光伏电缆的选型.docx

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光伏电缆的选型

光伏电站系统电缆选型课题

研讨报告

编制人员：

XXXX

日期：

XXXX

一概述

现代经济快速发展，带来居民生活水平的提高，同时也带来了环境与生态，尤其对不可再生能源是很大的挑战。

因此，人们迫切需要一种清洁能源代替现有不可再生能源，为此，太阳能诞生，解决了环境与生态问题，又解决了不可再生能源枯竭制约了国民经济的发展，一举二得。

太阳能可利用总量丰富，在所有可再生能源中的比重超过90%，因此是可再生能源利用中的主要课题，而太阳能实际已经在日常生活与生产中被普遍利用。

太阳能的人工利用形式多种多样，基本可以分为以下几类：

1）直接利用于照明2）太阳能直接转化为化学能，如光合作用。

3）太阳能转换为热能如热水器4）太阳能转换为电能，目前转换为电能有两种，一种是光热，二是光伏。

不论是那种电能的转换，都离不开电气设备，尤其是电缆在电站中的大量应用，电缆选用是否得当直接关系到了电网运行的安全性，经济性等，所以光伏电站中电缆的选用显得尤为重要，电缆的选择主要考虑到以下因素：

1）电缆的绝缘性能；

2）电缆的耐热阻燃性能；

3）电缆的防潮，防光；

4）电缆的敷设方式；

5）电缆芯的类型（铜芯，铝芯）；

6）电缆的大小规格。

本论文针对于光伏电站直流电缆与交流动力电缆的选用注意事项与要点逐一说明，由于作者水平有限，错误之处还望读者予以改正。

二范围

2.1本论文适用于光伏专用直流电缆与电压为6/6kV,8.7/10kV及0.6/1.0kV中低压等级铜芯电力电缆的经济选择。

电缆类型为铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆（VV型），铜芯聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆（VV22型），以及交联铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆（YJV型），交联铜芯聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆（YJV22型）。

电缆芯数包括：

根据产品目录有等截面的二芯、三芯、四芯及五芯，非等截面的四芯及五芯。

2.2按照IEC287-3-2/1995国际标准，导体截面经济选择只计及发热损耗，不考虑电压有关的损耗,也不包括诸如维修等因素。

三参考标准

国际电工委员会标准IEC287-3-2/1995《电力电缆截面的经济最佳化》。

国家标准GB/T16895.15-2002

IEC60364-5-523:

1999《建筑物电气装置电气设备的选择和安装布线系统载流量》

GB50217-94《电力工程电缆设计规范》。

四光伏电缆

1应用

广泛应用于室内外太阳能装置设备电气安装用线。

特性：

低烟无卤、优良的耐寒、耐紫外线、耐臭氧和耐气候性。

阻燃、耐切痕、耐穿透。

线缆保护级别Ⅱ级。

环境温度：

-40℃～+90℃；导体最高温度：

120℃（允许5s内短路温度200℃）；

额定电压：

AC0.6/1kVDC1.8kV

设计寿命：

25年

2结构

导体：

镀锡铜线2.5、4、6、10、16mm2PV1-F

18、16、14、12、10、8、6、4、2mm2PVwire

绝缘：

低烟无卤材料厚度﹥0.5mm，并符合客户给定的限值。

护套：

低烟无卤材料厚度﹥0.5mm

采用150℃无卤阻燃光伏电缆辐照绝缘料（因为最高温度为120℃，必须高于它），是以无卤无毒改性聚烯烃树脂为主要原料，加入无卤无毒阻燃剂、热稳定剂、消烟剂、防霉剂等助剂，不含卤素（欧洲特别强调）、重金属、磷元素。

且符合ROHS，浸水后绝缘电阻变化小。

下表为典型结构：

截面mm2

导电线芯

绝缘

护套

根数/直径mm

标称厚度mm

外径mm

标称厚度mm

外径mm

2.5

51/0.254

0.78

3.60

1.10

5.80

4.0

56/0.300

0.84

4.20

1.10

6.40

6.0

84/0.300

0.90

4.90

1.20

7.30

10.0

84/0.400

0.90

5.90

1.20

8.30

16.0

126/0.400

1.00

7.00

1.30

9.60

3、印字

内容为“2Pfg1169PV1-F1×4.0mm2天津六〇九电缆有限公司”，两组印字间距（前一个字符串最后一个字符至后一个字符串第一个字符之间距离）不大于550mm。

4、载流量

4.0mm2电缆载流量：

（环境温度：

60℃，导体最高温度：

120℃）

单根电缆对空气：

55A；

单根电缆在物体表面：

52A；

多根电缆整体在物体表面：

44A。

不同环境温度下载流量的温度转化因数见下表：

不同环境温度下载流量的变化系数

环境温度（℃）

≤60

70

80

90

100

110

变化系数

1.00

0.91

0.82

0.71

0.58

0.41

5、电性能

5.1.直流电阻

成品电缆20℃时导电线芯直流电阻不大于5.09Ω/km。

5.2浸水电压试验

成品电缆（20m）在（20±5）℃水中浸入时间1h后经5min电压试验（交流6.5kV或直流15kV）不击穿。

5.3长期耐直流电压

样品长5m，放入（85±2）℃的含3%氯化钠（NaCl）的蒸馏水中（240±2）h，两端露出水面30cm。

线芯与水间加直流0.9kV电压（导电线芯接正极，水接负极）。

取出试样后进行浸水电压试验，试验电压为交流1kV，要求不击穿。

5.4绝缘电阻

成品电缆20℃时绝缘电阻不小于1014Ω·cm，

成品电缆90℃时绝缘电阻不小于1011Ω·cm。

5．5护套表面电阻

成品电缆护套表面电阻应不小于109Ω。

6、其他性能

6.1高温压力试验（GB/T2951.31-2008）

温度（140±3）℃，时间240min，k=0.6，压痕深度不超过绝缘与护套总厚度的50%。

并进行AC6.5kV、5min电压试验，要求不击穿。

6.2湿热试验

样品在温度90℃、相对湿度85%的环境下放置1000h，冷却至室温后与试验前相比，抗拉强度变化率≤-30%，断裂伸长率的变化率≤-30%。

6.3耐酸碱溶液试验（GB/T2951.21-2008）

两组样品分别浸于浓度为45g/L的草酸溶液和浓度为40g/L的氢氧化钠溶液中，温度为23℃，时间168h，与浸溶液前相比，抗拉强度变化率≤±30%，断裂伸长率≥100%。

6.4相容性试验

电缆整体经7×24h，（135±2）℃老化后，绝缘老化前后抗拉强度变化率≤±30%，断裂伸长率变化率≤±30%；护套老化前后抗拉强度变化率≤-30%，断裂伸长率变化率≤±30%。

6.5低温冲击试验（GB/T2951.14-2008中的8.5）

冷却温度-40℃，时间16h，落锤质量1000g，撞击块质量200g，下落高度100mm，表面不应有目力可见裂纹。

6.6低温弯曲试验（GB/T2951.14-2008中的8.2）

冷却温度（-40±2）℃，时间16h，试棒直径为电缆外径的4～5倍，绕3～4圈，试验后护套表面不应有目力可见裂纹。

6.7耐臭氧试验

试样长度20cm，干燥器皿内放置16h。

弯曲试验所用试棒直径为电缆外径的（2±0.1）倍，试验箱：

温度（40±2）℃，相对湿度（55±5）%，臭氧浓度（200±50）×10-6%，空气流量：

0.2～0.5倍试验箱容积/min。

样品放置试验箱72h，试验后护套表面不应有目力可见裂纹。

6.8耐气候性/紫外线试验

每个周期：

洒水18min，氙灯干燥102min，温度（65±3）℃，相对湿度65%，波长300～400nm条件下的最小功率：

（60±2）W/m2。

持续720h后进行室温下弯曲试验。

试棒直径为电缆外径的4～5倍，试验后护套表面不应有目力可见裂纹。

6.9动态穿透试验

室温条件下，切割速度1N/s，切割试验数：

4次，每次继续试验样品须向前挪动25mm，并顺时针旋转90°后进行。

记录弹簧钢针与铜线接触瞬间的穿透力F，所得均值≥150·Dn1/2N（4mm2截面Dn=2.5mm）

6.10耐凹痕

取3段样品，每段样品上相隔25mm，并旋转90°处共制作4个凹痕，凹痕深度0.05mm且与铜导线相互垂直。

3段样品分别置于-15℃、室温、+85℃试验箱内3h，然后在各自相应的试验箱内卷绕于芯轴上，芯轴直径为（3±0.3）倍电缆最小外径。

每个样品至少一个刻痕位于外侧。

进行AC0.3kV浸水电压试验不击穿。

6.11护套热收缩试验（GB/T2951.13-2008中的11）

样品切取长度L1=300mm，在120℃烘箱内放置1h后取出至室温冷却，重复5次这样的冷热循环，最后冷却至室温，要求样品热收缩率≤2%。

6.12垂直燃烧试验

成品电缆在（60±2）℃放置4h后，进行GB/T18380.12-2008规定的垂直燃烧试验。

6.13卤素含量试验

PH及导电率

样品置放：

16h，温度（21～25）℃，湿度（45～55）%。

试样二个，各（1000±5）mg，碎至0.1mg以下的微粒。

空气流量（0.0157·D2）l·h-1±10%，燃烧舟与烧炉加热有效区边缘之间距≥300mm，燃烧舟处的温度须≥935℃，离燃烧舟300m处（顺空气流动方向）温度须≥900℃。

试验样品所产生气体通过含有450ml（PH值6.5±1.0；导电率≤0.5μS/mm）蒸馏水的气体洗瓶收集，试验周期：

30min。

要求：

PH≥4.3；导电率≤10μS/mm。

Cl及Br含量

样品置放：

16h，温度（21～25）℃，湿度（45～55）%。

试样二个，各（500～1000）mg，碎至0.1mg。

空气流量（0.0157·D2）l·h-1±10%，样品被均匀加热40min至（800±10）℃，并保持20min。

试验样品所产生气体通过含有220ml/个0.1M氢氧化钠溶液的气体洗瓶吸取；将两个气体洗瓶的液体注入量瓶，同时应用蒸馏水清洗气体洗瓶及其附件并注入量瓶加至1000ml，冷却至室温后，用吸管将200ml被测溶液滴入量瓶中，加入浓硝酸4ml，20ml0.1M硝酸银，3ml硝基苯，然后搅拌至白色絮状物沉积；加入40%硫酸铵水溶液及几滴硝酸溶液予以完全混合，用磁性搅拌器搅拌，加入硫氢酸铵滴定溶液。

要求：

两个样品测试值的均值：

HCL≤0.5%；HBr≤0.5%；

每个样品测试值≤两个样品测试值的均值±10%。

F含量

25～30mg样品材料放入1L氧气容器中，滴2～3滴烷醇，加入5ml0.5M氢氧化钠溶液。

使样块燃尽，将残留物通过轻微的冲洗倒入50ml的量杯中。

将5ml缓冲液混合于样品溶液及冲洗液中，并达到标线。

绘制校准曲线，侧得样品溶液的氟浓度，通过计算获得样品中的氟百分比含量。

要求：

≤0.1%。

6.14绝缘、护套材料机械性能

老化前绝缘抗拉强度≥6.5N/mm2，断裂伸长率≥125%，护套抗拉强度≥8.0N/mm2，断裂伸长率≥125%。

（150±2）℃、7×24h老化后，绝缘及护套老化前后抗拉强度变化率≤-30%，绝缘及护套老化前后断裂伸长率变化率≤-30%。

6.15热延伸试验

20N/cm2负重下，样品经（200±3）℃、15min的热延伸试验后，绝缘及护套伸长率的中间值应不大于100%，试件从烘箱内取出冷却后标记线间距离的增加量的中间值对试件放入烘箱前该距离的百分比应不大于25%。

6.16热寿命

根据EN60216-1、EN60216-2阿列纽斯曲线进行，温度指数为120℃。

时间5000h。

绝缘及护套断裂伸长率保留率：

≥50%。

之后进行室温下弯曲试验。

试棒直径为电缆外径的2倍，试验后护套表面不应有目力可见裂纹。

要求寿命：

25年。

五动力电缆选型