“漁光互補(bǔ)”光伏發(fā)電工程電纜施工管理探討

胡 益

（中國電力工程顧問集團(tuán)華東電力設(shè)計院有限公司，上海 200063）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全球各國越來越重視可再生能源的開發(fā)和利用，光伏發(fā)電進(jìn)入了規(guī)?；l(fā)展階段[1-2]。目前已有多個大型光伏電站建成并投入運(yùn)行，并網(wǎng)發(fā)電后獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。文章針對“漁光互補(bǔ)”光伏電站的光伏區(qū)電纜施工特點，總結(jié)電纜施工管理經(jīng)驗，可供類似工程建設(shè)參考。

1 “漁光互補(bǔ)”光伏發(fā)電簡介

光伏發(fā)電系統(tǒng)按照運(yùn)行方式是否與電網(wǎng)相連可分為獨立型光伏發(fā)電系統(tǒng)和光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)[3]。其中，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是主流方式。在大型光伏并網(wǎng)電站中，太陽能光伏組件陣列將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電并匯流，經(jīng)過三相逆變器（DC-AC）轉(zhuǎn)換成三相交流電，再通過升壓變壓器轉(zhuǎn)換成符合公共電網(wǎng)電壓要求的交流電接入電網(wǎng)。

“漁光互補(bǔ)”型光伏發(fā)電是將漁業(yè)養(yǎng)殖和光伏發(fā)電結(jié)合在一起，通過在水面上設(shè)立光伏組件，水下養(yǎng)殖魚蝦，達(dá)到養(yǎng)殖和發(fā)電并行的模式[4]。大型“漁光互補(bǔ)”光伏電站光伏區(qū)占地大，施工點多。施工場地為魚塘，場地泥濘，給樁基礎(chǔ)、支架安裝、材料設(shè)備運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)帶來較大困難?！皾O光互補(bǔ)”光伏電站場區(qū)工程主要有光伏組件基礎(chǔ)、支架施工、組件安裝；逆變器和箱式變壓器（簡稱箱變）安裝；各類電纜、集電線路施工等。

光伏區(qū)電纜主要有以下四種：（1）光伏電纜。光伏組件陣列至匯流箱的直流電纜。（2）直流電纜。匯流箱至逆變器直流配電柜的直流電纜。（3）交流電纜。包括逆變器到箱變的低壓交流電纜和從箱變到升壓站的高壓交流電纜。（4）通信電纜。光伏場區(qū)的監(jiān)控系統(tǒng)采用MODBUS協(xié)議的RS485總線連接成現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，然后接至各逆變器箱內(nèi)的通信管理機(jī)。各個逆變器箱內(nèi)的通信管理機(jī)通過通信光纜連成環(huán)網(wǎng)送至集中控制室。

2 光伏區(qū)電纜施工管理

各類電纜在裝運(yùn)、保管過程中應(yīng)合理堆放，不僅要方便裝卸、倒運(yùn)，還應(yīng)保證每盤電纜之間沒有較大的擠壓力，以免損壞電纜。施工現(xiàn)場設(shè)置專用堆場入庫保管。要求堆場平整且地勢較高，防止積水將電纜浸泡，同時還應(yīng)做好防雨、防曬措施。

現(xiàn)場電纜管理中應(yīng)確保電纜到貨數(shù)量滿足設(shè)計要求。由于光伏場區(qū)各類電纜數(shù)量、重量差異較大，因此可以采用抽查的方式來檢驗每盤數(shù)量、長度是否與到貨清單一致，以保證現(xiàn)場施工需求。電纜領(lǐng)用及施工過程應(yīng)做好詳細(xì)的記錄，在整個施工過程中嚴(yán)格控制電纜的下料長度，減少產(chǎn)生的邊角料數(shù)量，及時制止電纜材料浪費情況的發(fā)生。

2.1 光伏電纜

由于光伏電纜經(jīng)常暴露在陽光之下，并且通常處于氣候條件較惡劣的環(huán)境中，因此光伏電纜需要具備耐高溫、耐酸堿鹽、防紫外線及阻燃等特點。此外，光伏電纜在施工時通常在帶有銳邊的結(jié)構(gòu)上布線，因而其受壓力、彎折、張力及交織拉伸荷載性能需優(yōu)于普通電纜。

光伏電纜全場使用量十分龐大，采用合理的施工管理方法，不僅能節(jié)省大量的光伏電纜，還能提高光伏電站的發(fā)電性能。在光伏發(fā)電項目中，光伏電纜沿著檁條布線，將光伏電纜放置于C型檁條內(nèi)側(cè)。此種布線方式不僅施工方便，還可以避免光伏電纜遭受日曬雨淋，減慢老化速度。匯流箱放置在光伏組件陣列的一端，且匯流箱的每根進(jìn)線連接著數(shù)塊光伏組件，在光伏電纜布線時不僅要保證C型檁條中電纜保持拉直狀態(tài)，還應(yīng)控制好每根光伏電纜兩端留有合適的接線長度。

此外，光伏電纜在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)接線質(zhì)量管理。每根光伏電纜線一端與光伏組件連接，另一端與匯流箱銅排連接，兩端都應(yīng)保證良好的接線質(zhì)量。由于光伏電纜接頭都是施工人員手工操作，因此如果接頭施工質(zhì)量存在問題，那么將會嚴(yán)重影響整個光伏電站的發(fā)電效率和電氣安全，降低光伏電站的經(jīng)濟(jì)效益。在實際施工中可以考慮采用專用接線工具進(jìn)行接線，對于光伏電纜與匯流箱相連的一端還可以考慮采用快速插頭的方式進(jìn)行連接，這樣既能更好地控制接線質(zhì)量，又可以達(dá)到良好的防水防潮性能。光伏電纜布線完成后還應(yīng)捆扎和固定檁條中的電纜束，防止運(yùn)行期間由于長期風(fēng)吹等因素導(dǎo)致光伏電纜從檁條中脫落。在匯流箱進(jìn)線孔內(nèi)側(cè)處還應(yīng)用防火堵料密實封堵，做好防火阻燃措施。

2.2 直流電纜

直流電纜全場敷設(shè)量大，且價格較高，在全部動力電纜的采購成本中占比約50%。根據(jù)“漁光互補(bǔ)”的環(huán)境條件，考慮電纜的耐熱阻燃性能及防潮防光性能，項目采用型號為ZRC-YJV-0.6/1.0kV的直流電纜連接匯流箱與逆變器。采用電纜架橋敷設(shè)，局部穿管敷設(shè)。在直流電纜敷設(shè)過程中，應(yīng)控制好電纜下料長度。如果在敷設(shè)過程中未嚴(yán)格控制好敷設(shè)長度，那么將會造成大量浪費，增加建設(shè)成本。

由于直流電纜是沿電纜橋架敷設(shè)且橋架位于漁塘之上，因此電纜橋架也應(yīng)具有較強(qiáng)的防腐蝕性能，且橋架的架設(shè)高度應(yīng)高于最高設(shè)計水位，電纜橋架可靠固定在每個支架上。直流電纜敷設(shè)施工時可以使用挖機(jī)等機(jī)械將整盤電纜運(yùn)送至施工位置，然后人工沿橋架敷設(shè)。先由工人在橋架下方的地面上將電纜放至對應(yīng)位置，然后將電纜抬入橋架內(nèi)，禁止在橋架中拉動電纜，避免橋架邊沿將電纜外皮刮破，從而影響電纜絕緣性能。直流電纜敷設(shè)完成后還應(yīng)蓋好橋架蓋板并用抱箍將橋架與蓋板捆扎牢固。

項目采用電纜橋架跨度分為4m和8m兩種，橋架底板和側(cè)板厚度均為1.5mm，此種類型橋架重量較重，十分牢固。對于直流電纜來說，單根重量較輕，且不同位置處需要敷設(shè)的電纜根數(shù)不同。在靠近逆變器的位置，橋架內(nèi)放置的電纜數(shù)量較多，而遠(yuǎn)離逆變器的位置，橋架內(nèi)放置的電纜數(shù)量較少，為此在前期圖紙設(shè)計時可以將橋架分為寬窄不同的規(guī)格，使用在不同的位置。橋架底板可以采用梯形柵格的底板，這樣可以在很大程度上減輕橋架的重量，節(jié)省材料成本，方便施工，并且梯形柵格底板可以防止橋架內(nèi)部有積水，也方便電纜在橋架中穿入穿出，避免了在封閉橋架上鉆孔施工。

2.3 交流電纜

從逆變器到箱變的低壓交流電纜在光伏電站中使用的數(shù)量較少。一般將逆變器與箱變相鄰放置在一起，低壓交流電纜沿著箱逆變平臺下方的電纜橋架敷設(shè)。高壓交流電纜在大型光伏電站中使用量較大，它將場區(qū)內(nèi)的每臺箱變連接在一起，最后連接至升壓站。接下來重點介紹高壓交流電纜的用量設(shè)計及施工方法。

由于高壓交流電纜成本較高，因此在設(shè)計每段電纜長度時應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格控制，減少施工剩余的邊角料，從而降低采購成本。對于每段電纜的長度，應(yīng)在圖紙上測量好兩點之間的距離后再加上一定的轉(zhuǎn)彎長度和接線長度即為需要采購的長度。在“漁光互補(bǔ)”項目中，施工場地較為平整，電纜敷設(shè)路徑一般為直線，如果電纜長度的確定采用直線距離乘以一定系數(shù)的方式，那么距離較遠(yuǎn)的兩點就會產(chǎn)生較大的余量，施工后會剩余較多的電纜頭，從而造成一定的浪費。

升壓箱變到升壓站內(nèi)35kV配電裝置及35kV升壓箱變環(huán)接的交流電纜選用交聯(lián)聚乙烯絕緣-聚氯乙烯護(hù)套內(nèi)鎧裝阻燃（ZRC-YJV22-26/35kV）電纜，且此電纜沿道路一側(cè)鎧裝直埋敷設(shè)，過道路時須穿管敷設(shè)。電纜直埋敷設(shè)施工方便，是一種經(jīng)濟(jì)、快速的敷設(shè)方式，但敷設(shè)后電纜較易遭受外力損壞和周圍土壤的酸、堿、電化學(xué)腐蝕及白蟻、老鼠啃咬的危害[5]?！皾O光互補(bǔ)”電站中施工環(huán)境和土地條件較為簡單，進(jìn)行電纜直埋施工相對容易，在施工前須確定各段電纜敷設(shè)方案和必要的技術(shù)措施，對各盤電纜進(jìn)行校潮檢驗和機(jī)構(gòu)尺寸檢查，確保電纜本體質(zhì)量。由于35kV電纜單根重量和每盤重量都較大，因此在敷設(shè)過程中可以采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行牽引敷設(shè)，機(jī)械敷設(shè)電纜時應(yīng)考慮牽引機(jī)具的強(qiáng)度，在牽引中應(yīng)防止電纜被鋼絲繩或尖硬物體刮磨。電纜敷好后，上面再鋪軟土或砂層，然后沿電纜全長蓋混凝土保護(hù)板。直埋電纜敷設(shè)完畢后在其上方每隔50m安裝“下有電纜禁止開挖”警示柱。

35kV電纜敷設(shè)完成后還須安裝電纜附件，電纜附件必須由專業(yè)人員操作，安裝前必須檢查確認(rèn)電纜是否進(jìn)水、受潮，進(jìn)水或受潮的電纜決不能進(jìn)行接頭安裝，必要時對電纜外護(hù)套進(jìn)行耐壓試驗。電纜剝開后應(yīng)在最短的時間內(nèi)完成安裝，在空氣中暴露的時間越少越好，嚴(yán)禁在雨雪天氣和存在環(huán)境污染的地方做電纜接頭。

2.4 通信電纜

光伏電站的監(jiān)控系統(tǒng)主要是監(jiān)控布置在逆變器箱內(nèi)的電氣設(shè)備及箱變。監(jiān)控系統(tǒng)采用兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括站控層與間隔層。間隔層設(shè)備主要包括布置在各個逆變器箱內(nèi)的通信管理機(jī)，監(jiān)控的電氣設(shè)備為逆變器、匯流箱、直流配電柜及箱變，其通信接口采用通過MODBUS協(xié)議的RS485總線連接成現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，然后接至各逆變器箱內(nèi)的通信管理機(jī)。各個逆變器箱內(nèi)的通信管理機(jī)再通過光纖連成環(huán)網(wǎng)送至站控層。通信電纜的施工主要包括RS485通信線和光纜的敷設(shè)施工。此項目RS485通信線沿橋架敷設(shè)，而光纜以直埋及沿橋架敷設(shè)為主，光纜及485線過路時均穿管。由于485線在通信時較容易受到干擾，因此在沿橋架敷設(shè)時應(yīng)與橋架中的直流電纜分成兩側(cè)敷設(shè)，避免直流電流對通信信號的干擾，最終影響通信質(zhì)量。光纜在直埋施工過程中，必須確保塑料護(hù)套的完整性，加強(qiáng)金屬護(hù)套的對地絕緣測試工作，同時還應(yīng)做好光纜線路的保護(hù)和防護(hù)措施。

3 結(jié)束語

“漁光互補(bǔ)”光伏工程作為地面光伏電站的一種，能有效地綜合利用土地資源。加強(qiáng)光伏場區(qū)電纜施工管理不但可以降低工程建設(shè)成本，而且還關(guān)系到光伏電站長期安全穩(wěn)定運(yùn)行及發(fā)電效率。電纜的施工管理在前期的設(shè)計和采購中就要進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計合理的電纜敷設(shè)路徑和敷設(shè)方式，可節(jié)約采購成本，方便施工。在施工過程中按照施工進(jìn)度計劃和質(zhì)量管理目標(biāo)安排有效的電纜施工工序，然后對整個施工過程進(jìn)行監(jiān)管，能夠達(dá)到預(yù)期的進(jìn)度目標(biāo)和質(zhì)量目標(biāo)。綜上所述，電纜施工管理在光伏電站建設(shè)過程中起著重要的作用。