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【贴士】光伏工程中组件线缆如何管理(上)

发表于:2015-12-01    

光伏系统的运营寿命预期约为25年,阵列线缆管理解决方案需要满足该寿命预期。因此设计者与施工人员需要持续解决阵列中裸露线缆管理相关的挑战。

对裸露线缆进行安全可靠且符合标准的线缆管理并非易事

组件自带引线可能过长或者过短,对特定的项目需要在线缆支撑与连接方法上定制适用的解决方案。微型逆变器和交流组件的装备接地、直流导线及逆变器出线也必须进行适当的管理以防护潜在的风险。光伏阵列中的多种线缆常常固定在组件边框,支架导轨和其他支架系统结构件上。把线缆固定起来似乎是一项简单工作,但事实上事实起来还是需要面临数个挑战。

使用抗紫外的柔性塑料扎线带对线缆进行绑扎是一种常见的既方便又廉价的解决方案,但是这些扎线带并不能一劳永逸,它们需要定期检查和更换。不锈钢电缆夹常常用来把线缆固定在组件边框上,但是这种方法只能同时固定2根线缆,而且也不是所有的组件都有边框。结构线槽或者集成在组件支架导轨上的线槽可以辅助保护线缆,但是也要注意线槽端口的锐利边角有可能对线缆绝缘造成损伤。又因支架导轨一般都是东西向或者南北向,所以当线缆走向垂直于导轨所在平面时,导线无法得到有效的支撑。

光伏行业一直缺乏针对穿梭于阵列间的暴露导线的标准化线缆管理解决方法。

伴随着严苛的环境状况,尤其是暴露在紫外辐射、大风、极端环境温度、冰雪和扬尘中的阵列导线,线缆管理也一直是大多数光伏安装商的阿喀琉斯之踵。本文中作者与数位光伏行业专家针对线缆管理与暴露电缆防护进行了讨论,以更好地理解行业内现存的挑战与顾虑、规范的要求与增补需求等,这些专家包含但不限于规范编制者、现场验收人员、运维服务专员。

线缆管理的重要性

大多数光伏系统都使用组件自带的引线完成组件间的电路串联。所以阵列中的组件引线与组串回线在安装好之后都是暴露在空气中,也意味着无法像放在穿线管中的线缆一样受到适当的防护。在电站正常运行时,如果这些暴露导线的防护失效,那么它的电压与电流都足以使无意接触的人致命或者引发火灾。因此我们需要线缆管理解决方案以确保光伏系统安全可靠,预防上文中提及的种种极端情况。

恶劣的环境

一位新墨西哥州立大学的高级电气研究专员,对暴露在极端环境中的线缆材料研究提供了可靠的背景支撑。在参阅NEC对线缆管理要求之前,我们必须要对室外环境的恶劣程度有所认知:环境温度范围为-60°C (-76°F) 至+90°C (+194°F)。每年紫外照射时间超过2000小时。90–130 mph风速的持续风与阵风也十分常见。室外环境中还会受到沙雹雨雪的侵蚀以及各种动物的光顾骚扰,某些动物时不时还会啃食线缆外部绝缘。所有室外输配电系统面临的导线环境暴露问题在光伏系统中一个也不少,甚至更多。

糟糕线缆管理的后果

笔者曾从事部分火灾调查。处于调查细则的保密原则,在此只能告知数种类型的事故都是由于糟糕的线缆管理引起。希望以下火灾案例能引起读者们的重视:

USE-2导线被锐利边角割裂造成接地短路,光伏阵列跳闸。

  对导线端子未做标记,在汇流箱内电极反接造成短路、汇流箱起火。

  未按说明书指示正确安装热膨胀附件造成起火,尤其是回路中涉及多种附件的线路。

  未复核热膨胀附件与导线的总重量造成导线与屋檐锐利边角受压接触。

  未合理排布电缆托架中热膨胀导线,导致接线盒附件受损。

  未合理使用不锈钢电缆夹导致导线绝缘受力过大。

  线缆接头接合不牢。

  接线盒与线缆接头受压,导致导线间连接松动或者断开,在有负载的情况下会引起电弧。

  在汇流箱的端子紧固时使用了不当的扭矩。汇流箱端子扭矩不当的情况下,会随着热循环次数的增加,屋顶的振动加速松动。

光伏组件在至少40至50年甚至是更长的工作年限中都会产生足以致命的电压和电流——30V以上的点击和30~50毫安的电流就足以使心脏停止跳动。所以那些暴露线缆甚至是在电缆托架内安装的线缆必须能够抵御恶劣环境,其绝缘材料应在整个生命周期都足以维持性能以确保系统安全。笔者见识过在暴露在太阳下使用了33年仍然表现良好的USE-2导线,也见过3个月就连接松动出现磨损问题的USE-2导线。

责任编辑:solar_robot
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