DB41T 938-2014 道路视频监控设施光伏发电系统设计与施工技术要求.docx

河南省地方标准公共服务平台DB41河南省地方标准DB 41/T 9382014道路视频监控设施光伏发电系统设计与施工技术要求2014 - 06 - 30 发布2014 - 08 - 30 实施河南省质量技术监督局发 布河南省地方标准公共服务平台DB41/T 9382014前言本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。本标准由河南高速公路发展有限责任公司提出。本标准起草单位：河南高速公路发展有限责任公司、交通运输部公路科学研究院、北京交通大学、北京建欣业机电工程技术有限公司。本标准主要起草人：余曙光、赵瑞军、姚建忠、韩文元、赵建东、牛永年、张理祥。本标准参加起草人：牛建强、盛勇、潘珍亮、董延颖、朱传征、陈玉梅、杨勇、邓艳红、林强、康蕾、史圣、王会敏、马钦、孟骁勇、蒋青林、刘文辉、郭敬东、江帆、张凯、李岩、朱登浩、贺龙飞、程仁德、岳彩光、马晓明、郭九鹭、王蕾。I方标准公共服务平台省河南地DB41/T 9382014目次前言 . III1 范围 . 12 规范性引用文件 . 13 一般规定 . 14 应用环境条件 . 14.1 日照条件 . 14.2 地形条件 . 24.3 降水条件 . 24.4 温度条件 . 25 系统基本技术要求 . 25.1 负载功率与供电方式 . 25.2 光伏电池阵列 . 25.3 蓄电池组 . 25.4 充放电控制器 . 26 系统设计目标与参数 . 36.1系统设计目标参数 . 36.2系统设计参数确定 . 37 系统理论计算 . 47.1环境设计参数确定 . 47.2产品设计参数确定 . 58系统设计 . 58.1 设计文件 . 58.2 设计过程 . 58.3 路段监控中心功能设计 . 68.4 系统设计图 . 69 系统施工及工艺 . 69.1 施工前设备器材检验要求的检查 . 69.2 光伏电池组件的布置要求 . 69.3 光伏电池组件的安装要求 . 79.4 地面混凝土基座要求 . 79.5 支架的安装 . 89.6 防雷设计要求 . 89.7 电缆敷设与连接施工工艺 . 89.8 蓄电池安装与施工工艺 . 8II河南省地方标准公共服务平台DB41/T 93820149.9摄像机控制箱安装与施工工艺 . 99.10系统防护措施与工艺要求 . 910 工程验收 . 910.1竣工技术文件 . 910.2验收项目及内容 . 10附录A（资料性附录）产品参数计算 . 12附录B（资料性附录）道路视频监控设施光伏发电系统设计图 . 19附录C（资料性附录）蓄电池防水设计 . 29参考文献 . 31III南省地方标准公共服务平河台全年日照2000 h2600h，年均日照率为4555，年太阳辐射总量110125kCalcm ，三级太DB41/T 9382014道路视频监控设施光伏发电系统设计与施工要求1范围本标准规定了道路视频监控设施光伏发电系统(以下简称“系统”)应用环境条件、系统构成、组成部件性能、系统关键参数理论计算、系统设计、系统施工要求。本标准适用于高速公路视频监控设施光伏发电系统的设计与施工。其他道路也可参照执行。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 9535-1998 地面用晶体硅光伏组件 设计鉴定和定型GB/T22473-2008 储能用铅酸蓄电池标准GB 50168-2006电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范GB/T 29195-2012 地面用晶体硅太阳电池总规范YD/T 1360-2005通信用阀控式密封胶体蓄电池QX/T 190-2013高速公路设施防雷设计规范3一般规定3.1系统设计应根据所在地的光照、市电供电电源条件、地理与气象环境条件、工程近期建设和远期发展等因素，进行多方案技术经济综合比较后按以下方案确定：a)当太阳能应用条件和市电供电条件均满足道路视频监控系统设计需求时，遵循经济、适用、环保、安全、节能等原则，综合比较市电供电方式与光伏供电方式；b)当采用市电供电存在距离长、成本高、损耗大、施工难等困难时，宜采用光伏供电方式。3.2系统应采用技术成熟、安全可靠、通过质量认证的设备，光伏供电系统部分应能保证设备、人身的安全，满足设备对供电的要求，并采用新技术、新材料、新工艺。3.3道路视频监控设施光伏发电系统的设计与工程施工质量验收应符合本标准。4应用环境条件4.1日照条件2阳能资源地区中光能资源较丰富的区域。4.2地形条件4.2.1在山地、丘陵地区进行光伏电池组件功率设计时，应考虑日照条件的遮荫因素。1河南省地方标准公共服务平台DB41/T 93820144.2.2在平原和盆地地区进行光伏电池组件功率设计时，可忽略日照条件的遮荫因素。4.3降水条件全年月平均降水在 10d 以下，连续阴雨天数可取 5d，极限条件不超过 10d。4.4温度条件设备极限环境温度在-2050之间。5系统基本技术要求5.1负载功率与供电方式5.1.1负载功率和连续阴天数是系统运行效率最为关键因素，经试验研究，宜将摄像机功率控制在 35W以下、视频/数字传输设备功率控制在 10W 以下。5.1.2系统中各负载设施宜采用直流供电，系统工作电压可选择 12Vdc 或 24Vdc。5.1.3光伏电池阵列、蓄电池组、充放电控制器、负载的额定输出、输入电压应匹配。当负载输入电压相较于额定工作电压波动范围不大于±20%时，负载设施应能正常工作。5.2光伏电池阵列5.2.1系统的光伏电池阵列宜选用单晶体硅电池。单晶体硅光伏电池的性能要求应符合 GB/T 29195和 GB/T 9535 的规定。5.2.2光伏电池阵列由一个或多个光伏电池组件构成。如果组件不止一个，各组件的电流特性和电压特性应基本一致。5.2.3依据当地的太阳能辐射参数和负载特性，确定光伏电池阵列的总功率，依据所设计系统电压和电流要求，确定光伏电池阵列串并联的组件数量。5.2.4光伏电池组件安装最佳倾角范围为 40°43°，正南向安装。5.2.5光伏电池组件安装方式应遵循安全、简洁原则。5.2.6支架支撑光伏电池组件，能承受光伏电池组件重量，并承受设计风速。5.3蓄电池组5.3.1在工作温度低于-20环境宜选用密封免维护阀控胶体电池。在工作温度高于-20，可选用密封免维护阀控铅酸蓄电池或密封免维护阀控胶体电池。5.3.2铅酸蓄电池的性能应符合 GB/T22473-2008 的规定。5.3.3胶体蓄电池的性能应符合 YD/T 1360-2005 的规定。5.3.4蓄电池组应采取地埋措施，蓄电池裸露金属电极和导线连接线均应采取防腐处理。5.3.5蓄电池组电源线应满足大电流充电要求，充电接口位置应便于维护人员操作，且具备短路保护措施。5.4充放电控制器5.4.1控制器应能采集光伏供电系统的状态，包括蓄电池电压、充电电流、放电电流等，以及具备显示蓄电池充满、欠压、过放截止等状态指示功能。5.4.2控制器应具备温度补偿功能。2序号设计参数序号设计参数1蓄电池工作电压11光伏电池组件放置形式2蓄电池容量12光伏电池组件安装方式3蓄电池类型13充放电控制器额定电流4蓄电池数量及规格14充放电控制器主要功能5蓄电池安装方式15充放电控制器安装方式6蓄电池应急充电方式16负载种类7光伏电池组件额定电压17负载功耗8光伏电池组件峰值功率18负载供电模式9光伏电池组件类型19负载连续工作时间10光伏电池组件数量及规格参数类别参数名称影响目标日照条件日平均辐照时间光伏电池组件功率光伏电池阵列最佳倾角光伏电池组件放置形式地形条件道路遮荫状况光伏电池组件安装形式光伏电池组件功率道路走向光伏电池组件放置形式与景观服共公准务地南河省方标平台DB41/T 93820145.4.3控制器应具备通信接口，能接受监控中心发送的命令，能根据协议将光伏供电系统状态数据上传至监控中心相应管理计算机。5.4.4充放电控制器应具有的保护功能：蓄电池过充保护和过放保护；负载短路保护；负载、光伏电池阵列或蓄电池极性反接保护；防雷保护；防止蓄电池通过充放电控制器向光伏电池阵列反向放电等。6系统设计目标与参数6.1系统设计目标参数道路视频监控设施光伏发电系统设计目标参数如表1所示。表1系统设计目标参数6.2系统设计参数确定6.2.1系统设计参数分类系统设计参数分为环境设计参数和产品设计参数两类。6.2.2环境设计参数环境设计参数包括日照、地形、降水、温度等条件。环境设计参数与设计目标关系见表2。表2环境设计参数3参数类别参数名称影响目标负载（摄像机、视频/数字传输设备）负载工作电压光伏电池阵列工作电压蓄电池工作电压充放电控制器额定电压负载功耗光伏电池阵列功率蓄电池容量充放电控制器额定电流光伏电池阵列不同种类光伏电池组件发电效率与工作特性光伏电池组件类型光伏电池组件数量与规格蓄电池不同种类蓄电池的充放电效率蓄电池类型蓄电池数量与规格放电深度蓄电池容量高、低温工作性能蓄电池安装方式参数类别参数名称影响目标降水条件最长连续阴雨天数蓄电池容量蓄电池组二次充满天数光伏电池阵列功率降雨量与季节分布蓄电池安装方式充放电控制器安装方式温度条件月平均气温与季节分布充放电控制器性能温度参数极限高、低温蓄电池安装方式充放电控制器参数服务河南省地方标准公共平台DB41/T 9382014表 2 环境设计参数（续）6.2.3产品设计参数产品设计参数与设计目标关系见表3。表3产品设计参数7系统理论计算7.1环境设计参数确定系统环境设计参数见表4。4参数类别参数名称参数设置负载摄像机工作电压24Vdc/12Vdc摄像机总功耗35w摄像机云台日工作总时长1h视频/数字传输设备工作电压24Vdc视频/数字传输设备功耗10w光伏电池阵列单晶硅太阳电池组件蓄电池胶体蓄电池蓄电池采取地埋方式充放电控制器额定工作电压12Vdc/24Vdc过充电压14.4Vdc/28.8 Vdc过放电压10.8Vdc/21.6Vdc参数类别参数名称参数设置日照条件日平均辐照时间4.1h光伏电池组件最佳倾角范围在 40°43°之间光伏电池组件放置形式正南方向地形条件道路遮荫状况丘陵地带，不可以忽略日照条件的遮荫因素降水条件最长连续阴雨天数5d蓄电池组二次充满天数7d降雨量与季节分布应注意夏季防潮,冬季防尘温度条件极限高、低温-2050共服河南省地方标准公务平台DB41/T 9382014表4环境设计参数表7.2产品设计参数确定系统产品设计参数见表5。表5产品设计参数表产品参数计算过程参见附录A。8系统设计8.1设计文件系统设计文件应包括系统设计方法、计算过程、计算结果、施工图文件、系统施工和养护措施等。8.2设计过程8.2.1地理和气候环境条件分析，包括沿线日照条件、地形条件、降水情况、极限温度等。5河南省地方标准公共服务平台DB41/T 93820148.2.2负载功耗和工作电压确定，包括摄像机、视频/数字传输设备等负载的实际功耗和工作电压，以及其对系统整体供电效率的要求。8.2.3光伏电池阵列计算与选型设计，包括光伏电池组件选型，计算光伏电池阵列功率；设计光伏电池阵列工作电压、光伏电池组件数量与规格、光伏电池组件的安装方式等。8.2.4蓄电池组容量计算与设计，包括选择蓄电池类型；计算蓄电池容量；确定蓄电池工作电压、蓄电池数量与规格；设计蓄电池安装方式、蓄电池的低温保护措施。8.2.5充放电控制器设计，包括控制器的充电电流、放电电流；过充保护、过放保护、温度补偿、充电接口、数据通信接口等。8.3路段监控中心功能设计8.3.1总要求系统应在路段监控中心设置系统管理计算机，该计算机接入监控中心计算机网络，通过通信传输网与道路视频监控设施光伏发电系统相连，并能实现对道路系统的遥测和遥信。8.3.2遥测功能路段监控中心系统管理计算机应能对光伏发电系统的充电电流、充电安时、蓄电池组当前电压、放电安时、直流负载工作电压、工作电流及其他参数等进行远程监测，并具有记录、存储、打印、查询等功能。8.3.3遥信功能路段监控中心系统管理计算机应能对光伏发电系统的充电、浮充、正常放电、过充、过充恢复、过放、过放恢复，及故障等状态进行判断与显示。8.4系统设计图系统设计图应包括：系统构成图、摄像机控制箱接线图、摄像机立柱基础设计图、光伏电组件列安装图、蓄电池安装及基础图等。各种设计图参见附录B。9系统施工及工艺9.1施工前设备器材检验要求的检查9.1.1开工前应对到达施工现场的设备和材料进行数量清点和外观检查。9.1.2设备材料的规格应符合设计要求，不得在工程中使用未经鉴定和不合格的设备器材。9.1.3对设备进行开箱检查其合格证说明书、测试记录、附件、备件等均应齐全。9.1.4按设计要求检查光伏电池组件、蓄电池、充放电控制器、摄像机、视频/数字传输设备、电源连接线等设备的型号规格、数量和完好程度，应无漏气漏水裂缝等损坏现象。9.2光伏电池组件的布置要求9.2.1应布置在能充分接受阳光、不受其他物遮挡的开阔场所；山丘地带不可忽略日照条件的遮荫因素。9.2.2当光伏电池组件按上下分排安装时，应避免互相遮挡阳光，应能保证全年每天上午 9 点到下午3 点光伏电池之间无阴影遮挡。9.2.3应设置确保行车安全的空间，且非工作人员不易靠近、触及的场所。6河南省地方标准公共服务平台a)天气晴朗，应用照度计等仪器测量太阳总辐照度不低于 700mW/cm ，且测试周期内辐照不稳定DB41/T 93820149.2.4应安装在金属支架上，各金属构件、连接螺栓、螺母应有牢固的防锈镀层，并应加强防盗措施。9.2.5光伏电池支架与摄像机立杆应紧固连接，应有足够的机械强度及抗风能力，应能承受当地历史最大风载要求。9.2.6平原地区光伏电池组件应面向正南安装。支架安装倾角宜为 40°43°。山区应根据道路走向与山体位置关系确定安装方向。9.3光伏电池组件的安装要求9.3.1检查安装组件前应根据组件参数对每个光伏电池组件进行检查，其开路电压、短路电流等参数值应符合产品出厂指标。9.3.2光伏电池组件安装9.3.2.1安装组件时应轻拿轻放，防止硬物刮伤和撞击表面玻璃。9.3.2.2组件在支架上的安装位置和排列方式应符合施工图设计规定。9.3.2.3组件固定面与支架表面不相吻合时，应用金属垫片垫平后，方可紧固连接螺栓，严禁用紧拧连接螺栓方法使其吻合。9.3.2.4组件与支架的连接螺栓应全部拧紧，并按施工图要求做好防松措施。9.3.3接线9.3.3.1导线规格应符合施工图设计规定，应选用不同颜色导线作为正极（红）、负极（蓝）和串联连接线。组件间连接线应固定或绑扎在支架上，并留有适当余量。9.3.3.2光伏电池组件接线盒出口处的连接线应向下弯曲，防止雨水流入接线盒。9.3.3.3接线及检测完毕，应盖上并锁紧所有接线盒盒盖。9.3.3.4光伏电池组件的输出端应有明显的编号和极性标志。9.3.4光伏电池阵列测试9.3.4.1测试条件测试条件如下：2度不应大于 1%；b)被测光伏电池阵列表面应清洁。9.3.4.2技术参数测试及要求技术参数测试及要求如下：a)光伏电池阵列的开路电压、短路电流等参数值应符合施工图设计规定；b)光伏电池阵列实测最大输出功率不应低于各组件最大输出功率总和的 90%。9.4地面混凝土基座要求9.4.1混凝土基座离地面高度基座强度和水平度偏差应符合施工图设计规定。9.4.2地脚螺栓的规格埋设尺寸应符合施工图设计规定。9.4.3用 C25 水泥埋设的地脚螺栓须养护 5d 以上方可安装立杆。7河南省地方标准公共服务平台DB41/T 93820149.5支架的安装9.5.1 支架的方位和倾角应符合设计要求。9.5.2 固定光伏电池组件的支架表面应平整。9.5.3 安装光伏电池组件前，支架上所有连接螺栓应加防松垫片。9.5.4 支架安装完毕后对安装过程中受到损坏的漆膜应进行补涂。9.6防雷设计要求应符合QX/T 190-2013中5.2.1.4、5.3.3和5.3.4的要求。9.7电缆敷设与连接施工工艺9.7.1电缆敷设9.7.1.1光伏电池组件电缆和蓄电池组电缆的规格和敷设路由应符合施工图设计规定。9.7.1.2蓄电池电缆及蓄电池串并联连接件的规格，应满足大电流应急充电要求。9.7.1.3电缆正负极两端应有统一正极（红）、负极（蓝）标志，安装后的电缆剖头处必须用胶带和护套封扎。9.7.2电缆与摄像机控制箱的连接9.7.2.1光伏电池组件电缆、蓄电池组电缆与控制箱连接前，应先将控制箱中相关开关或熔断器断开，并按先接蓄电池后接光伏电池的顺序进行操作。9.7.2.2光伏电池电缆、蓄电池电缆、负载电缆两端应加装铜接头，铜接头规格应与导线线径相匹配；导线接头与设备接触部分应平整洁净，接触处应涂覆中性凡士林，并安装平直端正螺栓紧固。9.7.2.3电缆与控制箱接线端子连接时，不应使端子受机械应力；电缆连接后应将接头处电缆牢靠固定在控制箱的导线卡上。9.7.3通电检查9.7.3.1电缆的线间绝缘电阻、线对地绝缘电阻，应在相对湿度不大于 80%时，用 500V 兆欧表测量绝缘电阻应大于 1M。9.7.3.2各电缆的电压降应符合设计规定。9.8蓄电池安装与施工工艺9.8.1安装前逐个测量蓄电池的电压，应符合产品要求。9.8.2蓄电池组装入地埋箱，采用地埋方式工作，做好排水措施。9.8.3蓄电池地埋箱应采用玻璃钢材质，箱体应能防雨水流入，在箱体侧边上部只开设一个穿线孔，满足电缆进线和蓄电池析气要求，尺寸规格应符合施工图设计要求。9.8.4蓄电池地埋箱应埋到冻土层下，地埋箱盖距地面应不小于 70cm。9.8.5蓄电池装入地埋箱箱体后，蓄电池与箱体四周及上方应留有间隙，间隙应不小于 5mm。9.8.6各蓄电池采用连接件进行串并联连接时，应连接牢固，连接件与电极均应涂覆中性凡士林。9.8.7蓄电池地埋箱箱体穿孔密封设计参见附录 C 中图 C.1，蓄电池电缆和析气导管均套穿同一 PVC软管,PVC 管从摄像机控制箱引出，从立杆进入地埋箱穿线孔前，预先向下打弯，以防沿 PVC 管流下的水进入箱体。9.8.8PVC 管套接塑料防水密封接头与地埋箱穿线孔紧密结合参见附录 C 中图 C.1 所示，塑料防水密封接头与箱体内外连接处均涂覆玻璃胶或环氧树脂等材料进行密封防水处理。8河南省地方标准公共服务平台9.8.10.3蓄电池与控制器的链接导线的横截面积应大于 8mm ，确保 30A 大电流充电要求。DB41/T 93820149.8.9地埋箱箱盖与箱体的连接可采用附录 C 中图 C.2 的“Y”型结构设计，箱盖内侧与箱体紧密接触，箱盖外侧与箱体连接处四周涂覆石蜡或环氧树脂进行密封防水处理；也可视工程情况，定制防水型地埋箱、无接线柱蓄电池。9.8.10蓄电池应急充电9.8.10.1蓄电池应急充电及定时均充，宜配置一套由 3kW5kW 的移动式柴油发电机或车载 5kW 单相发电机、快速充电装置组成的充电设备。当蓄电池应急充电电流小于或等于充放电控制器充电电流时，可将充电机正负极替换光伏阵列正负极，进行应急充电。9.8.10.2当蓄电池应急充电电流大于充放电控制器充电电流时，将负载、光伏阵列、蓄电池电缆都脱离充放电控制器，可将充电机正负极直接接蓄电池电缆正负极，进行应急充电。29.9摄像机控制箱安装与施工工艺9.9.1控制箱内设备安装9.9.1.1控制箱内设备安装位置应符合施工图设计规定。9.9.1.2控制箱应垂直牢靠固定在摄像机立杆上，抗震措施应符合设计要求。9.9.2通电试验9.9.2.1检查项目控制箱在通电试验前应检查以下项目：a)开关闸刀应转换灵活、接触紧密。b)熔丝容量规格应符合规定、标志准确。c)接线正确，无短路、虚焊等情况，设备及控制箱内布线对地绝缘电阻应符合厂家说明书规定。9.9.2.2充放电控制器通电试验步骤a)接上蓄电池组，然后接入光伏电池阵列，并测 试光伏电池阵列的充电浮充电压、充电电流、蓄电池电压等参数。b)接入负载，测量负载工作电压、工作电流。c)测试充放电控制器的充电、放电等功能。d)测试视频/数字传输设备以及控制箱其他设备的功能。9.10系统防护措施与工艺要求9.10.1 系统的防雷接地、工作接地、保护接地应采用联合接地方式时，应按设计规定严格检验和测试。9.10.2 接地装置的安装位置、接地体的埋设深度、接地体的尺寸和接地电阻应符合设计要求。9.10.3 避雷针的高度、防雷装置安装位置和各部件的连接应符合设计要求。9.10.4 设备安装的抗震措施应符合设计要求。10工程验收10.1竣工技术文件10.1.1工程竣工验收前，施工单位应组织整理竣工资料一式三份交建设单位。9河南省地方标准公共服务平台DB41/T 938201410.1.2 竣工技术文件应包括下列内容：a) 安装工程量总表；b) 工程说明；c) 测试记录；d) 竣工图纸；e) 竣工检验记录；f) 工程量变更单；g) 重大工程事故报告表；h) 已安装的设备明细表；i) 开工报告；j) 停工报告和复工通知；k) 验收证书；l) 其它。10.1.3 竣工技术文件应保证质量，做到外观整洁、内容齐全、数据准确、标记详细。10.2验收项目及内容10.2.1竣工验收应由监理单位、施工单位会同建设单位一起进行。10.2.2竣工验收检查下列项目：a)基座：1)混凝土基座和地脚螺栓规格；2)基座方位。b)支架：1)安装牢固程度；2)支架倾角。c)光伏电池阵列：1)电池布线；2)阵列最大输出功率；3)组件连接线规格；4)组件连接线及阵列输出电缆绑扎固定状况。d)电缆接线：1)电缆走向路由；2)线路电压降；3)线间或线对地绝缘电阻；4)电缆端头处理；5)电缆与摄像机控制箱连接情况。e)摄像机控制箱：1)安装位置和牢固程度；2)外部接线；3)通电试验。f)蓄电池：1)蓄电池的额定容量、蓄电池电缆与连接件是否连接紧固、蓄电池电极是否涂覆中性凡士林；2)地埋箱箱盖与箱体的密封情况；3)地埋箱穿线孔的密封情况。10河南省地方标准公共服务平台DB41/T 9382014g)系统防护1)接地系统位置和接地电阻；2)防雷接地装置各部件连接方法；3)避雷针的位置和高度；4)设备抗震措施。11省地方河南标准公共服务平台DB41/T 9382014A附 录A（资料性附录）产品参数计算A.1负载功耗计算A.1.1摄像机静态日耗电量摄像机静态日耗电量 Q1 按式（1）计算。Q1= I静max × 24 （1）式中：Q1静态日耗电量，单位为Ah；Q2 = I动max x1 Ah）（2）I静max 摄像机常温或低温状态下的最大静态工作电流，单位为A；24工作时间按24h计算。A.1.2摄像机云台动态日耗电量摄像机云台动态日耗电量 Q2 按式（2）计算。（式中：Q2摄像机云台动态日耗电量，单位为Ah；I动max 摄像机云台最大动态工作电流，单位为A；1工作时间按1h计算。A.1.3视频/数字传输设备日耗电量视频/数字传输设备日耗电量 Q3 按式（3）计算。Q3 =W光24Vdc（× 24 Ah）