【科普】光伏系统中 电缆选型为什么会影响发电量?

光伏系统安装之后,用户最关心就是发电量,因为它直接关系到用户的投资回报,影响发电量的因素很多,组件、逆变器、电缆的质量、安装朝向方位角、倾斜角度、灰尘、阴影遮挡、组件和逆变器配比系统方案、线路设计、施工、电网电压等等各种因素都有可能,本系列文章将根据实际案例一一探讨各种因素。

本文主要讨论电缆选型错误对发电量的影响

案例现场

【科普】光伏系统中 电缆选型为什么会影响发电量?
有一个光伏扶贫电站,装机容量是110kW,使用2台30kW逆变器和1台50kW逆变器,采用全额上网的方式,通过并网柜,接入变电站的低压端,并网后,安装方发现电站发电量偏低,联系到逆变器厂家,售后客服人员在现场检测,分别只开启一台逆变器,此时并网电压不高于440伏,3台机器均能正常运行,没有出现待机重连的现象,这说明逆变器本身是没有问题的。

逆变器没有任何问题,发电量偏低的主要原因是当3台逆变器电站同时工作功率增加时,电网电压也会随之升高,当达到国家标准所规定的最高限制时,启动保护机制,逆变器停机或者限额运行,造成发电量偏低。

为什么光伏输出功率增加时,电网电压会升高?虽然问题不是出在逆变器上,但逆变器厂家为了协助客户找出真正的原因,从线路上进行了仔细检查,经排查,组件、逆变器、开关设计选型都正常,问题出在逆变器到箱变这一段电缆上,电缆截面积达不到要求,未改进的线路如下图所示。

【科普】光伏系统中 电缆选型为什么会影响发电量?
逆变器交流侧线缆,应该使用交流电缆,50KW逆变器原来的4*6平方直流PV线缆,应该换成4*35平方铜线,两台30KW逆变器原来的4*6方直流PV线缆,应该换成4*16平方铜线。

【科普】光伏系统中 电缆选型为什么会影响发电量?
(表一 逆变器输出线缆线径选择参考对照表)

2个交流配电箱到交流并网柜的距离分别为30米和110米,使用的线缆都是4*50平方铝线,能达到要求。

变压器至电表箱并网点距离大约600米,电线杆上使用4*35mm²铝线,线径过细,成为该电站现象的根因所在,逆变器交流侧线缆整改后,问题继续存在。

在30℃时,铝的电阻率约p=2.8×10^-8,

则600米铝电缆,35mm²铝线600米电阻为

R=Lp/S=600×2.8×10^-8/(35×10^-6)=0.48欧姆。50mm²铝线100米R=Lp/S=100×2.8×10^-8/(50×10^-6)=0.056欧姆,加上其它电缆及开关的电阻,总值约 0.54欧姆.

在农村地区,各户距离较远,为了照顾远的地方,箱变端电网电压一般都比较高,在420V左右。逆变器是一个电流源,为了向电网输送电流,逆变器的输出电压要比箱变的电压高,逆变器的输出电压=电缆损耗电压+箱变电压。电缆损耗电压=电流*电阻。

【科普】光伏系统中 电缆选型为什么会影响发电量?
从上表可以看到,随着功率的增加,如果电缆不整改,逆变器的输出电压也会随之增加,如果要符合国家标准,必须到逆变器的电压降到460V以内,电缆损耗电压只有40V,经计算,110kW交流输出电缆如果大于700米,电缆面积必须要用120平方才可以。

电缆设计选型的原则

【科普】光伏系统中 电缆选型为什么会影响发电量?
1)电缆的耐压值要大于系统的最高电压。如380V输出的交流电缆,要选举450/750V的电缆。

2)光伏方阵内部和方阵之间的连接,选取的电缆额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的1.56倍。

3)交流负载的连接,选取的电缆额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的1.25倍。

4)考虑温度对电缆的性能的影响。温度越高,电缆的载流量就越少,电缆要尽量安装在通风散热的地方。

5)考虑电压降不要超过2%。

分布式光伏常用逆变器电缆选择:

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