浅谈光伏项目电气施工工艺改进

浅谈光伏项目电气施工工艺改进

王建明

特变电工新疆新能源股份有限公司 新疆乌鲁木齐 830011

摘要：随着全球能源格局的大变革，新能源占比逐渐增大，石化能源占比逐渐缩小，太阳能作为新能源的重头戏，装机容量逐年增长。然而光伏项目用地消耗较大，为了合理的利用有限的土地，降低建设成本，增加收益率，光伏项目建设选址在荒坡、戈壁、沙漠、水塘、沼泽等地，施工环境恶劣，施工条件艰苦，这就对施工技术提出了新的更高的要求。电气施工是光伏电站建设的关键工序，如何保障系统的可靠稳定运行，降低系统故障率，提高发电效率，不断改进电气施工工艺具有重要的意义。

关键词：电缆敷设；电缆头制作；光伏区布线；电气设备安装

1.引言

随着全球人口的增长、能耗的增加、环境问题的严峻和化石能源步入枯竭的形势，可再生能源的开发利用正在加速发展，太阳能由于其突出的优势而被定为最具前景的未来能源。光伏项目建设用地审批越来越严格，竞价上网模式已经到来，随后还将转为平价，利润空间压缩到最小。所以，我们需要降本增效，持续优化设计，改进工艺。本文就从电气施工工艺的改进谈起，重点从电缆敷设、电缆头制作、光伏区布线、电气设备安装等对光伏项目施工影响比较大几个方面进行探讨。

2.电缆敷设

2.1电缆展放

传统工艺展放电缆是使用电缆架子，把电缆支起来，用人力拉引或机械牵引（如图1），死拉硬拽，容易造成电缆皮划伤，而且效率不高。为了保证不损伤电缆，同时提高放线效率，节省人力成本，我们设计了一种特制的电缆展放小车（如图2），有轮子，可以把整盘电缆装在上面，用装载机牵引着行进，电缆一头固定住，随着电缆展放小车运动，电缆盘会转动，电缆自然展放。

图1

图
2

2.2电缆工装

采用电缆放线车固然省时省力，安全可靠，但是必须有个保障，对电缆工装就提出新的要求，需要用铁质材料，保证结构牢固，不能使用传统的木质工装。同时，在电缆分盘时要控制重量，要根据电缆展放小车的承载力确定。为避免浪费，在电缆展放完毕后，可回收再利用电缆工装。

2.3电缆装、卸车

电缆装车、卸车时，吊点固定在工装轴心上，放在地上时竖立放置。

2.4低温条件下电缆保存和展放

北方的冬天，气温普遍比较低，当环境稳定低于-10℃时，就有必要对电缆采取加温措施，需在仓库现场搭建保温棚，温度维持在规定的范围内，将电缆加热后再转运展放。若不采取措施极易造成电缆外套开裂或受损。

3.电缆头制作

3.1如何避免电缆三相交叉

3.1.1箱变基础设计阶段，要与箱变厂家充分沟通，确定进线口位置，合理设计设备基础进线孔位置，避免高低压电缆交错。进线孔位置不宜过高，以高出底板20厘米为宜。

3.1.2电缆穿入箱变基础前提前考虑三相顺序，外部空间大，适当的调整，使得进入箱变内相序与设备相序一致。

3.2冷缩电缆头半导电层处理

3.2.1施工环境：电缆头制作必须在天气晴朗、空气干燥的环境下进行，施工场地应清洁、无灰尘，严禁在雾或雨中施工。当温度低于0℃，必须采取保温措施，如果是中间头应搭设透明塑料帐篷；如果是在箱变里面制作电缆头，可直接在箱变上面罩一个透明塑料，起到保温、防尘、透光的作用。如果在制作中电缆头绝缘中由于进入尘埃、杂质等形成气隙，并在强电场下发生局部放电，使得整体绝缘水平下降继而发展为绝缘击穿，造成电缆头击穿的故障。

3.2.1施工工艺：施工之前确定半导电层结构，结构分为可剥离型外半导电层、不可剥离型外半导电层。可剥离型外半导电层，用刀划一环痕，然后将些条形半导电层从未端向环形痕方向撕下，用刀划痕时不应损伤绝缘层，半导电层断口应整齐。传统工艺对不可剥离型外半导电层处理方法是从芯线未端开始用玻璃刮掉半导电层，施工效率低，采用专用半导体层剔除器（图3），剔除刀刃具有倒角，在切削的同时在外半导电层产生倒角，在低温-10℃也可容易剔除，大大提高施工效率。主绝缘层表面不应留半导电材料，且表面应采用砂带打磨光滑。

图3

3.3电缆接地

3.3.1屏蔽层接地：将一端分成三股的地线分别用三个小恒力弹簧固定在三相铜屏蔽上，缠好后尽量把弹簧往里推。

3.3.2钢铠接地：将三角垫锥用力塞入电缆分岔处，除去钢铠上的油漆、铁锈，用大恒力弹簧将钢铠地线固定在钢铠上。为固定牢固地线应预留10～20mm，恒力弹簧缠绕一圈后，把预留部分反折再用恒力弹簧缠绕。

3.3.3分开接地：将钢铠和铜屏蔽层应分开接地，便于检测电缆内护层的好坏，在检测电缆护层时，钢铠与铜屏蔽间通上电压，如果能承受一定的电压就证明内护层是完好无损。

光伏区布线

光伏区使用电缆量大，尤其是1*4mm²低压直流电缆用量较多，有效减少1*4mm²低压直流电缆的用量，可降低施工成本和工程造价。

4.1材料选型

目前光伏电厂低压直流电缆多以红、黑双色1*4mm²为主，敷设时需要同时展放两盘电缆，在穿越支架布线时需要紧拉红、黑双线，避免单根电缆布线太松形成悬弧浪费电缆。改进后可采用2*4mm²内部红、黑并行线，这样既可以在做电缆插头时正确区分正负及相序，又可以在敷设时只展放一盘电缆。可以有效的节省电缆用量和展线人工成本，也可以节省电缆固定的时间和人工成本。最后2*4mm²双拼电缆外部绝缘护套可以更好的保护电缆，在电缆敷设过程中起到保护电缆避免摩擦划伤电缆，有效的减少电缆绝缘接地故障。

4.2设计优化

根据子阵分布情况，确定逆变器安装位置，采用两侧向中间汇集的方式有效的减短电缆敷设路径，减少电缆用量；箱变的位置尽可能的设计在单个系统的中间位置，以减少电缆用量及敷设路径开挖工程量。

4.3工艺改进

1*4mm²电缆进入逆变器多以下部地埋穿管直接进入，可改为从支架U型槽出线上部悬垂起小弧进入逆变器下口进线，优点为造型美观，减少下部穿线管使用量，减少因电缆沟开挖回填后覆土下沉拉拽电缆，使电缆受力造成的电缆损伤及故障产生。

电气设备安装

5.1组串式逆变器接线

组串式逆变器交直流电缆在接入设备时应预留足够的长度，防止因为设备下方回填土下沉导致电缆下沉，导电缆压接端子受向下的应力，严重时可导致设备短路烧毁。

如图4，左侧未预留的接法，电缆接头端子已严重受力下坠，影响到电缆与断路器的接触，电缆接头处已发热，右侧接线则采取了绕环预留的方法，避免了此项问题的发生，但必须注意，绕环弯曲半径必须满足规范要求。

此外，组串式逆变器下方光伏电缆与逆变器采用MC4插头连接时也存在下陷的问题，会导致MC4插头烧毁甚至逆变器烧毁，必须在安装时在逆变器下方预留足够的弧度，以避免此类问题的发生。

图4

5.2电缆检修井的排水问题

5.2.1电缆检修井应尽可能地避开低洼，河道等区域，在设计阶段就要准确勘测现场，通过调节电缆分盘，尽可能地避开易积水区域。

5.2.2当电缆检修井位于厂区道路边缘时，在不影响道路通行的情况下，井的上沿高出地面约5-10cm。

5.2.3当电缆检修井位于地势较低区域时，井内必须设计集水坑且井内设计电缆支架将电缆中间头固定，抬高中间头避免浸泡在水中。也可采用三防保护盒，或者取消电缆中间井，采取直埋的敷设方式。

结语

光伏项目建设中电气施工非常关键，采用合理的优化方案，不断改进施工工艺，不但能够降低成本，而且可提高效率，保证电站长期稳定运行。

参考文献

[1]光伏发电站设计规范(GB-50797-2012)