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光伏系统直流干線(xiàn)電(diàn)缆特性及要求

2021-12-03 10:30:32 | 来自: 青岛汉河電(diàn)缆销售公司 | 浏览次数:

直流干線(xiàn)是光伏组件系统经汇流箱汇流后到逆变器的传输用(yòng)線(xiàn)。如果说逆变器是整个方阵系统的心脏,那么直流干線(xiàn)系统就是一条条主动脉。由于,直流干線(xiàn)系统采用(yòng)不接地方案,如果電(diàn)缆发生接地故障,将会给系统甚至设备带来相比交流大得多(duō)的危害,因此,光伏系统工程师对直流電(diàn)缆的认识,要比其他(tā)行业電(diàn)气工程师更為(wèi)谨慎。综合各种電(diàn)缆事故分(fēn)析,我们得出電(diàn)缆的接地故障占整个電(diàn)缆故障的90-95%。

  接地故障的主要原因有(yǒu)三种。第一,電(diàn)缆制造缺陷,為(wèi)非合格产品;第二,运行环境恶劣、自然老化、以及遭受外力破坏;第三,安装不规范,接線(xiàn)粗糙。接地故障的根本原因却只有(yǒu)一个---電(diàn)缆的绝缘材料。光伏電(diàn)站的直流干線(xiàn)运行环境比较恶劣。我國(guó)大型地面電(diàn)站一般都在西部,这些地方一般都是荒漠、盐碱地以及昼间温差大,鼠害也比较严重,环境也会非常潮湿。電(diàn)缆地埋敷设,電(diàn)缆沟的填挖要求比较高;分(fēn)布式電(diàn)站電(diàn)缆的运行环境也不比上述地面的要好,電(diàn)缆会承受很(hěn)高的温度,有(yǒu)技术人员测控,屋顶温度甚至能(néng)达到100-110℃的高温,電(diàn)缆的防火阻燃要求,以及高温对電(diàn)缆的绝缘击穿電(diàn)压影响很(hěn)大。因此,光伏電(diàn)站直流干線(xiàn)電(diàn)缆的选型设计要考虑以下几点:  1、 電(diàn)缆的绝缘性能(néng)

  2、 電(diàn)缆的防潮、防寒以及耐候性

  3、 電(diàn)缆的耐热阻燃性能(néng)

  4、 電(diàn)缆的敷设方式

  5、 電(diàn)缆的导體(tǐ)材料(铜芯、铝合金芯、铝芯)

  6、 電(diàn)缆的截面规格  目前,我國(guó)光伏電(diàn)站的直流干線(xiàn)電(diàn)缆,大多(duō)采用(yòng)一般低压交流電(diàn)缆来代替,常用(yòng)型号為(wèi)ZR-YJV22 0.6/1kv、ZRYJY23 0.6/1kv,電(diàn)缆大多(duō)数為(wèi)铜芯電(diàn)缆,也有(yǒu)些電(diàn)站逐步开始采用(yòng)铝合金导體(tǐ)的電(diàn)缆,但電(diàn)缆的绝缘材料基本还是按1kv低压電(diàn)缆的标准生产。也就是说,我们的光伏系统工程师对直流電(diàn)缆厉害关系有(yǒu)认识,但对電(diàn)缆的技术方案并没有(yǒu)过多(duō)重视。

  直流電(diàn)缆的绝缘特性  1, 交流電(diàn)缆的场强应力分(fēn)布是均衡的,電(diàn)缆绝缘材料着重的是電(diàn)介质常数,電(diàn)介质是不受温度影响的;而直流電(diàn)缆的应力分(fēn)布是電(diàn)缆绝内层為(wèi)最大,受電(diàn)缆绝缘材料的電(diàn)阻系数影响,绝缘材料有(yǒu)负温度系数现象,即温度增高,電(diàn)阻变小(xiǎo);電(diàn)缆在运行时,線(xiàn)芯损耗会使温度升高,電(diàn)缆的绝缘材料的電(diàn)阻系数会随之变化,也将导致绝缘层的電(diàn)场应力随之变化,也就是说,同样厚度的绝缘层,由于温度升高,其击穿電(diàn)压随之变小(xiǎo)。对于一些分(fēn)布式電(diàn)站的直流干線(xiàn),由于环境温度的高低变化,電(diàn)缆的绝缘材料老化的速度比地埋敷设的電(diàn)缆大得多(duō),这点尤其应得到注意。

2, 電(diàn)缆绝缘层生产过程中,不可(kě)避免地会溶入一些杂质,它们具有(yǒu)相对较小(xiǎo)的绝缘電(diàn)阻率,沿绝缘层径向分(fēn)布是不均匀的,这样也将导致不同部位的體(tǐ)积電(diàn)阻率不同,在直流電(diàn)压下,電(diàn)缆绝缘层的電(diàn)场也会不同,这样,绝缘體(tǐ)积電(diàn)阻率最小(xiǎo)处会老化更快,成為(wèi)最先被击穿的隐患点。而交流電(diàn)缆则不会有(yǒu)这种现象。通俗地说,交流電(diàn)缆的材料受应力冲击是整體(tǐ)的均衡的,而直流電(diàn)缆绝缘应力总是在最弱处冲击最大。所以,電(diàn)缆制造环节中的交直流電(diàn)缆应该有(yǒu)不同管理(lǐ)和标准。

  3, 交联聚乙烯绝缘的電(diàn)缆在交流電(diàn)缆中已经广泛使用(yòng),它具有(yǒu)非常优良的介质性能(néng)和物(wù)理(lǐ)性能(néng),性价比非常高,但作為(wèi)直流電(diàn)缆,其有(yǒu)一个很(hěn)难解决的空间電(diàn)荷问题,这点在高压直流電(diàn)缆中备受重视。聚合物(wù)作直流電(diàn)缆绝缘时,绝缘层中有(yǒu)大量的局部陷阱,造成绝缘内部空间電(diàn)荷集聚,空间電(diàn)荷对绝缘材料的影响,主要體(tǐ)现在電(diàn)场畸变效应和非電(diàn)场畸变效应两个方面,这两种影响对绝缘材料的危害很(hěn)大。所谓空间電(diàn)荷,是指宏观物(wù)质的一个结构单元中超过電(diàn)中性的那部分(fēn)電(diàn)荷,在固體(tǐ)中,正或负空间電(diàn)荷被束缚于某种局域能(néng)级而以束缚极化子态的形式提供极化效应。所谓空间電(diàn)荷极化,就是当在電(diàn)介质中含有(yǒu)自由离子时,由于离子移动,在正電(diàn)极一侧的界面上积累负离子,在负電(diàn)极一侧的界面上积累正离子过程。在交流電(diàn)场中,材料正负電(diàn)荷的迁移无法跟上工频電(diàn)场的快速变化,因此不会产生空间電(diàn)荷效应;而直流電(diàn)场中,電(diàn)场按電(diàn)阻率大小(xiǎo)分(fēn)布,将形成空间電(diàn)荷并影响電(diàn)场分(fēn)布,聚乙烯绝缘中有(yǒu)大量的局部态,空间電(diàn)荷效应特别严重。交联聚乙烯绝缘层是化學(xué)交联而成,是整體(tǐ)型交联结构,属于非极性高聚物(wù),从電(diàn)缆整个结构上看,電(diàn)缆本身就像一个较大的電(diàn)容器,直流输電(diàn)停止后,相当于已将一个電(diàn)容器充電(diàn)完成,虽然导體(tǐ)線(xiàn)芯有(yǒu)接地处理(lǐ),但是,没能(néng)有(yǒu)效进行放電(diàn),大量的直流電(diàn)能(néng)仍然存在于電(diàn)缆中,也就是所谓的空间電(diàn)荷,这些空间電(diàn)荷不会像交流電(diàn)力電(diàn)缆那样随介质损耗而消耗掉,而是在電(diàn)缆缺陷处富集;交联聚乙烯绝缘電(diàn)缆,随着使用(yòng)时间的延長(cháng)或频繁断停以及電(diàn)流强弱变化而聚集越来越多(duō)的空间電(diàn)荷,加快绝缘层老化速度,从而影响使用(yòng)寿命。

  所以,直流電(diàn)缆的绝缘性能(néng)和交流電(diàn)缆差别还是很(hěn)大。