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光伏电站基础知识系列总结:电线电缆

无锡尚德光伏研究院2018-11-18 14:41:21

电线电缆是用以传输电力、传递信息和实现电磁能量转换的一大类电工线材产品。

  1 电线电缆的产品分类

  1.1电力电缆

  电力电缆是将发电厂发出的大容量电能,分级、分向输送到城市、工厂等大型活动场所、城镇每一户居民,是传输电力和分配大功率电能的载体。根据用途不同,可采用不同结构、截面、电压、规格来生产各种型号的电力电缆。

  截面:1~1000mm2

  额定电压:1kV及以下,1~6kV、10~35kV …

  线芯:1、2、3、4、5,

  场合:按照保护层结构形式为分铠装和非铠装。

  优点是不受落差限制,用于大落差或垂直敷设的条件显示出极大的优越性,尤其是矿山竖井、丘陵地带、石油化工、铁路运输、船舶码头等。

  1.2通信电缆

  实现音频、视频等信号传输的一种产品,主要有市内通信电缆、电视电缆、电子电缆、射频电缆、光缆等。

  1.3电气装备用电线电缆

  指从电力系统的配电点将电能直接输送到各种用电设备器具的电源连接线以及电气装备内部的安装线、各种装备的控制、信号、仪表用的电线电缆。产品主要有塑料绝缘软电缆、安装线、控制电缆、信号电缆等。

  1.4裸电线与裸导体制品

  仅有导体而无任何绝缘层的产品称为裸电线与裸导体制品。主要产品有

  1、裸单线:指有色金属圆线、扁线、镀锡线、双金属线。

  2、裸绞线:主要作为架空导线使用,绝缘依靠外部布置,主要有铝绞线、铜绞线、铝合金绞线等等。占据整个电网线路长度的90%以上。主要型号:LGJ、LJ TJ、LGJF、LJX等。

  3、软接线与编织线

  是指以很细的单线束绞、复绞或编织制成的极柔软的导线,导体全部用铜。如电刷线、蓄电池线等。

  4、型线与型材

  是圆形的裸导电制品。有铜和铝的排材、接触网导线、各种异形排材等。

  1.5电磁线(绕组线)

  1漆包线

  采用涂包漆膜和高温烘烤工艺。圆的用于中小电机和仪表;扁的用于大型电机和变压器。

  2绕包线

  绕包纸带、薄膜、棉纱、合成丝和无碱玻璃丝,浸涂粘结漆并烘干,多用于大变压器。

2 电线电缆产品的表示方法

  行业中对电线电缆产品名称大多数采用汉语拼音字母大写来表示,高分子材料以英文商品名称的字母表示。电线电缆表示方法主要由型号、规格及标准编号这三个部分组成。

  2.1型号

  电气装备用电线电缆及电力电缆的型号主要由以下七部分组成:

  类别用途/导体/绝缘/内护套/结构特征/外护套或派生/使用特征,有些特殊的电线电缆型号最后还有派生代号。

  下面将最常用的电线电缆型号中字母的含义介绍一下。

  2.2.1类别、用途代号

  A-安装线;B-绝缘线;C-船用电缆;K-控制电缆;N-农用电缆;R-软线;U-矿用电缆;Y-移动电缆;JK-绝缘架空电缆;M-煤矿用;ZR-阻燃型;NH-耐火型;ZA-A级阻燃;ZB-B级阻燃;ZC-C级阻燃;WD-低烟无卤型

  2.2.2导体代号

  T—铜导线 (略); L-铝芯

  2.2.3绝缘层代号

  V—PVC塑料;YJ—XLPE绝缘;X—橡皮;Y—聚乙烯料;F—聚四氟乙烯

  2.2.4护层代号

  V-PVC套;Y-聚乙烯料;N-尼龙护套;P-铜丝编织屏蔽;P2-铜带屏蔽;L-棉纱编织涂蜡克;Q-铅包

  2.2.5特征代号

  B-扁平型;R-柔软;C-重型;Q-轻型;G-高压;H-电焊机用;S-双绞型

  2.2.6铠装层代号

  2—双钢带;3—细圆钢丝;4—粗圆钢丝

  2.2.7外护层代号

  1—纤维层;2—PVC套;3—PE套

  2.2.8最常用的电气装备用电线电缆及电力电缆的型号示例

  VV—铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆

  VLV—铝芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆

  YJV22—铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆

  KVV—聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套控制电缆

  227IEC 01(BV)—简称BV,一般用途单芯硬导体无护套电缆

  227IEC 02(RV)—简称RV,一般用途单芯软导体无护套电缆

  227IEC 10(BVV)—简称BVV,轻型聚氯乙烯护套电缆

  227IEC 52(RVV)—简称RVV,轻型聚氯乙烯护套软线

  227IEC 53(RVV)—简称RVV,普通聚氯乙烯护套软线

  BV—铜芯聚氯乙烯绝缘电线

  BVR—铜芯聚氯乙烯绝缘软电缆

  BVVB—铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套扁型电缆

  JKLYJ—交联聚乙烯绝缘架空电缆

  YC、YCW—重型橡套软电缆

  YZ、YZW—中型橡套软电缆

  YQ、YQW—轻型橡套软电缆

  YH—电焊机电缆

  2.3规格

  规格又由额定电压、芯数及标称截面组成。

  电线及控制电缆等一般的额定电压为300/300V、300/500V、450/750V;

  中低压电力电缆的额定电压等级一般有0.6/1kv、1.8/3kv、3.6/6kv、6/6(10)KV、8.7/10(15)kv、12/20kv、18/20(30)kv、21/35kv、26/35kv等。

  电压等级有两个数值,用斜杠分开,斜杠前的数值是相电压值,斜杠后的数值是线电压值。常用电缆的电压等级Uo/U(kV)为0.6/1、3.6/6、 6/10、21/35、36/63、64/110,这种电压等级的电缆适用于每次接地故障持续时间不超过1min的三相系统,而电压等级Uo/U(kV)为1/1、6/6、8.7/10、26/35、48/63的电缆适用于每次接地故障持续时间一般不超过2h、最长不超过8h的三相系统。区别在于线路的中心点接地方式不同。8.7/10kV电缆用于中心点非有效接地的10kV线路,6/10kV电缆用于中心点有效接地(或直接接地)的10kV线路。我国的10kV电缆线路大多数属于中心点非有效接地系统,所以用的8.7/10kV电缆比较多,西方国家的10kV电缆线路大多数属于中心点有效接地(或直接接地)系统,6/10kV(或6.35/11kV)电缆用的比较多。

电线电缆的芯数根据实际需要来定,一般电力电缆主要有1、2、3、4、5芯,电线主要也是1~5芯,控制电缆有1~61芯。

  标称截面是指导体横截面的近似值。为了达到规定的直流电阻,方便记忆并且统一而规定的一个导体横截面附近的一个整数值。我国统一规定的导体横截面有0.5、0.75、1、1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240、300、400、500、630、800、1000、1200等。

  导体的标称截面不是导体的实际的横截面,导体实际的横截面许多比标称截面小,有几个比标称截面大。实际生产过程中,只要导体的直流电阻能达到规定的要求,就可以说这根电缆的截面是达标的。

  2.4标准编号

  现在生产的电线电缆绝大部分国家或行业都有明确的标准规定的,主要的目的当然为使设计、使用统一。这里主要介绍几个电线电缆标准编号。

  1)GB 5023-1997额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆

  2)JB 8734-1998额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆电线和软线

  2)GB 5013-1997额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆

  3)GB/T 12706-2002额定电压1kV到35kV挤包绝缘电力电缆及附件

  4)GB/T 9330-1988塑料绝缘控制电缆

  2.5举例说明

  a) VV-0.6/1 3×150+1×70 GB/T 12706.2-2002

  铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆,额定电压为0.6/1kv,3+1芯,主线芯的标称截面为150mm2,第四芯截面为70mm2。

  b)BVVB-450/750V 2×1.5 JB 8734.2-1998

  铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套扁型电缆,额定电压为450/750v,2芯,导体的标称截面为1.5mm2。

  c) YJLV22-8.7/10 3×120 GB/T 12706.3-2002

  铝芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆,额定电压为8.7/10kv,3芯,主线芯的标称截面为120mm2。

  d)YJV32

  表示铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套细圆钢丝铠装电力电缆,YJ代表交联聚乙烯绝缘;(T)代表铜芯,通常省略;V代表聚氯乙烯内护套;3代表细圆钢丝铠装;2代表聚氯乙烯外护套。

  3 电线电缆规格型号的选择

  选择合适的电线电缆型号,是确保安全用电的前提。选择电线电缆型号,要考虑用途,敷设条件及电线所能承载的安全范围等。选择电线电缆的规格要考虑考虑发热,电压损失,经济

  电流密度,机械强度等条件。

  根据经验:

  ·低压动力线因其负荷电流较大,故一般先按发热条件选择截面,然后验算其电压损失和机械强度;

  ·低压照明线因其对电压水平要求较高,可先按允许电压损失条件选择截面,再验算发热条件和机械强度;

  ·对高压线路,则先按经济电流密度选择截面,然后验算其发热条件和允许电压损失;

  ·高压架空线路,还应验算其机械强度。

  一般电线电缆规格的选用参见下表:

  表1线电缆规格选用一览表

  导线的载流量与导线截面有关,也与导线的材料、型号、敷设方法以及环境温度等有关,影响的因素较多,计算也较复杂。各种导线的载流量通常可以从手册中查找。但利用口诀再配合一些简单的心算,便可直接算出,不必查表。

3.1电线电缆安全电流相关计算口诀

  3.1.1铝芯绝缘线载流量与截面的倍数关系估算口诀

  10下五,100上二,

  25、35,四、三界,.

  70、95,两倍半。

  穿管、温度,八、九折。

  裸线加一半。

  铜线升级算。

  说明:口诀对各种截面的载流量(安)不是直接指出的,而是用截面乘上一定的倍数来表示。

  第一句口诀指出铝芯绝缘线载流量(安)、可按截面的倍数来计算。口诀中的阿拉伯数码表示导线截面(平方毫米),汉字数字表示倍数。把口诀的截面与倍数关系排列起来如下:

  1~10、 16、25 35、50 70、95 120以上 〉 〉 〉 〉 〉

  五倍 四倍 三倍 二倍半 二倍

  现在再和口诀对照就更清楚了,口诀“10下五”是指截面在10以下,载流量都是截面数值的五倍。“100上二”(读百上二)是指截面100以上的载流量是截面数值的二倍。截面为25与35

  是四倍和三倍的分界处。这就是口诀“25、35,四三界”。而截面70、95则为二点五倍。从上面的排列可以看出:除10以下及100以上之外,中间的导线截面是每两种规格属同一种倍数。

  例如铝芯绝缘线,环境温度为不大于25℃时的载流量的计算:

  当截面为6平方毫米时,算得载流量为30安;

  当截面为150平方毫米时,算得载流量为300安;

  当截面为70平方毫米时,算得载流量为175安;

  从上面的排列还可以看出:倍数随截面的增大而减小,在倍数转变的交界处,误差稍大些。比如截面25与35是四倍与三倍的分界处,25属四倍的范围,它按口诀算为100安,但按手册为97安;而35则相反,按口诀算为105安,但查表为117安。不过这对使用的影响并不大。当然,若能“胸中有数”,在选择导线截面时,25的不让它满到100安,35的则可略为超过105安便更准确了。同样,2.5平方毫米的导线位置在五倍的始端,实际便不止五倍(最大可达到20安以上),不过为了减少导线内的电能损耗,通常电流都不用到这么大,手册中一般只标12安。

  后面三句口诀便是对条件改变的处理。“穿管、温度,八、九折”是指:若是穿管敷设(包括槽板等敷设、即导线加有保护套层,不明露的),计算后,再打八折;若环境温度超过25℃,计算后再打九折,若既穿管敷设,温度又超过25℃,则打八折后再打九折,或简单按一次打七折计算。

  关于环境温度,按规定是指夏天最热月的平均最高温度。实际上,温度是变动的,一般情况下,它影响导线载流并不很大。因此,只对某些温车间或较热地区超过25℃较多时,才考虑打折扣。

  例如对铝心绝缘线在不同条件下载流量的计算:

  当截面为10平方毫米穿管时,则载流量为10×5×0.8═40安;若为高温,则载流量为10×5×0.9═45安;若是穿管又高温,则载流量为10×5×0.7═35安。

  对于裸铝线的载流量,口诀指出“裸线加一半”即计算后再加一半。这是指同样截面裸铝线与铝芯绝缘线比较,载流量可加大一半。

  例如对裸铝线载流量的计算:

  当截面为16平方毫米时,则载流量为16×4×1.5═96安,若在高温下,则载流量为16×4×1.5×0.9=86.4安。

  对于铜导线的载流量,口诀指出“铜线升级算”,即将铜导线的的截面排列顺序提升一级,再按相应的铝线条件计算。

  例如截面为35平方毫米裸铜线环境温度为25℃,载流量的计算为:按升级为50平方毫米裸铝线即得50×3×1.5=225安.

  对于电缆,口诀中没有介绍。一般直接埋地的高压电缆,大体上可直接采用第一句口诀中的有关倍数计算。比如35平方毫米高压铠装铝芯电缆埋地敷设的载流量为35×3=105安。95平方毫米的约为95×2.5≈238安。

  三相四线制中的零线截面,通常选为相线截面的1/2左右。当然也不得小于按机械强度要求所允许的最小截面。在单相线路中,由于零线和相线所通过的负荷电流相同,因此零线截面应与相线截面相同。

3.1.2电缆载流量口决

  估算口诀:

  二点五下乘以九,往上减一顺号走。

  三十五乘三点五,双双成组减点五。

  条件有变加折算,高温九折铜升级。

  穿管根数二三四,八七六折满载流。

  说明:

  本节口诀对各种绝缘线(橡皮和塑料绝缘线)的载流量(安全电流)不是直接指出,而是”截面乘上一定的倍数”来表示,通过心算而得。

  “二点五下乘以九,往上减一顺号走”说的是2.5mm’及以下的各种截面铝芯绝缘线,其载流量约为截面数的9倍。如2.5mm’导线,载流量为 2.5×9=22.5(A)。从4mm’及以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排,倍数逐次减l,即4×8、6×7、10×6、16×5、 25×4。

  “三十五乘三点五,双双成组减点五”,说的是35mm”的导线载流量为截面数的3.5倍,即35×3.5=122.5(A)。从50mm’及以上的导线,其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个两个线号成一组,倍数依次减0.5。即50、70mm’导线的载流量为截面数的3倍;95、 120mm”导线载流量是其截面积数的2.5倍,依次类推。

  “条件有变加折算,高温九折铜升级”。上述口诀是铝芯绝缘线、明敷在环境温度25℃的条件下而定的。若铝芯绝缘线明敷在环境温度长期高于 25℃的地区,导线载流量可按上述口诀计算方法算出,然后再打九折即可;当使用的不是铝线而是铜芯绝缘线,它的载流量要比同规格铝线略大一些,可按上述口诀方法算出比铝线加大一个线号的载流量。如16mm’铜线的载流量,可按25mm2铝线计算。

  “穿管根数二三四,八七六折满载流”。就是穿2根时,要按8折计算载流量,3根7折,4根6折。

  4 小结

  电缆作为光伏电站基本材料之一,虽然成本只占大约5%,但是其对光伏电站的意义却十分重大。首先,光伏电缆是传导电量的媒介,电缆选型合适与否,直接影响电量的损耗,影响着系统的效率及发电总量;其次电缆线径、规格、长度的差别都影响着电站的成本。因此不得不仔细认真对待,全面考虑距离、损耗、电流大小、防护等各方面因素,选择最恰当的型号,提高电站的性价比。