光伏电站线缆设计含线损专题论证报告

光伏电站线缆设计含线损专题论证报告项目简介项目电气一次系统接线简述本工程为分布式光伏电站，光伏电站采用分块发电集中送出方式，在厂区内现有的55栋建筑的屋面安装光伏组件，新建1个中央监控室。将55个光伏安装单元根据在厂区内分布的情况，分为4个光伏发电子系统，每个子系统设置1台10kV升压变，其中容量1250kVA箱变1台，容量2000kVA箱变2台，容量31500kVA箱变1台。4台箱变高压出线电缆分别辐射集电线路方式接入区域内新建10kV光伏汇流开关站，再由新建10kV汇流开关站以1回10kV电缆T接至园区原有10kV环网柜实现送出。工程建设规模及特点项目建设规模本工程装机容量为8.578MWp,光伏组件安装数量共计26808块，光伏组件采用320Wp单晶硅光伏组件；光伏电站中央监控室设置于园区综合办公楼内。项目建设特点本工程建设特点主要包括： 光伏阵列较分散； 全部采用组串式逆变器； 光伏电站距电力系统接入点较远； 光伏电站容量较小（<30MWp）,并网电压较低（10kV）；工程电缆设计工程电缆敷设设计1本工程电缆敷设方式主要有：穿金属管敷设；金属桥架敷设（梯级式）；电缆沟敷设；穿塑料管敷设；直接埋地敷设。2本工程电缆敷设环境主要有：环境温度：35℃（最高温度，计及日照因素）。3工程选型电缆主要为：导线材质：铜导体电力电缆导线绝缘：XLPE（交联聚乙烯绝缘）电力电缆。4导线截面选择原则（1）导线的载流量载流量的校正温度校正K1=√（θn－θa）/（θn－θc）式中：θn：导线线芯允许最高工作温度，℃；XLPE绝缘电缆为90℃，PVC绝缘电缆为70℃。θa：敷设处的环境温度，℃；θc：已知载流量数据的对应温度，℃。敷设方式的校正国标《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007中给出了不同敷设方式的校正系数。综合常用的几种敷设方式的校正系数，并考虑到以往工程的经验及经济性，取敷设方式校正系数K2=0.7。载流量的校正系数K=K1×K2（2）电力电缆载流量表表STYLEREF3\s13.7.3SEQ__表\*ARABIC\s318.7~10kVXLPE绝缘铜芯电力电缆载流量表电缆规格空气中25℃（A）电缆桥架中40℃（A）电缆规格空气中25℃（A）电缆桥架中40℃（A）3×25mm2137843×120mm23412083×35mm21681023×150mm23942403×50mm22051253×185mm24362663×70mm22521543×240mm25203173×95mm22991823×300mm2593363表STYLEREF3\s13.7.3SEQ__表\*ARABIC\s320.6/1kVXLPE绝缘电力电缆载流量表电缆规格空气中40℃（A）电缆桥架中40℃（A）电缆规格空气中40℃（A电缆桥架中40℃（A）3×4mm233233×70mm21761233×6mm241293×95mm22131493×10mm257403×120mm22461723×16mm276533×150mm22791953×25mm298683×185mm23192233×35mm2119833×240mm23742623×50mm21431003×300mm2426298（3）短路电流校验电缆1）8.7~10kV回路电力电缆短路电流校验S≥I×√t×102/C式中：S：电缆截面，mm2；I：短路电流周期分量有效值，A；t：短路切除时间，秒。C：电动机馈线C=15320；其他馈线C=136662）380V低压回路电力电缆短路电流校验配电线路的短路电流校验S≥I×√t/K式中：S：电缆截面，mm2；I：短路电流有效值（均方根值），A；t：短路电流持续作用时间，秒。K：XLPE绝缘电缆K=143（4）电缆的最小截面1）8.7~10kV电力电缆：根据实际使用经验，采用断路器时，最小截面50~70mm2。（在新设计的工程中应根据短路电流数据进行计算）2）低压电力电缆：最小截面2.5mm2。3）交流控制回路的控制电缆最小截面电流回路：最小截面：≥2.5mm2；电压回路：最小截面：≥1.5mm2；其他回路：最小截面：1.5mm2。4）数字信号和模拟信号控制电缆最小截面：≥0.5mm2，有特殊要求的数字通信电缆按设备制造厂要求选择。工程电缆线损分析1线路的电压降（1）交流电缆线损计算线路电压降计算公式：ΔU%=K（Rcosφ+Xsinφ）Il/10Un式中：ΔU%：线路电压降百分数，%；Un：标称电压，kV；R，X：线路单位长度的电阻和感抗，Ω/km；I：负荷计算电流，A；l：线路长度，km；cosφ：功率因数。其中：X=2πfLL=（2ln（Dj/r）+0.5）10-4L：电缆每相单位长度电感量，H/km；f：频率，Hz；Dj：几何均距，cm；r：电缆主芯线半径，cm；K值： 三相平衡负荷线路：K=√3； 接于线电压的单相负荷线路：K=2； 接于相电压的两相-N线平衡负荷：K=1.5√3。 接于相电压的单相负荷：K=2，式中Un为标称相电压，kV。从组串式逆变器至交流汇流箱之间采用规格型号为ZR-YJV-0.6/1.0kV-3×16mm2电缆，从交流汇流箱至箱变低压侧之间采用规格型号为ZR-YJV-0.6/1.0kV-3×95/3×150/3×240/3×300mm2电缆，逆变器最大输出电流为57.7A，6进1出汇流箱最大输出电流346A，根据下表可查得不同截面大小电缆对应的电阻率。本工程组串式逆变器至交流汇流箱电缆最大敷设距离小于40米，组串式逆变器输出电流约为57.7A，在40米的长度下，通过以上公式计算交流汇流箱侧线损为0.872%（＜2%）；交流汇流箱至10kV箱变低压侧一般情况下距离小于150米，平均交流汇流箱输出电流约为231A，通过计算交流配电柜侧线损1.128%（＜2%）。（2）直流电缆损耗计算直流电缆压降计算公式为，其中L为电缆长度，为电缆电阻率，I为电流，U为电压。经计算，本工程光伏组件专用PV1-F-1x4直流电缆平均敷设距离小于12米，单回光伏组串工作输出电流约为9.53A，在12米的长度下，通过计算直流侧线损为0.152%（＜2%）。2电缆线损分析经计算，本项目选用的电缆均符合招标技术文件要求。工程电缆选型设计相关要求表中的电缆载流量选自国内大生产厂家样本数据，但与GB50217《电力工程电缆设计规范》附录B中的数据有一定的偏差。高压电缆是按GB50217《电力工程电缆设计规范》附录D计算满足热稳定条件的缆芯最小截面，与用以前常用公式计算的截面相似。确定低压电缆的最小截面时应考虑到单相接地故障保护要求（单相接地故障电流的数值主要由线路的长度和截面确定）。对低压电动机线路是按采用熔断器做短路保护器件协调电缆载流量，此法较为简单，在以前的规范中也采用过。有关低压电缆的热稳定校验参见《低压配电设计规范》GB50054。需指出的是按《通用用电设备配电设计规范》GB50055只需对必须确保可靠的电动机线路进行热稳定校验。在爆炸和火灾危险场所的电缆最小截面应按《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058的相关条款规定选择。控制电缆的最小截面是参照有关规程条款要求，也是在工程中通常采用的，但对交流电流回路的控制电缆截面在实际工程设计中仍应按有关规范要求进行必要的校验，以确保测量或保护的精度。电缆压降计算电缆压降：铜的电阻系数L：电缆敷设实际距离I：电缆实际载流量S：电缆截面积注：直流电缆电流选型参考为：组件额定最大工作电流交流电缆选最大连续工作电流进行计算。