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光伏系统如何巧用铝合金电缆?

时间:2019-08-06 来源:聚光新能

光伏平价上网时代,控制系统成本非常关键。近十年来,组件和逆变器的价格下降了90%,给光伏系统的整体成本下降带来了很大的贡献,但电缆的成本却一直未降。在大型项目中,电缆在系统中的占比达到10%,比逆变器还要高。其实只要设计和安装得当,在保证系统正常运转和安全的前提下,部分交流电缆采用铝合金电缆,可以降低一部分成本。

(来源:微信公众号“古瑞瓦特”ID:growatt2010)

光伏电站的电缆分为直流电缆与交流电缆,其中组件与组件之间的直流电缆和组件到逆变器之间的直流电缆,一般要求要用光伏专用直流电缆,而从逆变器出来到交流配电柜之间的电缆,配电柜到变压器之间的电缆,则没有要求用什么电缆。

什么是铝合金电缆:铝合金电缆是以AA8030 系列铝合金材料为导体的新型材料电力电缆。铝合金的电阻率介于铝与铜之间,高于铜,略低于铝,在相同载流量前提下,同等长度的铝合金导体的重量仅为铜的一半。

上面是铝电缆和铜电缆的载流量对比,可以看到,当铝合金导体的截面积是铜1.5倍时,铝合金电缆和铜电缆电一样,实现了相同的载流量、电阻和线损。

使用寿命方面:金属表面与氧发生作用后,生成不同的金属氧化物。铝的氧化物能构成致密的有一定硬度的表面保护膜。铜的氧化物俗称铜绿,介于以上两者之间,是一种有毒物质。

经济方面,这是最重要的方面。以下是0.6/1kV电压等级,YJLHV铝合金电缆铝电缆和YJV铜电缆的价格对比,导线面积的单位是平方毫米,价格是元/每米:

从上表可以看到,铝合金电缆的成本约为铜芯电缆的25%~50%,采用铝合金电缆成本优势比较大。我们可以做一个对比,在一个400kW的村级扶贫电站,从交流配电柜到升压变压器的距离为1500米,400kW电站输出最大电流为580A,如果采用铜电缆,每一相需用两根150平方,3相要用6根,总长度是9000米,价格是86.4万;如果用铝合金用两根240平方,总长度也是9000米,价格是45万,可节省41.4万元并且240平方的铝线比150平方的铜线损耗更低

还有一种稀土铝合金电缆,采用高延伸率铝合金材料,在纯铝中通过加入硼等稀土微量元素材料,并经辊压技术及特殊的退火工艺处理,电缆具有较好的柔韧性。当其表面与空气接触时,可形成一种薄而坚固的氧化层,能耐受各种腐蚀。即使在长时间过载或过热时,也能保证连接的稳定性,成本比普通的铝合金电缆稍高10%左右。

铝电缆的应用范围:长距离的架空线,空间比较大的地下电缆沟,有可靠固定桥架的地方,可考虑使用铝电缆。

铝电缆的使用注意事项:

铜的熔点为1080℃,而铝和铝合金的熔点为660℃,所以铜导体是耐火电缆更好的选择。现在一些铝合金电缆厂家宣称可以生产耐火铝合金电缆并且通过了相关国家标准测试,但铝合金电缆与铝电缆此方面没有差别,如果处于火灾中心,即温度高于铝合金和铝电缆熔点时,不论电缆采取何种隔热措施,电缆会在很短的时间内融化,丧失导电功能,因此铝合金不宜用做耐火电缆导体,也不宜在人口密集的城市配电网、楼宇、厂矿中使用。

相对于铝芯电缆,铜芯柔性好,允许的弯度半径小,反复折弯不易断裂,所以拐弯较多,穿管较多或线路复杂的场合,不宜使用铝电缆。

由于电气开关接设备的端子都是采用铜的,铜铝直接相接,通电后就会产生原电池的化学反应:活泼性更高的铝就会加速氧化,导致接头处电阻变高,载流量变低,所以在铜铝相接时需要采取一些措施,比如使用铜铝过渡接线端子或者铜铝过渡接线排,消除电化学反应

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