浅谈光伏工程箱逆一体机相连接时电缆选型

浅谈光伏工程箱逆一体机相连接时电缆选型

李铁峰 石晓东陈鑫

中国水利水电第一工程局有限公司  吉林省 长春市 130000

摘  要 ：开发利用新能源是我国能源发展战略的重要组成部分，大力开发太阳能、风能、生物质能等可再生能源利用技术是保证我国能源供应安全和可持续发展的必然选择。本文对高海拔畜草原牧光互补工程箱逆一体机相连接时进行了全方位的分析，首先简要概述了尖扎牧光互补工程，其次深入剖析当前我国高海拔草原牧光互补工程箱逆一体机相连接时电缆选型中存在的问题，最后剖析铜铝电缆的优缺点。

关键词：光伏工程  箱逆一体机 电缆选型

1项目概况

中国电建集团尖扎县尖扎滩乡40万千瓦牧光储一体化建设项目光伏总装机容量400MW（AC）。园区内新建一座330kV升压站、统一规划了330kV送出线路、主干道、次干道、35kV集电线路，施工用电线路、给水管道等公共基础设施。本期工程拟选用540Wp单晶硅双面光伏组件，采用固定支架安装方式，本期工程光伏发电单元为3.125MW，直流逆变为交流，就地升压至35kV后分别以16回35kV线路接入本工程新建的330kV升压站35kV低压侧。新建一座330kV升压站经330kV送出线路送至330kV同仁变。生产运行期为25年。

2电缆的选型

2.1 电缆线芯材质和芯数

根据《电力工程电缆设计标准》GB50217-2018 中3.1～3.2的规定用于下列情况的电力电缆。

a应采用铜导体：电机励磁、重要电源、移动式电气设备等需保持连接具有高可靠性的回路；

b振动场所、有爆炸危险或对铝有腐蚀等工作环境；耐火电缆；紧靠高温设备布置；

c人员密集场所；核电厂常规岛及与生产有关的附属设施；

这几种情况应选用铜导体，除上述几种情况外，电缆导体材质可选用铜导体、铝或铝合金导体。尖扎牧光互补光伏项目占地8500亩，场区箱逆一体机共128台套，由于场区占地广、箱逆一体机位置分散，铝在空气中与氧反应很快生成一种氧化膜，能防止进一步氧化，所以铝线是高电压、大截面、大跨度架空输电的必选材料；同时考虑箱逆一体机相连接时电缆工作电流较大；尖扎滩乡人烟稀少，远离安全性要求高的公共设施，铝芯电缆的重量是铜芯电缆的40%，施工运输成本低，为便于山区运输及施工，降低整体建设成本，相较于成本较高的铜芯电缆，本工程箱逆一体机相连接时电缆采用铝导体二芯电缆。

2.2 电缆截面

电缆载流量是电缆运行中受环境条件影响和负荷影响的重要动态运行参数，其重要性涉及输电线路的安全可靠、经济合理的运行以及电缆寿命等问题。电缆的传输容量是由它的最高允许温度确定的。电缆的最高允许温度主要取决于所用绝缘材料的热老化性能。当电缆各部分温度升高而使导体的温度等于电缆最高允许长期工作温度时，该负载电流称为电缆的长期允许载流量；本工程箱逆一体机相连接时电缆选型铜缆2×120mm²更改为铝缆2*150mm²。

2.3 电缆绝缘类型

电缆常用的绝缘材料有四种，分别为聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、交联聚乙烯(XLPE）和乙丙橡胶(EPR)，聚氯乙烯绝缘电缆耐电压和绝缘电阻较高，且具有阻燃、耐油、耐候、耐药品、耐电晕和耐水性能。制造工艺简便，没有辐射高差限制，重量轻，弯曲性能好，接头制作简便，价格便宜。缺点是介电常数和介质损耗较大，耐寒性较差，低温时变硬变脆。高温或日照下，增塑剂易挥发导致绝缘加速老化。普通型聚氯乙烯绝缘电缆的适用温度范围为+60~-15℃之间。可用于1kV及以下电线电缆和护套。聚乙烯绝缘电阻高，耐电压性能好，特别是介电常数和介质损耗很小，且受温度和频率的影响很小。有良好的物理力学性能和耐水、耐溶剂、耐药品性能。摩擦系数小。但易燃，耐气候性差。

交联聚乙烯是用射线辐照的物理交联方法或有机过氧化物的高温高压、硅烷的温水交联（化学交联）方法，使聚乙烯分子间星辰网状结构，进而从热塑态转变为橡胶态。电气特性与聚乙烯一样优良。敷设方便，不受高差限制。

根据《电缆型号规格》GB/T12706.2的规定常用的外护套有聚氯乙烯护套和聚乙烯护套两种。结合实际情况，为适应青海省黄南州尖扎县尖扎滩乡高海拔、低温、强风、防虫害鼠害等气候条件与自然环境的特点，聚氯乙烯外护套低温环境下容易变脆，不适合本工程采用，因此该工程适合采用交联聚乙烯绝缘护套。此工程所在高海拔地区，因此太阳照射强度是电缆选型中第一要考虑的因素;其次，由于尖扎滩乡冬季漫长处于极寒环境中，温度性能优劣程度直接影响电缆质量为第二考虑因素;第三，草原植被丰富，动物较多，有较高的生物多样性，对兔子、老鼠等破坏性较强的生物需要防范。

综合上述，交联聚乙烯绝缘电缆和橡胶绝缘电缆综合性能优越，适合此工程采用，考虑到单位长度的橡胶绝缘电缆重量大于交联聚乙烯电缆，不易运输。因此，此工程采用交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚乙烯护套电力电缆。

3铝电缆使用现状

3.1国外现状

美国成功应用铝电缆40余年。在欧美国家已有相当普遍的应用，市场统计数据显示，铝合金电缆在欧美电缆市场的占有率已经高达50%左右。

3.2国内现状

在国内，铜芯电缆是最为人们所熟知的，它几乎占据了电缆市场的大半江山。但由于铜资源先天稀缺，近几年市场供求矛盾凸显，导致铜的价格一直处于高位，再加上铜缆施工安装难度大、安装成本高、易盗、易老化等缺点，人们对于替换铜缆的呼声也日渐高涨。总体上看来，铝合金电缆的销量与铜线电缆有着较大的差距，但来自政府、工厂、医院、民用住宅的小型订单却呈现明显上升趋势，这代表着铝电缆在最基础的电缆运用领域中、在最复杂的使用工况中，已经获得了广泛的认可，也意味着未来铝电缆前景大好。

4铝合金电缆与铜电缆对比

4.1重量轻

在相同电气性能条件下，铝芯电缆的重量是铜芯电缆的40%。大大减少施工难度。2铠装电缆可实现免桥架敷设。

4.2 弯曲半径小，回弹量低

弯曲半径:铜芯电缆的弯曲半径X12D~20D。铝电缆为7D。回弹量:比铜缆低40%，给施工带来极大的便利。

4.3 优良的耐腐蚀性能

铝和铝合金的优良耐腐蚀性能，取决于其在空气中能迅速形成薄而致密的氧化膜，阻止里面的金属进一步氧化。

4.4良好的抗压力与耐拉力

铜电缆可以承受3000米长的自重。铝电缆可4500米长度的自重。

抗侧压方面,得益于加铝电缆独有的铠装结构, 铝电缆可以承受4380Nm的侧压，铜电缆的最大承受侧压为3000Nm。

4.5独有的绞合加工工艺

铝特有的紧凑型光滑表面紧压方式使得与铜缆相同电气性能的合金电缆外径只增加10-15%，而不会增加理论上的1.5倍。

4.6优良的耐低温性能

铝电缆最低运行温度可达-40°C，最低安装温度可达-25°C。远远领先于国内铜缆的-15℃运行，0℃安装。

4.7经济效果对比

本工程箱逆一体机相连接时电缆选型铜缆2×120mm²（单价为182.25元/米）更改为铝缆2*150mm²（单价为37.88元/米）。共计12000米，可节省17324400元。

5结论

箱逆一体机35kV电缆选型应在满足国家标准规范的基础上，充分考虑到当地气候环境，运维条件，施工周期，设备运输等多种因素，经过对比得到最优方案；现运行情况良好，无质量事故发生。

电缆发生质量事故后，加固处理难度大，且费用较高。因此，有必要对电缆选型事宜着重分析，找出质量事故发生的原因，研究相应对策，尽可能防止质量事故发生。

参考文献

[1]张韧.光伏发电工程项目中的电缆敷设和接线施工工艺[J].四川建材,2022,48(11):140-142.

[2]李晋.太阳能光伏电站电气工程的质量问题对策[J].农业技术与装备,2018(02):22-24.