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太陽能系統如何巧用鋁合金電纜?

太陽能系統如何巧用鋁合金電纜?

太陽能平價上網時代,控制系統成本非常關鍵。近十年來,組件和逆變器的價格下降了90%,給太陽能系統的整體成本下降帶來了很大的貢獻,但電纜的成本卻一直未降。在大型項目中,電纜在系統中的佔比達到10%,比逆變器還要高。其實只要設計和安裝得當,在保證系統正常運轉和安全的前提下,部分交流電纜採用鋁合金電纜,可以降低一部分成本。

太陽能電站的電纜分為直流電纜與交流電纜,其中組件與組件之間的直流電纜和組件到逆變器之間的直流電纜,一般要求要用太陽能專用直流電纜,而從逆變器出來到交流配電櫃之間的電纜,配電櫃到變壓器之間的電纜,則沒有要求用什麼電纜。

■什麼是鋁合金電纜:鋁合金電纜是以AA8030 系列鋁合金材料為導體的新型材料電力電纜。鋁合金的電阻率介於鋁與銅之間,高於銅,略低於鋁,在相同載流量前提下,同等長度的鋁合金導體的重量僅為銅的一半。

上面是鋁電纜和銅電纜的載流量對比,可以看到,當鋁合金導體的截面積是銅1.5倍時,鋁合金電纜和銅電纜電一樣,實現了相同的載流量、電阻和線損。

■使用壽命方面:金屬表面與氧發生作用後,生成不同的金屬氧化物。鋁的氧化物能構成緻密的有一定硬度的表面保護膜。銅的氧化物俗稱銅綠,介於以上兩者之間,是一種有毒物質。

經濟方面,這是最重要的方面。以下是0.6/1kV電壓等級,YJLHV鋁合金電纜鋁電纜和YJV銅電纜的價格對比,導線面積的單位是平方毫米,價格是元/每米:

從上表可以看到,鋁合金電纜的成本約為銅芯電纜的25%~50%,採用鋁合金電纜成本優勢比較大。我們可以做一個對比,在一個400kW的村級扶貧電站,從交流配電櫃到升壓變壓器的距離為1500米,400kW電站輸出最大電流為580A,如果採用銅電纜,每一相需用兩根150平方,3相要用6根,總長度是9000米,價格是86.4萬;如果用鋁合金用兩根240平方,總長度也是9000米,價格是45萬可節省41.4萬元,並且240平方的鋁線比150平方的銅線損耗更低。

還有一種稀土鋁合金電纜,採用高延伸率鋁合金材料,在純鋁中通過加入硼等稀土微量元素材料,並經輥壓技術及特殊的退火工藝處理,電纜具有較好的柔韌性。當其表面與空氣接觸時,可形成一種薄而堅固的氧化層,能耐受各種腐蝕。即使在長時間過載或過熱時,也能保證連接的穩定性,成本比普通的鋁合金電纜稍高10%左右。

■鋁電纜的應用範圍:長距離的架空線,空間比較大的地下電纜溝,有可靠固定橋架的地方,可考慮使用鋁電纜。

■鋁電纜的使用注意事項:

銅的熔點為1080℃,而鋁和鋁合金的熔點為660℃,所以銅導體是耐火電纜更好的選擇。現在一些鋁合金電纜廠家宣稱可以生產耐火鋁合金電纜並且通過了相關國家標準測試,但鋁合金電纜與鋁電纜此方面沒有差別,如果處於火災中心,即溫度高於鋁合金和鋁電纜熔點時,不論電纜採取何種隔熱措施,電纜會在很短的時間內融化,喪失導電功能,因此鋁合金不宜用做耐火電纜導體,也不宜在人口密集的城市配電網、樓宇、廠礦中使用。

相對於鋁芯電纜,銅芯柔性好,允許的彎度半徑小,反覆折彎不易斷裂,所以拐彎較多,穿管較多或線路複雜的場合,不宜使用鋁電纜。

由於電氣開關接設備的端子都是採用銅的,銅鋁直接相接,通電後就會產生原電池的化學反應:活潑性更高的鋁就會加速氧化,導致接頭處電阻變高,載流量變低,所以在銅鋁相接時需要採取一些措施,比如使用銅鋁過渡接線端子或者銅鋁過渡接線排,消除電化學反應。

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