电子说
从承担的不同功能来看,光伏系统中的线缆主要可以分为直流线缆和交流线缆两种。
1、直流电缆
(1)组件与组件之间的串联电缆。
(2)组串之间及其组串至直流配电箱(汇流箱)之间的并联电缆。
(3)直流配电箱至逆变器之间电缆。
以上电缆均为直流电缆,户外敷设较多,需防潮、防暴晒、耐寒、耐热、抗紫外线,某些特殊的环境下还需防酸碱等化学物质。
2、交流电缆
(1)逆变器至升压变压器的连接电缆。
(2)升压变压器至配电装置的连接电缆。
(3)配电装置至电网或用户的连接电缆。
此部分电缆为交流负荷电缆,户内环境敷设较多,可按照一般电力电缆选型要求选择。
光伏电站中大量的直流电缆需户外敷设,环境条件恶劣,其电缆材料应根据抗紫外线、臭氧、剧烈温度变化和化学侵蚀情况而定。普通材质电缆在该种环境下长期使用,将导致电缆护套易碎,甚至会分解电缆绝缘层。这些情况会直接损坏电缆系统,同时也会增大电缆短路的风险,从中长期看,发生火灾或人员伤害的可能性也更高,大大影响系统的使用寿命。因此,在光伏电站中使用光伏专用电缆和部件是非常有必要的。光伏专用电缆和部件不仅具有最佳的耐风雨性、耐紫外线和臭氧侵蚀性,而且能承受更大范围的温度变化。
(1)电缆的耐压值要大于系统的最高电压。如380V输出的交流电缆,要选举450/750V的电缆。
(2)光伏方阵内部和方阵之间的连接,选取的电缆额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的1.56倍。
(3)交流负载的连接,选取的电缆额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的1.25倍。
(4)逆变器的连接,选取的电缆额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的1.25倍。
(5)考虑温度对电缆的性能的影响。温度越高,电缆的载流量就越少,电缆要尽量安装在通风散热的地方。
(6)考虑电压降不要超过2%。
直流回路在运行中常常受到多种不利因素的影响而造成接地,使得系统不能正常运行。如挤压、电缆制造不良、绝缘材料不合格、绝缘性能低、直流系统绝缘老化、或存在某些损伤缺陷均可引起接地或成为一种接地隐患。另外户外环境小动物侵入或撕咬也会造成直流接地故障。因此在这种情况下一般使用铠装、带防鼠剂功能护套的电缆。
分布式光伏常用逆变器电缆选择:
注:表格里面的电缆是按国标铜线的标准定的。
如果电缆长度大于于50米,请参考大一号规格的电缆。
在光伏系统中,由于线路安装的环境不一样,造成交流电缆也温度不一样。逆变器和并网点距离不一样,造成电缆上的压降不一样。温度和压降都会影响到系统的损耗,因此要合理设计逆变器输出电流的线径,综合考虑各方面的因素,既要减少光伏电站的初始投资,又要减少系统的线路损耗。
在做电缆设计选型时,技术上主要考虑电缆的额定载流量、电压、温度等技术参数,安装时还是考虑电缆的外径,弯曲半径,防火等,计算造价时考虑电缆的价格。
逆变器输出电流是由功率决定的,单相逆变器电流=功率/230,三相逆变器电流=功率/(400*1.732),有的逆变器还可以1.1倍过载,参考下图:
电缆载流量是由材料、线径、温度决定的,电缆有铜线和铝线两种,各有用处,从安全性出发,建议逆变器输出交流电缆用铜线,单相一般选BVR软线,聚氯乙烯绝缘,铜芯(软)布电线电压等级为300/500V,三相选450/750电压(或者0.6kV/1kV)等级的YJV、YJLV辐照交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆,导线的截流量和温度之间的关系,如果环境温度高于35℃,温度每增加5℃时,允许电流应减小10%左右;如果周围环境温度低于35℃,温度每降低5℃时,允许电流可增加10%左右,一般情况下,电缆如果安装在室内通风的地方,最高环境温度40度以下,如果安装在室外有阳光晒到的地方,最高环境温度有可能到50度。
如1台20kW逆变器,输出电流是32A,参考表中,4mm电缆在40度电,载流量是32A6mm电缆在50度时,载流量是33A,因此20kW逆变器选用4mm的电缆或者6mm电缆,就可以满足要求。
有些地方逆变器离并网点比较远,电缆虽然可以满足载流量的要求,但由于电缆比较长,线路损耗就比较大,这时就可以考虑用线经大的电缆来减少损失,因为电缆线经越大,内阻越少。不过还要考虑电缆的价格,逆变器交流输出密封接线端子的外径。
如一台20kW电站,逆变器到并网点3根电缆线总长度100米,平均一天日照时间为4小时,输出电流按32A,输出电缆可以选用4mm,6mm和10mm,16mm。4平方电缆总内阻0.46欧姆,市场价格是3.5元/米;6平方电缆总内阻0.31欧姆,市场价格是4.8元/米;10平方电缆总内阻0.18欧姆,市场价格是9.5元/米;16平方电缆总内阻0.115欧姆,市场价格是13.5元/米。
选用4mm电缆,一天的损耗为I2Rt=(302*0.46*4)/1000=1.656度,一年约600度电,按每度电成本0.75元算,一年损失450元;
选用6mm电缆,一天的损耗为I2Rt=(302*0.31*4)/1000=1.116度,一年约400度电,按每度电成本0.75元算,一年损失300元;
选用10mm电缆,一天的损耗为I2Rt=(302*0.18*4)/1000=0.65度,一年约240度电,按每度电成本0.75元算,一年损失180元;
选用16mm电缆,一天的损耗为I2Rt=(302*0.115*4)/1000=0.414度,一年约150度电,按每度电成本0.75元算,一年损失110元;
从表中可以看出,4mm的电缆虽然可以满足20kW逆变器的输出要求,但电缆上的电量损耗比较大,选取6mm的电缆一年就可以弥补电缆的价差,所以交流输出电缆尽量选用较粗的电缆,从经济上看,20kW选用10mm是比较好的。
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