太阳能光伏电站光伏系统输电线路路径及电缆选型设计方案

太阳能光伏电站光伏系统输电线路路径及电缆选型设计方案送电线路路径选择的目的，是在线路的起止、点间，综合考虑各种因素，选出一条投资造价最省，技术条件最好，能符合全面经济合理条件的路径。选出的路径，既要满足送电线路对周围建筑物间的距离要求，又要满足对通信线干扰影响等要求。第一节组串路径设计光伏发电系统中的发电单元主要是光伏电池组件，一个光伏发电站是由大量的光伏电池组件按照一定的规律和设计要求进行串联和并联后来提供光伏电力的，组件串并联后直接汇入汇线箱，一般有两种路径：1）在小型光伏电站中，每个板阵支架上的电池板经串联后，在板阵支架上走线，且每个支架相互独立，通过扎线将电缆固定在支架上。2）对于大型的并网或离网电站，支架较多，电池板数量也较多，这样就有多个板阵上的电池组串连接线汇进安装在某一个支架上的汇流箱，在这种情况下一般将导线直埋，如图所示。图中所示的是将四个子方阵汇入一个汇流箱的示意，采用16汇一的汇流方式，每个方阵有4路组串，汇流箱安装在1和2方阵中间，方阵3和方阵4输出的线缆埋入地埋沟然后连接到汇流箱内。组件间的串联线缆一般采用直接户外安装的防老化、抗紫外线的专用电缆，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，这样可以有效的保护导线。在导线串并联时要选用合理的方式使得导线长度最短，这样可以减少线损。如图所示：串接方式1串接方式2图中方式1与方式2的导线连接方式相比，线缆用量是不同的，所以线缆在走线与连接方式以及汇流箱的安装位置的选择是很重要的。第二节组串汇流输电线路路径设计从汇流箱至分站房或主站房控制室，该段电缆一般选用铠装的双芯线，敷设方式为电缆沟直埋。电缆沟要求接近汇线箱，最好在几何尺寸上能够对称。下图所示为某项目1MW单元的电缆沟（汇线箱至站房）的平面布置图，图中黄色的线为电缆沟走线。1MW平面图电缆敷设前要清除沟内杂物，铺完底沙或细土。电缆敷设可用人力拉引或机械牵引。采用机械牵引可用电动绞磨或托撬（旱船法）。电缆敷设时，应注意电缆弯曲半径应符合规范要求。1）电缆埋置深度应符合下列要求:a)电缆表面距地面距离不应小于0.7m。穿越农田时不应小于1m 。在引入建筑物、与地下建筑物交叉及绕过地下建筑物处，可浅埋，但应采取保护措施。b)电缆应埋设于冻土层以下，当受条件限制时，应采取防冻措施。电缆之间，电缆与其它管道、道路、建筑物等之间平行和交叉时最小净距，应符合表1-1规定。严禁将电缆平行敷设于管道的上方或下方。表12-1电缆之间，电缆与管道、道路、建筑物之间平行和交叉时的最小间距（m）项目最小净距平行交叉电力电缆间及其与控制电缆间10KV及以下0.100.5010KV以上0.250.50控制电缆间-0.50使用不同部门的电缆间0.500.50热管道（管沟）及热力设备2.000.50油管道（管沟）1.000.50可燃气体及易燃液体管道1.000.50其他管道管沟0.500.50铁路轨迹3.001.00电气化铁路交流3.001.00直流10.01.00公路1.501.00城市街道路面1.000.70杆基础(边线)1.00-建筑物基础（边线）0.60-排水沟1.000.50c)直埋电缆的上、下部应铺以不小于100mm厚的软土或沙层，并加盖保护板，其覆盖宽度应超过电缆两侧各50mm，保护板可采用混凝土盖板或砖块。d)软土或沙子中不应有石块或其它硬质杂物。e)直埋电缆在直线段每隔50～100m处、电缆接头处，转弯处，进入建筑物等处，应设置明显的方位标志或标桩。f)直埋电缆回填土之前，应经隐蔽工程验收合格。回填土应分层夯实。2)电缆敷设（应注意电缆弯曲半径符合规范要求，多芯电缆的弯曲半径，不应小于其外径的6倍并留有适当余量。电缆的两端均应留有适当余度；电缆敷设时不应损坏电缆沟。电缆表面距地面的距离不小于0.6m。穿越农田时应不小于1m。在引入建筑物、与地下建筑物交叉及绕过地下建筑物处，可浅埋，但应采取保护措施。3）电缆在沟内敷设应有适量的蛇型弯，电缆的两端、中间接头、电缆井内、垂直位差处均应留有适当的余度。第三节汇流母线输电线路路径设计从汇流箱输出的线缆到站房后，在站房走电缆沟支架然后进直流配电柜，或经室内电缆沟沿支架进配电箱。电缆支架的加工应符合下列要求：1）钢材应平直、无明显扭曲。下料误差应在5mm的范围内，切口应无卷边，毛刺。2）支架应焊接牢固，无显著变形。各横撑间的垂直净距与设计偏差不应大于5mm.3）金属电缆支架必须进行防腐处理。位于湿热、盐雾以及有化学腐蚀地区时，应根据设计作特殊的防腐处理。4）电缆支架的层间最小距离，当设计无规定时，可采用表1-2的规定。但层间距不应小于2倍电缆外径加50mm。5）电缆支架固定牢固、横平竖直、整齐美观。各支吊架的同层横档在同一水平面上时，其高低偏差不大于5㎜，桥架支吊架沿桥架走向左右的偏差不大于8㎜。电缆支架的层间允许最小距离值（mm）电缆类型和敷设特征支（吊）架桥架控制电缆120200电力电缆10KV及以下（除6～10KV交联聚乙烯绝缘外）150～2002506～10KV交联聚乙烯绝缘外200～25030035KV单芯35KV三芯，110KV及以上，每层多余一根300350110KV及以上，每层1根250300电缆敷设于槽盒内h+80h+100注：h表示槽盒外壳高度。电缆支架应安装牢固，横平竖直；托架支吊架的固定方式应按设计要求进行。各支架的同层横档应在同一水平面上，其高低偏差不应大于5mm。托架支吊架沿桥架走向左右的偏差不应大于10mm。在有坡度的电缆沟内或建筑物上安装的电缆支架，应有与电缆沟或建筑物相同的坡度。电缆支架最上层及最下层至沟底、楼板或沟底、地面的距离，当设计无规定时不应小于下表的数值。敷设方式电缆隧道及夹面电缆沟吊架桥架最上层至沟底或楼板300～350150～200150～200350～450最下层至沟底或地面100～15050～100-100～150第四节逆变升压输入输出线路路径设计光伏并网电站一般采用将整个光伏发电系统分为若干个发电分系统设计方案。每个分系统双分为两个发电单元，采用2台规格相同、容量相同的逆变器接入1台双分裂绕组升压变压器的电气结构方式。逆变器形式一般采用柜式并且安装在室内，逆变器出线经室内电缆沟安装在桥架上，一直敷设至室外的变压器。原则上是走直线以减少电缆长度。在出线路径上有3种方案。方案一如图所示，每一个分站房出线均经一个断路器接入高压交流母线，所需断路器及电缆数量很大，该方案造价很高；它的优点在于任何一个发电俀系统出现故障，则只需断开相应的断路器，因此该方案的可靠性很高。方案一方案二如图所示，将每一个分站房采用集电线路连接起来，然后引出一路线路，只需1台断路器。根据分站房的具体分布情况，恰当的选择各分站房的连接方式和引出线位置，可以节省大量高压电缆。故该方案的造价较低；但如果任何一个分系统出现故障，则整个电站都无法正常工作，因此该方案的可靠性较低。方案二方案三如图所示，将分站房按实际数量分为两组，每组按一定顺序连接起来，再各自引出一条高压线路汇到高压母线上，该方案相对前两个方案，其造价较方案一低，比方案二稍高些，但是如果该方案中任何一个分系统出现故障，则只影响一半出力。方案三第五节站内高压输电线路路径设计光伏电站馈出电压一般为10KV、35KV两种，其中以35KV送电较常见，具体电压等级视当地的情况而定，因为并网送出时都是接就最近变电站所。而输电线路以架空输电为主。高压输电线路分为两部分，站内部分和送出部分。站内部分的高压输电线路主要是从升压变压器至主站房以及主站房内各设备间的连接电缆，站内部分高压线路路径设计时应按照路径最短原则进行设计，避免与低压线路及直流线路同沟并行排布。一般应选择在沿站内主干道路下走线。送出线路路径的选择一般分两个阶段进行，即初勘选线和终勘选线。在电力系统规划设计的方案比较重，一般采用初勘选线的结果即可，但在作精确的计算或工程设计时，必须选用终勘选线的结果。高压输电线路要根据系统的规划，明确线路的起迄点及中间必经点的位置，送电线的电压等级、回路数、导线标号、输送容量以及是否要预留其他线路路径等条件。照线路起迄点间距离最短原则，避开其他线路，并尽可能避免穿越光伏电池组件阵列上空。第六节电缆选型设计1电缆芯线材质选型1）控制电缆应采用铜芯。2）用于下列情况的电力电缆，应采用铜芯：a）电机励磁、重要电源、移动式电气设备等需要保持连接具有高可靠性的回路。b）振动剧烈、有爆炸危险或对铝有腐蚀等严酷的工作环境。c）耐火电缆。3）用于下列情况的电力电缆，宜采用铜芯：a）紧靠高温设备配置。b）安全性要求高的重要公共设施中。c）水下敷设当工作电流较大需增多电缆根数时。2电缆线芯选型1）1kV及其以下电源中性点直接接地时，三相回路的电缆芯数选择应符合下列规定：a）保护线与受电设备的外露可导电部位连接接地的情况。b）保护线与中性线合用同一导体时，应采用四芯电缆。c）保护线与中性线各自独立时，宜用五芯电缆。d）受电设备外露可导电部位的接地与电源系统接地各自独立的情况，应采用四芯电缆。2）1kV及其以下电源中性点直接接地时，单相回路的电缆芯数选择应符合下列规定：a）保护线与中性线合用同一导体时，应采用两芯电缆。b）保护线与中性线各自独立时，宜采用三芯电缆。c）受电设备外露可导电部位的接地与电源系统接地各自独立的情况，应采用两芯电缆。d）工作电流较大的回路或水下敷设时，当技术经济比较合理，可采用单芯电缆。e）直流供电回路，宜采用两芯电缆；当需要时可采用单芯电缆。3电缆绝缘水平1）交流系统中电力电缆缆芯的相间额定电压，不得低于使用回路的工作线电压。2）交流系统中电力电缆缆芯与绝缘屏蔽或金属套之间额定电压的选择，应符合下列规定：a）中性点直接接地或经低阻抗接地的系统当接地保护动作不超过1min切除故障时，应按100%的使用回路工作相电压。b）对于（1）项外的供电系统，不宜低于133%的使用回路工作相电压；在单相接地故障可能持续8h以上，或发电机回路等安全性要求较高的情况，宜采取173%的使用回路工作相电压。3）交流系统中电缆的冲击耐压水平，应满足系统绝缘配合要求。4）直流输电用电力电缆绝缘