光伏系統安裝之後,用戶最關心就是發電量,因為它直接關系到用戶的投資回報,影響發電量的因素很多,組件、逆變器、電纜的質量、安裝朝向方位角、傾斜角度、灰塵、陰影遮擋、組件和逆變器配比系統方案、線路設計、施工、電網電壓等等各種因素都有可能,本系列文章将根據實際案例一一探讨各種因素。
本文主要讨論電纜選型錯誤對發電量的影響
案例現場
有一個光伏扶貧電站,裝機容量是110kW,使用2台30kW逆變器和1台50kW逆變器,采用全額上網的方式,通過并網櫃,接入變電站的低壓端,并網後,安裝方發現電站發電量偏低,聯系到逆變器廠家,售後客服人員在現場檢測,分别隻開啟一台逆變器,此時并網電壓不高于440伏,3台機器均能正常運行,沒有出現待機重連的現象,這說明逆變器本身是沒有問題的。
逆變器沒有任何問題,發電量偏低的主要原因是當3台逆變器電站同時工作功率增加時,電網電壓也會随之升高,當達到國家标準所規定的最高限制時,啟動保護機制,逆變器停機或者限額運行,造成發電量偏低。
為什麼光伏輸出功率增加時,電網電壓會升高?雖然問題不是出在逆變器上,但逆變器廠家為了協助客戶找出真正的原因,從線路上進行了仔細檢查,經排查,組件、逆變器、開關設計選型都正常,問題出在逆變器到箱變這一段電纜上,電纜截面積達不到要求,未改進的線路如下圖所示。
逆變器交流側線纜,應該使用交流電纜,50KW逆變器原來的4*6平方直流PV線纜,應該換成4*35平方銅線,兩台30KW逆變器原來的4*6方直流PV線纜,應該換成4*16平方銅線。
(表一 逆變器輸出線纜線徑選擇參考對照表)
2個交流配電箱到交流并網櫃的距離分别為30米和110米,使用的線纜都是4*50平方鋁線,能達到要求。
變壓器至電表箱并網點距離大約600米,電線杆上使用4*35mm²鋁線,線徑過細,成為該電站現象的根因所在,逆變器交流側線纜整改後,問題繼續存在。
在30℃時,鋁的電阻率約p=2.8×10^-8,
則600米鋁電纜,35mm²鋁線600米電阻為
R=Lp/S=600×2.8×10^-8/(35×10^-6)=0.48歐姆。50mm²鋁線100米R=Lp/S=100×2.8×10^-8/(50×10^-6)=0.056歐姆,加上其它電纜及開關的電阻,總值約 0.54歐姆.
在農村地區,各戶距離較遠,為了照顧遠的地方,箱變端電網電壓一般都比較高,在420V左右。逆變器是一個電流源,為了向電網輸送電流,逆變器的輸出電壓要比箱變的電壓高,逆變器的輸出電壓=電纜損耗電壓 箱變電壓。電纜損耗電壓=電流*電阻。
從上表可以看到,随着功率的增加,如果電纜不整改,逆變器的輸出電壓也會随之增加,如果要符合國家标準,必須到逆變器的電壓降到460V以内,電纜損耗電壓隻有40V,經計算,110kW交流輸出電纜如果大于700米,電纜面積必須要用120平方才可以。
電纜設計選型的原則
1)電纜的耐壓值要大于系統的最高電壓。如380V輸出的交流電纜,要選舉450/750V的電纜。
2)光伏方陣内部和方陣之間的連接,選取的電纜額定電流為計算所得電纜中最大連續電流的1.56倍。
3)交流負載的連接,選取的電纜額定電流為計算所得電纜中最大連續電流的1.25倍。
4)考慮溫度對電纜的性能的影響。溫度越高,電纜的載流量就越少,電纜要盡量安裝在通風散熱的地方。
5)考慮電壓降不要超過2%。
分布式光伏常用逆變器電纜選擇:
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