太陽能光伏電站光伏系統(tǒng)輸電線路路徑及電纜選型設(shè)計方案

太陽能光伏電站光伏系統(tǒng)輸電線路路徑及電纜選型設(shè)計方案送電線路路徑選擇的目的，是在線路的起止、點間，綜合考慮各種因素，選出一條投資造價最省，技術(shù)條件最好，能符合全面經(jīng)濟(jì)合理條件的路徑。選出的路徑，既要滿足送電線路對周圍建筑物間的距離要求，又要滿足對通信線干擾影響等要求。第一節(jié)組串路徑設(shè)計光伏發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電單元主要是光伏電池組件，一個光伏發(fā)電站是由大量的光伏電池組件按照一定的規(guī)律和設(shè)計要求進(jìn)行串聯(lián)和并聯(lián)后來提供光伏電力的，組件串并聯(lián)后直接匯入?yún)R線箱，一般有兩種路徑：1）在小型光伏電站中，每個板陣支架上的電池板經(jīng)串聯(lián)后，在板陣支架上走線，且每個支架相互獨立，通過扎線將電纜固定在支架上。2）對于大型的并網(wǎng)或離網(wǎng)電站，支架較多，電池板數(shù)量也較多，這樣就有多個板陣上的電池組串連接線匯進(jìn)安裝在某一個支架上的匯流箱，在這種情況下一般將導(dǎo)線直埋，如圖所示。圖中所示的是將四個子方陣匯入一個匯流箱的示意，采用16匯一的匯流方式，每個方陣有4路組串，匯流箱安裝在1和2方陣中間，方陣3和方陣4輸出的線纜埋入地埋溝然后連接到匯流箱內(nèi)。組件間的串聯(lián)線纜一般采用直接戶外安裝的防老化、抗紫外線的專用電纜，地面以上部分可直接固定于支架上，地埋部分穿入PVC管然后再埋，這樣可以有效的保護(hù)導(dǎo)線。在導(dǎo)線串并聯(lián)時要選用合理的方式使得導(dǎo)線長度最短，這樣可以減少線損。如圖所示：串接方式1串接方式2圖中方式1與方式2的導(dǎo)線連接方式相比，線纜用量是不同的，所以線纜在走線與連接方式以及匯流箱的安裝位置的選擇是很重要的。第二節(jié)組串匯流輸電線路路徑設(shè)計從匯流箱至分站房或主站房控制室，該段電纜一般選用鎧裝的雙芯線，敷設(shè)方式為電纜溝直埋。電纜溝要求接近匯線箱，最好在幾何尺寸上能夠?qū)ΨQ。下圖所示為某項目1MW單元的電纜溝（匯線箱至站房）的平面布置圖，圖中黃色的線為電纜溝走線。1MW平面圖電纜敷設(shè)前要清除溝內(nèi)雜物，鋪完底沙或細(xì)土。電纜敷設(shè)可用人力拉引或機(jī)械牽引。采用機(jī)械牽引可用電動絞磨或托撬（旱船法）。電纜敷設(shè)時，應(yīng)注意電纜彎曲半徑應(yīng)符合規(guī)范要求。1）電纜埋置深度應(yīng)符合下列要求:a)電纜表面距地面距離不應(yīng)小于0.7m。穿越農(nóng)田時不應(yīng)小于1m 。在引入建筑物、與地下建筑物交叉及繞過地下建筑物處，可淺埋，但應(yīng)采取保護(hù)措施。b)電纜應(yīng)埋設(shè)于凍土層以下，當(dāng)受條件限制時，應(yīng)采取防凍措施。電纜之間，電纜與其它管道、道路、建筑物等之間平行和交叉時最小凈距，應(yīng)符合表1-1規(guī)定。嚴(yán)禁將電纜平行敷設(shè)于管道的上方或下方。表12-1電纜之間，電纜與管道、道路、建筑物之間平行和交叉時的最小間距（m）項目最小凈距平行交叉電力電纜間及其與控制電纜間10KV及以下0.100.5010KV以上0.250.50控制電纜間-0.50使用不同部門的電纜間0.500.50熱管道（管溝）及熱力設(shè)備2.000.50油管道（管溝）1.000.50可燃?xì)怏w及易燃液體管道1.000.50其他管道管溝0.500.50鐵路軌跡3.001.00電氣化鐵路交流3.001.00直流10.01.00公路1.501.00城市街道路面1.000.70桿基礎(chǔ)(邊線)1.00-建筑物基礎(chǔ)（邊線）0.60-排水溝1.000.50c)直埋電纜的上、下部應(yīng)鋪以不小于100mm厚的軟土或沙層，并加蓋保護(hù)板，其覆蓋寬度應(yīng)超過電纜兩側(cè)各50mm，保護(hù)板可采用混凝土蓋板或磚塊。d)軟土或沙子中不應(yīng)有石塊或其它硬質(zhì)雜物。e)直埋電纜在直線段每隔50～100m處、電纜接頭處，轉(zhuǎn)彎處，進(jìn)入建筑物等處，應(yīng)設(shè)置明顯的方位標(biāo)志或標(biāo)樁。f)直埋電纜回填土之前，應(yīng)經(jīng)隱蔽工程驗收合格。回填土應(yīng)分層夯實。2)電纜敷設(shè)（應(yīng)注意電纜彎曲半徑符合規(guī)范要求，多芯電纜的彎曲半徑，不應(yīng)小于其外徑的6倍并留有適當(dāng)余量。電纜的兩端均應(yīng)留有適當(dāng)余度；電纜敷設(shè)時不應(yīng)損壞電纜溝。電纜表面距地面的距離不小于0.6m。穿越農(nóng)田時應(yīng)不小于1m。在引入建筑物、與地下建筑物交叉及繞過地下建筑物處，可淺埋，但應(yīng)采取保護(hù)措施。3）電纜在溝內(nèi)敷設(shè)應(yīng)有適量的蛇型彎，電纜的兩端、中間接頭、電纜井內(nèi)、垂直位差處均應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠喽?。第三?jié)匯流母線輸電線路路徑設(shè)計從匯流箱輸出的線纜到站房后，在站房走電纜溝支架然后進(jìn)直流配電柜，或經(jīng)室內(nèi)電纜溝沿支架進(jìn)配電箱。電纜支架的加工應(yīng)符合下列要求：1）鋼材應(yīng)平直、無明顯扭曲。下料誤差應(yīng)在5mm的范圍內(nèi)，切口應(yīng)無卷邊，毛刺。2）支架應(yīng)焊接牢固，無顯著變形。各橫撐間的垂直凈距與設(shè)計偏差不應(yīng)大于5mm.3）金屬電纜支架必須進(jìn)行防腐處理。位于濕熱、鹽霧以及有化學(xué)腐蝕地區(qū)時，應(yīng)根據(jù)設(shè)計作特殊的防腐處理。4）電纜支架的層間最小距離，當(dāng)設(shè)計無規(guī)定時，可采用表1-2的規(guī)定。但層間距不應(yīng)小于2倍電纜外徑加50mm。5）電纜支架固定牢固、橫平豎直、整齊美觀。各支吊架的同層橫檔在同一水平面上時，其高低偏差不大于5㎜，橋架支吊架沿橋架走向左右的偏差不大于8㎜。電纜支架的層間允許最小距離值（mm）電纜類型和敷設(shè)特征支（吊）架橋架控制電纜120200電力電纜10KV及以下（除6～10KV交聯(lián)聚乙烯絕緣外）150～2002506～10KV交聯(lián)聚乙烯絕緣外200～25030035KV單芯35KV三芯，110KV及以上，每層多余一根300350110KV及以上，每層1根250300電纜敷設(shè)于槽盒內(nèi)h+80h+100注：h表示槽盒外殼高度。電纜支架應(yīng)安裝牢固，橫平豎直；托架支吊架的固定方式應(yīng)按設(shè)計要求進(jìn)行。各支架的同層橫檔應(yīng)在同一水平面上，其高低偏差不應(yīng)大于5mm。托架支吊架沿橋架走向左右的偏差不應(yīng)大于10mm。在有坡度的電纜溝內(nèi)或建筑物上安裝的電纜支架，應(yīng)有與電纜溝或建筑物相同的坡度。電纜支架最上層及最下層至溝底、樓板或溝底、地面的距離，當(dāng)設(shè)計無規(guī)定時不應(yīng)小于下表的數(shù)值。敷設(shè)方式電纜隧道及夾面電纜溝吊架橋架最上層至溝底或樓板300～350150～200150～200350～450最下層至溝底或地面100～15050～100-100～150第四節(jié)逆變升壓輸入輸出線路路徑設(shè)計光伏并網(wǎng)電站一般采用將整個光伏發(fā)電系統(tǒng)分為若干個發(fā)電分系統(tǒng)設(shè)計方案。每個分系統(tǒng)雙分為兩個發(fā)電單元，采用2臺規(guī)格相同、容量相同的逆變器接入1臺雙分裂繞組升壓變壓器的電氣結(jié)構(gòu)方式。逆變器形式一般采用柜式并且安裝在室內(nèi)，逆變器出線經(jīng)室內(nèi)電纜溝安裝在橋架上，一直敷設(shè)至室外的變壓器。原則上是走直線以減少電纜長度。在出線路徑上有3種方案。方案一如圖所示，每一個分站房出線均經(jīng)一個斷路器接入高壓交流母線，所需斷路器及電纜數(shù)量很大，該方案造價很高；它的優(yōu)點在于任何一個發(fā)電俀系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則只需斷開相應(yīng)的斷路器，因此該方案的可靠性很高。方案一方案二如圖所示，將每一個分站房采用集電線路連接起來，然后引出一路線路，只需1臺斷路器。根據(jù)分站房的具體分布情況，恰當(dāng)?shù)倪x擇各分站房的連接方式和引出線位置，可以節(jié)省大量高壓電纜。故該方案的造價較低；但如果任何一個分系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則整個電站都無法正常工作，因此該方案的可靠性較低。方案二方案三如圖所示，將分站房按實際數(shù)量分為兩組，每組按一定順序連接起來，再各自引出一條高壓線路匯到高壓母線上，該方案相對前兩個方案，其造價較方案一低，比方案二稍高些，但是如果該方案中任何一個分系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則只影響一半出力。方案三第五節(jié)站內(nèi)高壓輸電線路路徑設(shè)計光伏電站饋出電壓一般為10KV、35KV兩種，其中以35KV送電較常見，具體電壓等級視當(dāng)?shù)氐那闆r而定，因為并網(wǎng)送出時都是接就最近變電站所。而輸電線路以架空輸電為主。高壓輸電線路分為兩部分，站內(nèi)部分和送出部分。站內(nèi)部分的高壓輸電線路主要是從升壓變壓器至主站房以及主站房內(nèi)各設(shè)備間的連接電纜，站內(nèi)部分高壓線路路徑設(shè)計時應(yīng)按照路徑最短原則進(jìn)行設(shè)計，避免與低壓線路及直流線路同溝并行排布。一般應(yīng)選擇在沿站內(nèi)主干道路下走線。送出線路路徑的選擇一般分兩個階段進(jìn)行，即初勘選線和終勘選線。在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的方案比較重，一般采用初勘選線的結(jié)果即可，但在作精確的計算或工程設(shè)計時，必須選用終勘選線的結(jié)果。高壓輸電線路要根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)劃，明確線路的起迄點及中間必經(jīng)點的位置，送電線的電壓等級、回路數(shù)、導(dǎo)線標(biāo)號、輸送容量以及是否要預(yù)留其他線路路徑等條件。照線路起迄點間距離最短原則，避開其他線路，并盡可能避免穿越光伏電池組件陣列上空。第六節(jié)電纜選型設(shè)計1電纜芯線材質(zhì)選型1）控制電纜應(yīng)采用銅芯。2）用于下列情況的電力電纜，應(yīng)采用銅芯：a）電機(jī)勵磁、重要電源、移動式電氣設(shè)備等需要保持連接具有高可靠性的回路。b）振動劇烈、有爆炸危險或?qū)︿X有腐蝕等嚴(yán)酷的工作環(huán)境。c）耐火電纜。3）用于下列情況的電力電纜，宜采用銅芯：a）緊靠高溫設(shè)備配置。b）安全性要求高的重要公共設(shè)施中。c）水下敷設(shè)當(dāng)工作電流較大需增多電纜根數(shù)時。2電纜線芯選型1）1kV及其以下電源中性點直接接地時，三相回路的電纜芯數(shù)選擇應(yīng)符合下列規(guī)定：a）保護(hù)線與受電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部位連接接地的情況。b）保護(hù)線與中性線合用同一導(dǎo)體時，應(yīng)采用四芯電纜。c）保護(hù)線與中性線各自獨立時，宜用五芯電纜。d）受電設(shè)備外露可導(dǎo)電部位的接地與電源系統(tǒng)接地各自獨立的情況，應(yīng)采用四芯電纜。2）1kV及其以下電源中性點直接接地時，單相回路的電纜芯數(shù)選擇應(yīng)符合下列規(guī)定：a）保護(hù)線與中性線合用同一導(dǎo)體時，應(yīng)采用兩芯電纜。b）保護(hù)線與中性線各自獨立時，宜采用三芯電纜。c）受電設(shè)備外露可導(dǎo)電部位的接地與電源系統(tǒng)接地各自獨立的情況，應(yīng)采用兩芯電纜。d）工作電流較大的回路或水下敷設(shè)時，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理，可采用單芯電纜。e）直流供電回路，宜采用兩芯電纜；當(dāng)需要時可采用單芯電纜。3電纜絕緣水平1）交流系統(tǒng)中電力電纜纜芯的相間額定電壓，不得低于使用回路的工作線電壓。2）交流系統(tǒng)中電力電纜纜芯與絕緣屏蔽或金屬套之間額定電壓的選擇，應(yīng)符合下列規(guī)定：a）中性點直接接地或經(jīng)低阻抗接地的系統(tǒng)當(dāng)接地保護(hù)動作不超過1min切除故障時，應(yīng)按100%的使用回路工作相電壓。b）對于（1）項外的供電系統(tǒng)，不宜低于133%的使用回路工作相電壓；在單相接地故障可能持續(xù)8h以上，或發(fā)電機(jī)回路等安全性要求較高的情況，宜采取173%的使用回路工作相電壓。3）交流系統(tǒng)中電纜的沖擊耐壓水平，應(yīng)滿足系統(tǒng)絕緣配合要求。4）直流輸電用電力電纜絕緣