設費用一般比較大，電纜的合理選型和敷設方式選擇直接影響著建設費用，所以合理規劃、正確（què）選擇電纜的型號（hào）和敷設方式，是電纜設計工作（zuò）的首要環節。光伏（fú）發電係（xì）統中，正取的電纜選型是降低發電成本的重要環節（jiē）。

　　1電纜選擇的基本原則

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

同時光伏發電又（yòu）具有自身的特點，太陽能（néng）係統常常會在惡劣環境條件下使用，如高溫、嚴寒和紫外線輻射。

　　所以光伏係（xì）統中電纜的選擇（zé）需考慮如下因素：

　　（1）電纜的絕緣性能；

　　（2）電纜的耐熱阻燃性能（néng）；

　　（3）電纜的防潮，防（fáng）光(抗輻（fú）射）;

　　（4）電纜的敷設方式；

　　（5）電纜導（dǎo）體的（de）材料（銅芯，鋁合金芯）；

　　（6）電纜截麵的規格。

　　2電纜的（de）選型

　　2.1 光伏發電電纜類型

　　光伏發電係統電（diàn）纜，按照光伏發電的係統可分為直流電纜及（jí）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的電（diàn）纜量，經逆變器後的使用的為交流電纜。

根據（jù）應用環境不同，光伏發電係（xì）統的電纜可分為：

　　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（fú）認證的專用電纜。

　　(2）組串之（zhī）間及其組串（chuàn）至直流（liú）配電箱（xiāng）（匯流箱）之間的並聯電纜，可選擇使用稀土鋁合（hé）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（xī）土鋁合（hé）金導體電纜。

　　上述電纜（lǎn）均為（wéi）直流電（diàn）纜，戶外敷設較多，需防潮、防暴曬、耐寒（hán）、耐熱（rè）、抗紫外線，某些特殊的（de）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（diàn）纜（lǎn）通常與組件成套（tào）供應。

　　2.交流電纜

　　（1）逆變（biàn）器至升壓變（biàn）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（huò）用戶的連接電（diàn）纜。

　　這裏重點闡述光伏並（bìng）網發電中直流電纜的選型及敷設（shè），其原則（zé）同樣適應於一些其他類（lèi）型的光伏發電項（xiàng）目。

　　2.2光伏專用電纜

　　光伏發電係統中大量的直流電纜（lǎn）需戶外（wài）敷設，環（huán）境條件惡劣，其電纜材料應根據抗紫外線（xiàn）、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（qī）使用，將導致電纜護套（tào）易碎，甚至會分解電纜絕緣層。這些情況會直接損壞電纜係統，同時也會增大電纜（lǎn）短路的風（fēng）險，從（cóng）中長期看，發生火災或人（rén）員（yuán）傷害的可能（néng）性也更高，大大影（yǐng）響係統的使用壽命。

　　基於上述原因，在太陽能係統中使用光伏專用電纜和（hé）部件是非常有必要的。隨著光伏產業的不（bú）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（qī）研製開發的（de）電子束交叉鏈接電纜，額（é）定溫度為120℃，可抵禦惡劣氣候環境和經受（shòu）機械衝擊，是太陽能電纜選擇的一種（zhǒng）。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，使用壽命是橡膠電纜的8倍，是PVC電纜（lǎn）的32倍。太陽能光伏專用電纜和部件不僅（jǐn）具有最佳的耐風雨性、耐紫外線和臭氧（yǎng）侵蝕性，而且能承受更大範圍的溫度變化（列如：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℃。

　　光伏發電係統安裝和運行維護期間，電纜可能在地麵以下土壤內、也可能在（zài）雜草叢生亂（luàn）石中、也有可能屋頂結構的銳（ruì）邊上布線、也有可能裸露在空（kōng）氣中，電纜須承受壓力（lì）、彎折（shé）、張力、交叉（chā）拉伸載荷及（jí）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（sǔn）壞（huài），從而影（yǐng）響整個電（diàn）纜的使用壽命（mìng），或者導（dǎo）致短（duǎn）路、火災和人員傷（shāng）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情況（kuàng）下為戶外長期（qī）工作，受施工條件的限（xiàn）製，電（diàn）纜連接有兩種，一種是采用接插件；另一種是采用螺栓緊固。電纜導（dǎo）體材（cái）料可分為銅芯和（hé）稀土鋁合金芯。傳統上多使用銅芯電纜，而隨著（zhe）這幾年稀土鋁合金電纜（lǎn）的推廣使用，我們發現稀土鋁合金（jīn）電纜具有的抗氧化能力比銅電纜要好，抗蠕變性能（néng）強，壽命長，穩定性能更好（hǎo），壓降小和電量損耗小的特點；在施工上由於稀土鋁合金電纜柔性好，允許的彎度半徑小，重量輕，所以拐彎方便，穿管（guǎn）容易；而且稀土鋁（lǚ）合金電纜抗疲勞（láo）、反複折彎不易（yì）斷裂，無記憶效應所以接線（xiàn）方便；同時稀土鋁合（hé）金電纜的機械強度高，能承受較（jiào）大的機械拉（lā）力，給施工敷設帶來很大便利，也為機械（xiè）化施工創造了條件。

　　反之銅芯電纜，由於銅材的化學特性，安裝接頭（tóu）時間（jiān）久了會出現氧化現象（化學反應），易導（dǎo）致故（gù）障的發生。另外根據IEC287進行計算，在同（tóng）樣的載流量，鋁的截麵雖然要大二檔（dàng），但在生產過程中，通過特殊的緊壓技術。使電纜的外徑隻比銅芯電纜大15%，在銅芯電纜設計（jì）的敷設管（guǎn）道內敷設完全沒有問（wèn）題。

　　另稀土鋁合金（jīn）電纜的連鎖鎧裝護套，又可以（yǐ）直接埋地敷設。這（zhè）在電纜供電領域具有突出的優勢。具有（yǒu）可減低事故率、提（tí）高供電可靠性、施工運（yùn）行維護方便（biàn）等特點。

　　國內目前已有多個光伏電站建設項目使用稀土鋁合金電纜。如：西藏10MW光伏電站發電項目、龍源明光風電（diàn）項目、徐州6兆瓦光伏發電項目、羊八井10MW光（guāng）伏（fú）發電項目、江蘇三旗線纜廠房屋頂1兆瓦光伏（fú）電站項目等。

　　2.4電（diàn）纜絕（jué）緣護套材料 

　　直流回路在（zài）運行中常常受到多種不利因素的影（yǐng）響而造成接地，使得係統不能正常運行。如擠（jǐ）壓、電纜製造不良、絕緣（yuán）材料不（bú）合格、絕緣性能低、直流係統絕（jué）緣老化、或存在某些損失缺陷均可引起接地或成為（wéi）一種接地隱患。

　　另外戶外環境小動物侵入或撕咬也（yě）會造成直流接（jiē）地故障。

　　因此在有條件的前提下（xià）可選用鎧裝（zhuāng）、帶防鼠劑功能護套的電纜。

　　2.5電（diàn）纜截麵的選擇

　　電纜截麵（miàn）的選擇應滿足允許溫升、電（diàn）壓損失、機械強度等要求直流係統電纜按電纜長（zhǎng）期（qī）允許載流量選擇，並按電纜允許壓降校驗。

　　2.6電壓損失

　　通常（cháng）情況下，線損=電流*電路總線長*電纜電壓因子。根據要求，光伏陣列到（dào）光（guāng）伏發電控製器的（de）輸電線路壓降不允許超過5%，輸出支路（lù）壓降不超過2%。各部分連接電纜（lǎn）大小規格設計，還需遵循以下原則：

　　(1)交流負載的連接：選取電纜的額定電流為計算所得（dé）電纜中最大連續電流的1.25倍；

　　(2)逆變器的連接：選取電纜的額定電流為計算所得電（diàn）纜中最大連續電流的1.25倍；

　　(3)方陣內部和方（fāng）陣之（zhī）間的（de）連接：選取電纜的額定電流為計算所得電纜中最大（dà）連續電流的1.56倍；

　　(4)考慮溫度對電纜性能的影響；

　　(5)考慮電壓降不要超過2%。

　　3電纜敷設

　　3.1電纜敷設分類（lèi） 

　　電纜敷設方式應視工（gōng）程條件、環境特點和電纜類型、數量等因素，且（qiě）按滿足（zú）運（yùn）行可靠、便於維護的要求和技術經濟合理的原則來選（xuǎn）擇。光伏發電項目直流電纜的敷（fū）設主（zhǔ）要有直埋敷設、穿管（guǎn）敷設、槽架內敷設、電纜溝敷設、隧道敷設等（děng），交流電纜的敷設與一（yī）般電力係統相仿。

　　光伏組件之間、組串至直流（liú）匯流箱之間、匯流箱至逆變器之間的直流電纜（lǎn），其（qí）截麵規格小、數量多，多為沿組件支架（jià）綁紮敷設或穿管直埋敷設進行光伏陣列的導線布設時，在敷設時一般要考慮：

　　（1）組件之間連接電纜及組串與匯流（liú）箱之間連（lián）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（gù）定（dìng），從一定意義上可起到降低環境因素（sù）的影響；

　　（2）電纜敷設的鬆緊要適當，光伏場所一般晝夜溫差較大，應避（bì）免熱脹冷縮造成線纜斷裂；

　　（3）在建築物表麵（miàn）的光伏材料電纜引線，要考慮（lǜ）建築整（zhěng）體（tǐ）美觀，敷設（shè）位置應避開在牆和支架的銳角邊（biān）緣布設電纜，以免切、磨損傷絕緣（yuán）層引起短路，或切斷（duàn）導線引起斷（duàn）路。同時要考慮雷電沿電纜傳輸的問題。

　　3.2電纜的（de）連接 

　　光伏發電係統中的直流線纜多（duō）為室外敷設，組件與組件之間的連接方式以接（jiē）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。