光伏发电场内电缆敷设技术

沈 彬

（上海电力设计院有限公司，上海 200025）

光伏发电具有清洁环保、无污染、利用价值高和光源充足等优点，是我国能源发展“十二五”规划中大力发展的一项光伏产业，得到了众多投资商的青睐。目前，光伏项目数量与日俱增，市场竞争激烈。因此，如何在合理的条件下控制项目造价成为关键。根据多年设计经验，光伏发电场内高低压电缆的造价约占总造价的6%，电缆的路径选择、规格选型及敷设方式的不同对项目的投资造价有较大的影响。由此看来，对光伏发电场内不同电压等级的交、直流电缆敷设方式进行系统的规划及考虑是相当必要的。

本文主要对现阶段较为典型的光伏电场中交、直流电缆敷设进行系统介绍，同时对敷设方式及电缆选型提出优化建议，以供设计人员进行交流参考。

1 光伏发电场内电缆选型

光伏发电场内的电源回路主要由太阳能组件、汇流箱、直流配电柜、逆变器及箱变等设备组成。由光伏组件的光生伏特效应产生直流电，经多路汇集至汇流箱后送至直流配电柜，由直流配电柜送至逆变器进行交直流转换，并将交流电送至就地箱变进行升压后，送至场内开关站或升压站的相应进线柜中。

由于光伏发电场的布置特点，场内线路均以电缆为主，不同设备之间的电缆按输送容量及电源要求对电缆规格和型号进行选择，同时按照所在场地的条件提出相应的敷设要求。

1.1 光伏组件至汇流箱段

光伏组件安装在户外光照充足的场地中，需通过电缆将其产生的直流电输送至汇流箱，此段电缆一般选用光伏专用电缆PV1－F。

光伏电缆包括导体以及导体外的绝缘层构成的线芯，并在线芯外挤包有聚烯烃外护套层，其内部的绝缘层为聚烯烃绝缘层。光伏电缆结构简单，使用的低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘材料和护套材料具有极好的耐热、耐寒、耐油、耐紫外线、耐臭氧和耐候性，可在恶劣的环境条件下及特殊场合下使用。

光伏电缆与普通电缆的区别在于光伏电缆时常暴露在阳光下，光伏发电系统常常会在恶劣环境下使用，如高温和紫外线辐射。在部分屋顶光伏发电项目中，光伏电缆可在屋顶结构的锐边上布线，同时可承受压力、弯折、张力、交叉拉伸载荷及强力冲击等。

1.2 汇流箱至直流配电柜段

直流配电柜具有对直流电能进行分配、监控和保护功能（一般指分配直流负荷的柜），可以将总输入直流分为多路，并且每路都有保护装置（熔丝，空开等）、防雷等，可以对每路电压、电流进行监控，还能实现远程通信。

由汇流箱至逆变器室里的直流配电柜送出的直流电缆一般采用直埋方式进行敷设，此段电缆一般选用1kV两芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。电缆选型前需要根据不同场地环境来选择是否需要铠装保护：如电缆需要承受较大压力，存在机械损伤危险、白蚁危害或鼠害等时，应采用钢带铠装电力电缆；如敷设在流沙层、回填土地带等可能出现位移的土壤中，应采用钢丝铠装电力电缆。

1.3 直流配电柜至逆变器段

由于直流配电柜与逆变器同在逆变器室中，此段电缆是全线敷设于室内，一般选用不带铠装的1kV两芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，如在鼠害严重的地区可考虑选用钢带铠装电力电缆。

1.4 逆变器至箱变段

光伏发电场内的逆变器室与就地箱变室一般设置在临近的位置，中间预置多根PVC埋管用于逆变器至箱变的电缆通道。由于此段电缆在室内采用电缆沟敷设，中间一般采用穿管敷设，如果场地内没有鼠害威胁的话，一般选用不带铠装的1kV三芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。

1.5 场内集电线路

光伏发电场与风电场不同，风电场整体面积较大，风机布置较为分散，因此其场内集电线路一般以架空线路为主，电缆线路为辅；光伏发电场整体面积较小，组件布置紧凑，整个场地的利用率较高，组件周围不允许有较高的建筑物对其造成阴影遮挡，因此其场内的集电线路一般以电缆线路为主，而电线路汇集段可在空旷区域采用架空线路将所发电送至开关站或升压站。

光伏发电场内集电线路是用于将场内各阵列中的就地箱变送出的电源连接起来，并送至就近的开关站或升压站内的线路。由于光伏发电场与风电场的不同特性，致使其场内的集电线路一般以串接形式连接场内就地箱变，局部箱变采用T接地形式接入主回路中。

光伏发电场内集电线路受场地条件限制，主要采用直埋电缆的敷设方式。箱变至箱变段采用35kV三芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，进站段35kV电力电缆采用阻燃电缆，同时场内集电线路的铠装类型由现场情况决定。

2 光伏发电场内电缆敷设方式

2.1 光伏专用电缆

光伏发电场内各组件上的光伏专用电缆由各组件的正、负端口引出，经由组件支架背部敷设至地面，最终通过埋地的PVC保护管敷设至相应的汇流箱中，其敷设示意图如图1所示。

图1 光伏专用电缆敷设示意图

2.2 1kV直流电力电缆

光伏发电场内需要敷设1kV直流电力电缆的地方有两处，分别是汇流箱至直流配电柜及直流配电柜至逆变器。由于敷设环境不同，导致这两处的电缆敷设形式也不同。汇流箱至直流配电柜段的电缆为场内直埋敷设，电缆由汇流箱下口出线后，沿场内组件边缘的空地处直埋敷设至逆变器室内的直流配电柜中。

直流配电柜至逆变器段电缆全线敷设于逆变器室内的电缆沟中，电缆由直流配电柜下口出线，沿室内电缆沟的支架敷设至相应的逆变器中。

2.3 1kV交流电力电缆

直流电经过逆变器转换成交流电后，需敷设1kV交流电缆至就地箱变中。此段电缆由逆变器下口出线，经过室内电缆沟后，通往邻近箱变室的预埋管中敷设至箱变室内的箱变中。为满足输送容量及敷设条件要求，此段电缆一般采用多拼的形式进行敷设，其敷设示意图如图2所示。

图2 1kV交流电缆敷设示意图

2.4 35kV交流电力电缆

35kV交流电力电缆作为场内集电线路将各箱变送出电力引至场内开关站或升压站中，一般从箱变高压侧电缆室向外出线，将就近的箱变连接完毕后，最终以一根或多根较大截面的电缆敷设至站内相应的进线开关柜中，其敷设示意图如图3所示。

图3 箱变内高压侧35kV交流电缆敷设示意图

3 优化措施

目前，光伏并网发电项目中的场内电缆敷设设计已趋于模块化、典型化，不同段的电缆敷设模式均有其各自的特点，设计时需针对其不同的敷设环境确定相应的电缆规格、路径走向及敷设方式，如何规范及优化场内电缆的敷设设计已成为主要设计任务之一。

1）按照规程要求，电力电缆在设备箱房或裸露在空气中的部分均需采取防火措施。以往工程中，场内电缆均采用价格偏高的阻燃电缆，然而光伏发电场内电缆主要采用直埋方式敷设，如全线采用阻燃电缆，总体造价将会大大升高。因此，场内电缆可选用普通型电缆，并对裸露于空气中电缆段加包防火包带。

2）由于光伏发电场内电缆较多，其敷设路径也较复杂，如果每段电缆都沿最短路径敷设，将会大大增加场内直埋沟槽开挖的工程量。因此，进行场内电缆敷设设计时需通盘考虑，将截面较大的电缆按最短路径进行敷设，其余小截面电缆尽量与大截面电缆同通道敷设，从而减少开挖的工程量，减少整体投资。

3）光伏发电场施工完毕后，场地上一般不会有车辆碾压，因此埋地电缆在施工完毕后不存在承受较大压力或机械损伤的可能。同时，如果光伏发电场所在地区白蚁或鼠害等危害不大，则全场电缆可以选用不含铠装的电力电缆，使投资费用降低。