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光伏系统如何合理选取电缆?
2021-12-28

  近年来,光伏行业的技术发展越来越快,单块组件的功率越来越大,组串的电流也越来越大,大功率的组件电流已经到了17A以上。系统设计方面,采用大功率组件和合理超配可以降低系统初始投资成本和度电成本。交直流电缆在系统中的成本占比不低,应该怎么设计选型才能降低成本呢?



1、直流电缆的选取


  直流电缆都是安装在户外下面,一般建议选取经过辐照交联的光伏专用电缆,经高能电子束辐照后,电缆的绝缘层材料的分子结构从线性变成三维网状分子结构,耐温等级从非交联的70℃提高到90℃、105℃、125℃、135℃、甚至150℃,比同规格的电缆的载流量提高15-50%,能承受剧烈温度变化和化学侵蚀,可以在户外使用25年以上。直流电缆在选取的时需选择正规厂家的具备相关认证的产品才能确保长期户外使用的需求。



  光伏直流电缆目前用得比较多的是PV1-F 1*4的4平方电缆,但随着光伏组件电流的增加,以及单机逆变器功率的增加,直流电缆的长度也在增加,6平方的直流电缆应用也在增加。


  根据相关规范,一般建议光伏直流的损耗不能超过2%,我们通过这个标准来设计直流电缆怎么选,PV1-F 1*4mm² 直流电缆的线阻是4.6mΩ/米,PV 6mm²直流电缆的线阻是3.1mΩ/米,假设直流组件工作电压为600V,2%的压降损耗就是12V,假设组件电流为13A,采用4mm²直流电缆,组件最远端离逆变器的距离建议不能超过120米(单串,不含正负极),如果大于这个距离,建议选6mm²直流电缆,但建议组件最远端离逆变器的距离建议不超过170米。


▲光伏电缆线损计算


2、交流电缆的选取

  为了降低系统成本,现在光伏电站的组件和逆变器很少按1:1的比例去配置,而是根据光照条件、项目需要等情况,设计一定量的超配。比如110KW组件,选用一台100KW逆变器,按照逆变器交流侧1.1倍超配计算,最大交流输出电流约为158A。交流电缆选取按照逆变器的最大输出电流定即可。因为无论组件超配多少,逆变器交流输入的电流始终不会超过逆变器的最大输出电流。


▲逆变器交流输出参数


  常用的光伏系统交流铜电缆有BVR和YJV等多种型号,BVR的意思是铜芯聚氯乙烯绝缘软电线,YJV交联聚乙烯绝缘电力电缆,选型时要注意电缆的电压等级,温度等级,要选择阻燃型的,电缆规格采用芯数,标称截面和电压等级表示:单芯分支电缆规格表示法,1*标称截面,如: 1*25mm 0.6/1kV,表示一根25平方的电缆。多芯绞合型分支电缆规格表示法,同一回路电缆根数*标称截面,如:3*50+2*25mm 0.6/1KV,表示3根50平方的火线、一根25平方的零线和一根25平方的地线。


  单芯电缆与多芯电缆有什么区别?


  单芯电缆是指在一个绝缘层内只有一路导体。多芯电缆是指有一根以上绝缘线芯的电缆。从绝缘性能来讲,单芯和多芯电缆都需满足国家标准。


  多芯电缆和单芯电缆的区别是,单芯电缆其两端直接接地,电缆的金属屏蔽层还可能产生环流,形成损耗;多芯线一般都是三根芯的线,因为在电缆运行中,流过三个线芯的电流总和为零,在电缆金属屏蔽层两端基本上没有感应电压。


  从电路容量上,单芯和多芯电缆,同一截面,单芯电缆的额定载流量大于三芯电缆的额定载流量;单芯电缆的散热性能大于多芯电缆的散热性能,在相同负载或者短路情况下,单芯电缆的发热量小于多芯电缆,更安全;


  从电缆铺设上,多芯电缆敷设更简单方便,电缆有内层和多层双层保护更安全;单芯电缆敷设时弯折更容易,但长距离的敷设难度单芯电缆大于多芯电缆。从电缆头的安装上,单芯电缆头安装起来更容易,分线方便。价格上,多芯电缆比单芯电缆的单价要稍高一些。


  光伏系统布线技巧


  光伏系统的线路分为直流部分和交流部分,这两部分线路需要单独布线,直流部分与组件连接,交流部分要与电网连接。中大型电站直流电缆较多,为了方便以后检修,各电缆的线号要贴牢。强电和弱电线分开,如果有信号线,比如485通讯,要单独走线,避免受到干扰。走线要准备穿线管、桥架,尽量不要让线外露,走线时横平竖直会更好看。穿线管、桥架内尽量不要有电缆接头,因为维护不方便。若有铝线替代铜线的场景,则必须使用可靠的铜铝转接端子。



  在整个光伏系统中,电缆是非常重要的组成部分,在系统中成本占比越来越高。我们在做电站设计时,需在保证电站可靠运行的前提下尽可能的节省系统成本,因此,光伏系统交直流电缆的设计和选型尤为重要。


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