光伏發(fā)電電纜敷設(shè)優(yōu)化設(shè)計

1、光伏發(fā)電電纜敷設(shè)優(yōu)化設(shè)計摘要：近年來，隨著國家可再生能源扶持政策的不斷推出、人們生態(tài)環(huán)保意識 的逐漸提高，全國各地積極開展光伏等新能源發(fā)電項目的建設(shè)工程。我國光伏產(chǎn) 業(yè)年增長速度超過30%，光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶動了與之相關(guān)的產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)品的飛速發(fā) 展，光伏專用電纜就是其一。在光伏發(fā)電系統(tǒng)當中，電纜的用量和費用是相關(guān)配 套電氣設(shè)備的基礎(chǔ)，其用量超過了一般的發(fā)電系統(tǒng)，是影響整個系統(tǒng)的關(guān)鍵因素; 加之光伏發(fā)電場內(nèi)電纜敷設(shè)工程的費用較高，所以說電纜的合理選型和恰當?shù)姆?設(shè)方式就直接影響到建設(shè)的費用和經(jīng)濟效益，所以必須要在科學(xué)的環(huán)境下進行合 理規(guī)劃，正確選型，才能夠確保電纜敷設(shè)的順利完成。關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電電纜敷

2、設(shè)；優(yōu)化設(shè)計；前言：光伏發(fā)電具有清潔環(huán)保、無污染、利用價值高和光源充足等優(yōu)點，是 我國能源發(fā)展“十二五規(guī)劃中大力發(fā)展的一項光伏產(chǎn)業(yè)，得到了眾多投資商的青 睞。目前，光伏項目數(shù)量與日俱增，市場競爭激烈。因此，如何在合理的條件下 控制項目造價成為關(guān)鍵。根據(jù)多年設(shè)計經(jīng)驗，光伏發(fā)電場內(nèi)高低壓電纜的造價約 占總造價的6%，電纜的路徑選擇、規(guī)格選型及敷設(shè)方式的不同對項目的投資造 價有較大的影響。由此看來，對光伏發(fā)電場內(nèi)不同電壓等級的交、直流電纜敷設(shè) 方式進行系統(tǒng)的規(guī)劃及考慮是相當必要的。一、原則在光伏發(fā)電場內(nèi)進行電纜敷設(shè)，電纜的選型十分關(guān)鍵。這是確保電纜敷設(shè)成 功的一個關(guān)鍵要素，所以電纜的選型需要遵循一定

3、的原則。首先，必須要遵循電 纜選擇的一般要求，即在選擇的過程中一定要按照系統(tǒng)的電壓等級、絕緣性能、 電纜導(dǎo)體的材料、電纜的芯數(shù)以及阻燃性能等方面進行選擇，并且在選擇的時候 還需要結(jié)合電纜敷設(shè)的方式，確保選擇的電纜能夠滿足長期工作允許的電流，并 能夠滿足經(jīng)濟電流的密度和敷設(shè)的具體環(huán)境。除此之外，一般性的要求還應(yīng)該包 括在選擇的時候需要按照短路動熱穩(wěn)定性、機械強度以及電壓損失等因素進行選 型校驗。這樣才能夠確保選擇的合理性和準確性。其次，電纜的選型需要結(jié)合具 體的環(huán)境特征。通常來講，光伏發(fā)電系統(tǒng)具有常在惡劣環(huán)境條件下使用的特點， 例如高溫、紫外線輻射、嚴寒以及水分遷移等環(huán)境。因此，在進行電纜的選型

4、時， 要結(jié)合這方面的環(huán)境特征，明確不同敷設(shè)方式下電纜對于溫度要求、輻射要求以 及水分遷移的要求，提供準確的依據(jù)和數(shù)據(jù)支持，才能夠保證選擇恰當?shù)碾娎|進 行敷設(shè)。最后，電纜選型的過程中還需要考慮到電纜載流量的要求。一般情況下， 在電纜選擇的過程中，需要確保所選擇的電纜截面要滿足線路工作電流大于或者 等于電纜載流量的要求。因為光伏發(fā)電系統(tǒng)是斷續(xù)工作或者是短時工作，所以在 計算的時候需要將線路工作電流折算成為等效發(fā)熱電流，并且要按照溫升的方式 選擇電纜的截面。二、光伏電纜設(shè)計和施工中存在的問題光伏專用電纜是光伏發(fā)電項目中的一大盲點”。無論是設(shè)計方還是施工方都 缺乏對光伏專用電纜的重視。下面就存在問題進

5、行論述。a）電纜走向方案不明 確：由于單項工程中光伏專用電纜用量巨大，電纜敷設(shè)圖紙只是示意電纜走向， 施工單位即使依據(jù)該圖紙敷設(shè)，由于現(xiàn)場地理情況約束，也可能會引起電纜部分 走向有較大的偏差。2施工人員資質(zhì)：由于光伏場區(qū)施工工程量大、技術(shù)含量 不高，故項目單位在選擇施工單位及施工隊伍時要求不高，往往有很多未經(jīng)過專 業(yè)培訓(xùn)或缺乏相關(guān)經(jīng)驗的施工人員混雜其中，導(dǎo)致施工對圖紙的理解部分有偏差， 甚至存在不按圖施工、施工浪費的現(xiàn)象。C）野蠻施工：為加強供電可靠性，光伏 專用電纜通常設(shè)計為全線穿PVC敷設(shè)，過路段穿鋼管敷設(shè)，但是在施工現(xiàn)場，為 加快施工進度、加大施工便利性，施工單位可能采取全線直埋敷設(shè)的方

6、式，僅在 電纜引上處穿PVC管保護。電纜直埋段即使施工單位采取穿PVC管保護的措施， 也不一定會在兩段PVC管之間用中間連接管固定，為光伏發(fā)電可靠性留下隱患。 施工浪費：光伏專用電纜基數(shù)龐大如果每根電纜都有一定的誤差，則一個光 伏電站光伏專用電纜實際用量必定與設(shè)計用量有較大的出入。例如供應(yīng)商的光伏 專用電纜可能存在短尺（電纜外皮標稱長度為1 m的電纜實測長度為0.94 m）的 現(xiàn)象，致使實際到貨的電纜數(shù)量短缺。三、光伏發(fā)電電纜敷設(shè)優(yōu)化設(shè)計敷設(shè)形式下電纜載流量計算。在光伏系統(tǒng)中自由空氣電纜敷設(shè)較少，主要 考慮環(huán)境溫度、是否有陽光照射及電纜敷設(shè)方式。載流量校正系數(shù)。敷設(shè)方式大 致分為水平單層敷設(shè)、

7、水平三角敷設(shè)和水平多層敷設(shè)3種形式，敷設(shè)方法分為直 接接觸和間距敷設(shè)2種。在水平多層敷設(shè)時校正系數(shù)較小，在工程設(shè)計時應(yīng)避免 2層及以上的敷設(shè)方法。綜上，計算敷設(shè)在自由空氣中的電纜載流量需包含溫度 校正系數(shù)、敷設(shè)方式校正系數(shù)和戶外無遮陽校正系數(shù)。線路負荷工作電流除以上 述系數(shù)之積，即為電纜選型載流量，可依據(jù)此載流量進行電纜選型。電纜溝敷設(shè)。在光伏電站中電纜溝敷設(shè)方式主要分為室內(nèi)電纜溝敷設(shè)和室 外電纜溝敷設(shè)2種。因其建筑費用較高，施工相對復(fù)雜，在光伏電站中部分采用 電纜溝敷設(shè)方式，主要分布在匯集線路主干道、分站房及配電室內(nèi)。這種敷設(shè)方 式下的載流量計算主要考慮環(huán)境溫度和電纜敷設(shè)方式，其中電纜敷設(shè)方

8、式分為水 平單層敷設(shè)、三角敷設(shè)和多層敷設(shè)。（1）環(huán)境溫度校正系數(shù)。室內(nèi)電纜敷設(shè)時取最 熱月的每日最高溫度平均值另加5C作為室內(nèi)電纜敷設(shè)時的環(huán)境溫度；室外電纜 敷設(shè)時取最熱月的每日最高溫度平均值作為室外電纜敷設(shè)時的環(huán)境溫度，當敷設(shè) 處環(huán)境溫度不同于載流量數(shù)據(jù)所對應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)時，載流量應(yīng)乘以溫度校正系數(shù) 相同。（2）敷設(shè)方式校正系數(shù)。電纜溝敷設(shè)方式與自由空氣敷設(shè)大致相同，主要分 為單層敷設(shè)、三角敷設(shè)和多層敷設(shè)3種形式，敷設(shè)方法分為直接接觸和間距敷設(shè) 2種。在水平多層敷設(shè)時校正系數(shù)較小，在工程設(shè)計時應(yīng)避免2層及以上的敷設(shè) 方。綜上，計算敷設(shè)在電纜溝內(nèi)的電纜載流量需包含溫度校正系數(shù)和敷設(shè)方式校 正系數(shù)

9、。線路負荷工作電流/上述系數(shù)之積，即為電纜選型載流量，可依據(jù)此載 流量進行電纜選型。由于光伏電站自身特性，許多設(shè)計人員偏向于采用經(jīng)濟電流法選擇電纜截 面，目前較常用的經(jīng)濟電流法分為經(jīng)濟電流范圍選擇法和經(jīng)濟電流密度曲線選擇 法。經(jīng)濟電流范圍選擇法是依據(jù)計算公式得出電纜截面下的經(jīng)濟電流范圍，再根 據(jù)線路負荷電流選取合適截面。經(jīng)濟電流密度曲線選擇法主要采用查看相關(guān)經(jīng)濟 電流密度曲線圖選取合適截面，此算法精確度不高。一般情況下經(jīng)濟電流密度算 法選取電纜截面比溫升計算截面大，且經(jīng)濟電流密度算法考慮校正系數(shù)較多。對 比可知經(jīng)濟電流密度法適合于中、低壓電力電纜的計算，溫升法適用性較廣，建 議在光伏系統(tǒng)設(shè)計時將經(jīng)濟電流密度修正參數(shù)值適當減小，并對比溫升法計算值， 兩者取較大值可為設(shè)計提供更加可靠的理論支持。電氣設(shè)備基礎(chǔ)內(nèi)宜設(shè)置電纜支 架，固定電纜的路徑，限制施工的隨意性。采用組串式逆變器的工程，匯流箱至 箱變交流電纜的價格大概是逆變器至匯流箱交流電纜的810倍，可將匯流箱靠 箱變集中布置，盡量兼顧兩種電纜在經(jīng)濟上達到最優(yōu)度。結(jié)束語：本文針對光伏專電纜敷設(shè)方式進行優(yōu)化，為今后光伏專用電纜工程 設(shè)計及施工提供借鑒。光伏專用電纜的敷設(shè)，應(yīng)根據(jù)具體工程現(xiàn)場實際情況，綜 合各類敷設(shè)方式，以達到耗材最省，工程量最少的目的。設(shè)計院在設(shè)計時應(yīng)