光伏电站汇流箱简介.docx
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1、光伏电站汇流箱简介汇流箱的工作原理在太阳能光伏发电系统中,为了减少太阳能光伏电池阵列与逆变 器之间的连线,根据SJT 11127-1997光伏(PV)发电系统过电压保护 -导那么和GB/T18479-2001地面用光伏(PV)发电系统概述和导那么 以及光伏系统的特点,设计研制出了光伏防雷汇流箱。在光伏发电系 统中将20个光伏电池组件串联起来,组成一个光伏阵列,一个汇流 箱有8到16个光伏阵列组成,在汇流箱内汇流后,通过直流断路器 输出,送到直流配电柜,与光伏逆变器配套使用从而构成完整的光伏 发电系统,实现并网发电。1.1 汇流箱的工作特点1、可同时接入8到16路太阳能光伏阵列,每路电流最大可达
2、 10Ao2、配有太阳能光伏直流高压防雷器,具备防雷功能。3、采用专业直流断路器,额定绝缘电压值为DC1000V,额定电 流值为250A,平安可靠,熔断器额定电流为15A。5、具有工作状态指示,便于观察工作状况。6、装有耐高压的直流熔断器和断路器共两级平安保护装置。7、可以根据需要配置传感器及监控显示模块对每路的电流进行测量和监控,可以远程记录和显示运行状况,无须到现场。 用户主线、开关柜等。电力电缆产品主要用在发、配、输、变、供电线路中的强电电能传输,通 过的电流大(几十安至几千安)、电压高(220V至500kV及以上)。2. 2. 4通讯电缆及光纤随着近二十多年来,通讯行业的飞速开展,产品
3、也有惊人的开展 速度。从过去的简单的 电报线缆开展到几千对的话缆、同轴缆、 光缆、数据电缆,甚至组合通讯缆等。该类产品结构尺寸通常较小而 均匀,制造精度要求高。柔性防火电缆1、防火性能优异,耐火等级不仅满足国际GB12666.6A类950c 90min还可满足英国BS6387T994中规定A级650 3hB级750 3h C级950 3h要求同时在燃烧中还能耐受水喷与机械撞击。2、连续长度长不管是单芯还是多芯电缆其长度能满足供电长度 需要,极限长度可达2000m。3、截面大单芯电缆截面可达1000mm2多芯电缆截面可达240mm2。4、具有柔性,电缆可以盘在电缆盘上,其弯曲半径三20D, D为
4、 电缆外径。5、燃烧时无烟无毒,绝缘采用无机材料“不燃烧体”,燃烧时不 会产生任何有害气体,更不会发生二次污染,称得上是环保绿色产品。6、截面能力过大,电缆不仅截面流量大而且具有较大的过载能 力。根据布线要求通常电缆外表温度W70?假设布线不可触摸?也不与 可燃建筑材料相接触时?电缆护套温度可达105。过载时防火电缆允许的工作温度可达250o7、耐腐蚀,有机绝缘耐火电缆有时需穿塑料管或铁管,塑料很 容易老化变脆,铁管易锈蚀;防火电缆是铜护套不须穿管,铜护套耐 腐蚀性好。8、无电磁干扰,防火电缆与信号、控制等电线电缆在同一竖井 中敷设时.防火电缆在铜护套的屏蔽下.不会对信号?控制电线电缆传 输的
5、信息产生干扰。9、平安性好,防火电缆除了在火焰中正常供电,起动灭火设备, 减少火灾损失。同时对人身平安也特别可靠,其铜护套是良导体,是 最好的接地线,且连续到电缆全长,大大提高了接地保护灵敏度与可 靠性。10、使用寿命长,无机绝缘材料,耐高温,且不易老化,他的寿 命比有机绝缘电缆提高许多倍?,在正常工作状态下,其寿命可以与建 筑物等同。11、柔性防火电缆的运输和安装包括安装。新产品电线电缆的衍生/新产品主要是因应用场合、应用要求不同及装 备的方便性和降低装备本钱等的要求,而采用新材料、特殊材料、或 改变产品结构、或提高工艺要求、或将不同品种的产品进行组合而产 生。采用不同材料如:阻燃线缆、低烟
6、无卤/低烟低卤线缆、防白蚁、防老鼠线缆、耐油/耐寒/耐温线缆等。改变产品结构如:耐火电缆等提高工艺要求如:医用线缆等组合产品如:OPGW等方便安装和降低装备本钱如:预制分支电缆等。2.3电缆选择技巧2. 3. 1 一般原那么电缆的额定电压等于或大于所在网络的额定电压,电缆的最高 工作电压不得超过其额定电压的15%。除在要移动或振动剧烈的场所 采用铜心电缆外,一般情况下采用铝心电缆。敷设在电缆构筑物内的 电缆宜采用裸铠装电缆或铝包裸塑料护套电缆。直埋电缆采用带护层 的铠装电缆或铝包裸塑料护套电缆。移动机械选用重型橡套电缆。有 腐蚀性的土壤一般不采用直埋,否那么应采用特殊的防腐层电缆。在有腐蚀性介
7、质的场所,应采相应的电缆护套。垂直或高差较大处敷设电缆,应采用不滴流电缆。环境温度超过40时不宜采用橡皮绝缘电 缆。截面校验1、按电压选择电缆:按照上述的一般原那么中的第一条进行选择。2、按经济电流密度选择电缆截面:计算方法与导线截面的计算 方法一样。3、按照线路最大长期负载电流校验电缆截面luxNIzmax式中:lux电缆的允许负载电流(A);Izmax电缆中长期通过的最大负载电流(A)o我们在平时的工作中最长用的就是这种选择方法,通常是先求出 线路的工作电流,再按照线路最大的工作电流不应该大于电缆的允许 载流量。电缆允许的长期工作电流见表一。我们在实际工作中经常会遇到这种情况,由于负荷的增
8、加,负载 电流增大,原有电缆载流量缺乏,过流运行,为了增加容量,考虑到 原有电缆运行正常,要重新敷设电缆施工难度大而且不经济,我们常 采用双并、甚至三并的做法。在并用电缆的选择上很多人认为只要在 满足载流量要求的前提下电缆截面越小越经济,越合理,实际究竟是 不是这样呢。2006年1月3日1#变压器至配电室主电缆爆,原185mm的四心 铝心电缆2根爆了一根,工区为了及时恢复供电,将另一根好的电缆 保存,并了两根120nlm的四心铝心电缆进行供电。在运行了 10个月 后2006年11月15日主电缆再次爆裂,经检查发现,185mm的电缆 爆引发了此次事故。为什么会发生此次事故呢,按照表一我们可以得
9、出三根电缆并用得平安载流量是668A,使用钳型电流表测得生活区 得的最大负载电流只有500A,按照luxNIzmax的原那么,这样运行应 该是平安可靠的。但是,我们忽略了电缆是有电阻的,因为多并电缆 连接时,连接处存在接触电阻不同,而此接触电阻又往往与电缆本身 的电阻可比较,其结果会造成多并电缆的电流分配不平衡,多并电缆 的电流分配,是与电缆的阻抗有关的。铜线界面粗略计算:S=IL/54.4U (S导线截面积平法毫米)铝线界面粗略计算:S=IL/34U(1)电阻计算电缆的直流标准电阻可以按照下式进行计算:R20= P 20 (1+K1) (1+K2) /II/4XdnX10式中:R20电缆在2
10、0时的支流标准电阻(Q/krn)P 20导线的电阻率(20时)(Q*mm/kni)d每根心线的直径(mm)n心线数;K1心线扭绞率,约0. 02-0. 03;K2多心电缆是的扭绞率,约。任一温度下每千米长电缆实际交流电阻为:Rl=R20 (1+al) (1+K3)式中:al电阻在时的温度系数;K3计及肌肤效应及临近效应的系数,截面积为250mm以下时 为 0.01;为00 mm 时为 0.23-0. 26。(2)电容计算C=0. 056N e s/G式中:C电缆的电容(uF/km)e s相对介电系数(标准为3. 5-3. 7)N多心电缆的心数;G形状系数。(3)电感计算配电用的地下电缆,当导体
11、截面为圆形时,且忽略铠装及铅包损 失时,每根电缆的电感计算方法与导线相同。L=0. 4605 log Dj/r+0. 05uLN=0. 4605 log DN/rN式中:L每根相线的电感(mH/km)LN中性线的电感(mH/km);DN相线与中性线间的几何距离(cm);rN中性线的半径(cm);DAN、DBN、DCN各相线对中性线间的中心距离(cm)。(4)例证测得工区2#生活变负荷电流为330A,现有电缆为120mm四心铜 心电缆,查表一知其平安载流量为260A,电缆超载运行,存在不安 全隐患,为了保证供电正常,我工区打算并另外一根电缆进行分流, 以保证正常供电。(以下提到的电缆都是指1KV
12、, VLV型铠装聚乙烯四 心铜心电缆)。如果按照平安载流量来看330A 260A=70A,我们只需要并一根 载流量为70A的电缆在理论上就可以保证平安运行(理想情况下)。按照电缆阻抗的计算方法,将16nllI)、25 mm、35 mm 50 mm、70 mm 95 mm、120 mm的阻抗值如表二:标称截面积(mm)电阻(Q/km) (20时)电抗(Q /km)161. 150. 068250. 750. 066350. 530. 064500. 370. 063700. 260. 081950. 190. 061200. 150. 06表二四心铜心电缆阻抗按照上表我们可以计算出电缆的阻抗模,
13、在不计并列电缆的接触 电阻的情况下,将并列电缆理解为两阻抗并联,计算出电流分配值。当然,两条电缆平行敷设时,电缆的平安载流量会发生变化,两 条并用时,其平安载流量应该为原载流量的0.92倍。那么此时120mm铜心电缆的平安载流量为239Ao 25mm的为86A, 35mm的为109A,按照Iux2Izmax的原那么再并一根35mm的电缆就可安 全运行。为2#生活并一 35mm的四心铜心电缆时:I Z35 | =0. 534Q负载电流为 330A,那么 1120= I Z16 | / ( I Z16 | + I Z120 | ) *330得出1120=253. 19A; H6=76. 81A不难
14、看出120mm的电缆还是在 过流运行。2.4电缆的平安与保护平安要求1、电缆线相互交叉时,高压电缆应在低压电缆下方。如果其中 一条电缆在交叉点前后1H1范围内穿管保护或用隔板隔开时,最小允 许距离为0. 25m。2、电缆与热力管道接近或交叉时,如有隔热措施,平行和交叉 的最小距离分别为0. 5m和0. 25m。3、电缆与铁路或道路交叉时应穿管保护,保护管应伸出轨道或 路面2m以外。4、电缆与建筑物基础的距离,应能保证电缆埋设在建筑物散水 以外;电缆引入建筑物时应穿管保护,保护管亦应超出建筑物散水以 外。5、直接埋在地下的电缆与一般接地装置的接地之间应相距 0.250.5m;直接埋在地下的电缆埋
15、设深度,一般不应小于0.7m,并 应埋在冻土层下。保护措施 随着电力电缆埋地敷设工程的迅速开展,对电缆保护提出的更高要求,电缆保护套管是采用聚乙烯PE和优质钢管经过喷砂抛丸前处 理、浸塑或涂装、加温固化工艺制作而成。它是保护电线和电缆最常 用的一种电绝缘管。因为具有绝缘性能良好、化学稳定性高、不生锈、 不老化、可适应苛刻环境而被广泛得以应用。使用电缆保护套管保护 电缆可以到达如下优势:1、良好的耐腐蚀,使用寿命长,可在潮湿 盐碱地带使用。2、阻燃、耐热性好,可在130度高温下长期使用而 不变形,遇火不燃烧。3、强度高、刚度高。用在行车道下直埋无需 加混凝土保护层,能辐快电缆工程建设进度。4、电
16、缆保护套管无论 是管材还是管件都具有一定柔性,能抵御外界重压和基础沉降所引起 的破坏。5、具有良好的抗外界信号干扰性能。6、内壁光滑,不刮伤 电缆。设计采用承插式的连接方式,方便安装连接。接头处加橡胶密 封圈封既适应热胀冷缩,又防止泥砂进入。存放方法电缆如果要长期存放,根据电缆的放置位置,应作以下考虑:1、屋檐下。电缆只在不直接暴露在阳光照射或超高温下,标准 局域网电缆就可以应用,建议使用管道。2、外墙上。防止阳光直接照射墙面及人为损坏。3、管道里(塑料或金属的)。如在管道里,注意塑料管道的损坏 及金属管道的导热。4、悬空应用/架空电缆。考虑电缆的下垂和压力,打算采用哪种 捆绑方式,电缆是否被
17、阳光直接照射。5、直接在地下电缆沟中铺设,这种环境是控制范围最小的。电缆沟的安装要定期进行干燥或潮湿程度的检查。6、地下管道。为便于今后的升级,电缆更换以及与外表压力和 周围环境隔离,辅设管道相隔离,辅设管道是一个较好的方法。但不 要寄希望于管道会永远保持干燥,这将影响对电缆种类的选择。2.5电缆的老化与故障老化原因1、外力损伤。由近几年的运行分析来看,尤其是在经济高速发 展中的上海浦东,相当多的电缆故障都是由于机械损伤引起的。22、绝缘受潮。这种情况也很常见,一般发生在直埋或排管里的 电缆接头处。比方:电缆接头制作不合格和在潮湿的气候条件下做接 头,会使接头进水或混入水蒸气,时间久r在电场作
18、用下形成水树枝, 逐渐损害电缆的绝缘强度而造成故障。3、化学腐蚀。电缆直接埋在有酸碱作用的地区,往往会造成电 缆的铠装、铅皮或外护层被腐蚀,保护层因长期遭受化学腐蚀或电解 腐蚀,致使保护层失效,绝缘降低,也会导致电缆故障。化:单位的 电缆腐蚀情况就相当严重4、长期过负荷运行。超负荷运行,由于电流的热效应,负载电 流通过电缆时必然导致导体发热,同时电荷的集肤效应以及钢铠的涡 流损耗、绝缘介质损耗也会产乍附加热量,从而使电缆温度升高。5、电缆接头故障。电缆接头是电缆线路中最薄弱的环节,由人 员直接过失(施工不良)引发的电缆接头故障时常发生。施工人员在制 作电缆接头过程中,如果有接头压接不紧、加热不
19、充分等原因,都会 导致电缆头绝缘降低,从而引发事故。8、防护等级为IP31,满足室外安装的使用要求。9、安装维护简单、方便,使用寿命长。1.3 汇流箱的常见故障在汇流箱的运行中,有时会出现后台通信断开或者无电流值,出 现此类问题需到现场确认是通信问题,还是保险烧断或者正负极板问 题,找出问题及时更换,及时与相关厂家联系。1.4 汇流箱的结构汇流箱的具体结构如图6所示图6汇流箱结构汇流箱器件功能介绍如表5所示6、环境和温度。电缆所处的外界环境和热源也会造成电缆温度过高、绝缘击穿,甚至爆炸起火。常见故障电缆线路常见的故障有机械损伤、绝缘损伤、绝缘受潮、绝缘老 化变质、过电压、电缆过热故障等。当线路
20、发生上述故障时,应切断 故障电缆的电源,寻找故障点,对故障进行检查及分析,然后进行修 理和试验,该割除的割除,待故障消除后,方可恢复供电。电缆故障最直接的原因是绝缘降低而被击穿.主要有:1、超负荷运行.长期超负荷运行,将使电缆温度升高,绝缘老化, 以致击穿绝缘,降低施工质量。2、电气方面有:电缆头施工工艺达不到要求,电缆头密封性差, 潮气侵入电缆内部,电缆绝缘性能下降;敷设电缆时未能采取保护措 施,保护层遭破坏,绝缘降低。3、土建方面有:工井管沟排水不畅,电缆长期被水浸泡,损害绝 缘强度;工井太小,电缆弯曲半径不够,长期受挤压外力破坏.主要是 市政施工中机械野蛮施工,挖伤挖断电缆。4、腐蚀.保
21、护层长期遭受化学腐蚀或电缆腐蚀,致使保护层失效, 绝缘降低。5、电缆本身或是电缆头附件质量差,电缆头密封性差,绝缘胶溶 解,开裂,导致站出现的谐振现象为线路断线故障使线路相间电容及 对地电容与配电变压器励磁电感构成谐振回路,从而激发铁磁谐振.断线故障引起谐振的危害断线谐振在严重情况下,高频与基频谐振叠 加,能使过压幅值到达相电压P的2. 5倍,可能导致系统中性点位移, 绕组及导线出现过压,严重时可使绝缘闪络,避雷器爆炸,电气设备损 坏.在某些情况下,负载变压器相序可能反转,还可能将过电压传递到 变压器的低压侧,造成危害。防止断线谐振过压的措施防止断线谐振过压的主要措施有:(1)不采用熔断器,防
22、止非全相运行.(2)加强线路的巡视和检修,预防断线的发生.(3)不将空载变压器长期挂在线路上.(4)采用环网或双电源供电.(5)在配变侧附加相间电容,其原理是:采用电容作为吸能元件来吸收暂态过程中的能量,从 而降低冲击扰动强度以抑制谐振的发生.s (o+ 3C,) 1C.,在配变 侧附加相间电容,,使8 一Co+ 3(C U+ AO)/Ca增大,从而增大等 值电容C和等值电动势Eo所需电容值可根据文献6中方法求出.(6) 采用励磁特性较好的变压器有助于减少断线过压的发生几率。2.6 电缆运行要求电缆是用来输送电能的,而电功率的计算式为 kW=l. 732*U*I*C0S式中:kW电功率,单位k
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