2025光伏电站电缆选型技术应用

光伏电站项目中电缆选型技术应用2025随着我国工业经济的持续快速发展，能源紧缺局面已严重制约着我国经济的飞速发展，煤炭供给能力远远不能满足国民经济发展对煤炭的迫切需求，而洁净环保、可再生的太阳能资源是人类的开发方向，太阳能具有以下优点：（1）普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。(2）无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。(3）巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。(4）长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。光伏发电已带动相关产品——光伏电缆的发展，通常光伏发电低压直流电须转化为交流电，连接光伏电池与交直流逆变器间的电缆即为光伏电缆。太阳能光伏发电优势目前光伏电缆型号主要有以下几种：PV1-F这种是最常见的光伏电缆型号，应用标准：TUV2PfG1169/08.2007，实际使用电压DC：0.6/1KV；因为标准执行时间较早，现在逐步被替代，目前主要是一些早期的客户依然使用未作更新。H1Z2Z2-K这种是目前使用广泛的光伏电缆型号，应用标准：TUVEN50618:2014，额定电压：DC1500V；此型号线缆在原有的标准上做了进一步的优化和升级，更适合市场使用配套。HCV、PV-CQ、PV-CC、PV(UL4703)这些型号是日本和美国的光伏电缆标准，相同截面单位线缆的单价要略高于TUV标准的光伏电缆，主要是国内流通量最大的光伏电缆型号是TUV标准的。确定了型号之后需要再确认规格：一般TUV标准的光伏电缆规格是从1.5平方毫米到35平方毫米，当然大截面的可以定制到120平方毫米，不同规格的光伏线价格相差也很大，市场使用较多的为4mm²，特别是H1Z2Z2-K1×4mm²，另外2.5平方、6平方都是最常见的规格，2.5平方一般常见于光伏小系统内，6平方的常见于使用在离网系统以及施工走线距离较远的项目上（增大截面抵消电压损耗）。光伏电缆主要型号及规格光伏发电工程中电缆工程建设费用一般比较大，电缆的合理选型和敷设方式选择直接影响着建设费用，所以合理规划、正确选择电缆的型号和敷设方式，是电缆设计工作的首要环节。光伏发电系统中，正取的电缆选型是降低发电成本的重要环节。1、电缆选择的基本原则光伏发电的电缆选择遵循电缆选择的一般要求，即按照电压等级、满足持续工作允许的电流、短路热稳定性、允许电压降、经济电流密度及敷设环境条件因素等进行选型。同时光伏发电又具有自身的特点，太阳能系统常常会在恶劣环境条件下使用，如高温、严寒和紫外线辐射。所以光伏系统中电缆的选择需考虑如下因素：电缆的绝缘性能；电缆的耐热阻燃性能；电缆的防潮，防光(抗辐射）;电缆的敷设方式；电缆导体的材料（铜芯，铝合金芯）；电缆截面的规格。光伏电缆的选型原则2.1光伏发电电缆类型光伏发电系统电缆，按照光伏发电的系统可分为直流电缆及交流电缆，其中组件间串联电缆、组串间并联、组串至汇流箱的直流电缆占据了一半以上的电缆量，经逆变器后的使用的为交流电缆。根据应用环境不同，光伏发电系统的电缆可分为：直流电缆（1）组件与组件之间的串联电缆，这部分应该使用有光伏认证的专用电缆。（2）组串之间及其组串至直流配电箱（汇流箱）之间的并联电缆，可选择使用稀土铝合金导体电缆。（3）直流配电箱至逆变器之间电缆，这部分也可以选择用稀土铝合金导体电缆。上述电缆均为直流电缆，户外敷设较多，需防潮、防暴晒、耐寒、耐热、抗紫外线，某些特殊的环境下还需防酸碱等化学物质。其中组件与组件之间的连接电缆通常与组件成套供应。交流电缆（1）逆变器至升压变压器的连接电缆。（2）升压变压器至配电装置的连接电缆。（3）配电装置至电网或用户的连接电缆。这里重点阐述光伏并网发电中直流电缆的选型及敷设，其原则同样适应于一些其他类型的光伏发电项目。光伏电缆的选型原则光伏专用电缆光伏发电系统中大量的直流电缆需户外敷设，环境条件恶劣，其电缆材料应根据抗紫外线、臭氧、剧烈温度变化和化学侵蚀情况而定。普通材质电缆在该种环境下长期使用，将导致电缆护套易碎，甚至会分解电缆绝缘层。这些情况会直接损坏电缆系统，同时也会增大电缆短路的风险，从中长期看，发生火灾或人员伤害的可能性也更高，大大影响系统的使用寿命。基于上述原因，在太阳能系统中使用光伏专用电缆和部件是非常有必要的。随着光伏产业的不断发展，光伏配套部件市场逐步形成，就电缆而言，已开发出了多种规格的光伏专业电缆产品。太阳能光伏专用电缆和部件不仅具有最佳的耐风雨性、耐紫外线和臭氧侵蚀性，而且能承受更大范围的温度变化（列如：从-40℃-125℃）。在欧洲，技术人员通过测试，屋顶上可测得出的温度值高达100-110℃。光伏发电系统安装和运行维护期间，电缆可能在地面以下土壤内、也可能在杂草丛生乱石中、也有可能屋顶结构的锐边上布线、也有可能裸露在空气中，电缆须承受压力、弯折、张力、交叉拉伸载荷及强力冲击。如果电缆护套强度不够，则电缆绝缘层将会受到损坏，从而影响整个电缆的使用寿命，或者导致短路、火灾和人员伤害危险等问题的出现。光伏发电使用的直流电缆多数情况下为户外长期工作，受施工条件的限制，电缆连接有两种，一种是采用插接件；另一种是采用螺栓紧固。电缆导体材料可分为铜芯和稀土铝合金芯。传统上多使用铜芯电缆，组件与组件之间的串联电缆，这部分应该使用有光伏认证的专用电缆。导体多使用镀锡铜导体，光伏电站的使用运营环境一般比较恶劣，经常安装在沙漠、荒山、水面、屋顶等这些环境里，这里面要求光伏电缆的电阻率一定要好、不易氧化，可长期使用，所以选择镀锡铜丝作为导体，是最贴合这个使用环境、电气性能最稳定的一种导体。电缆绝缘护套材料直流回路在运行中常常受到多种不利因素的影响而造成接地，使得系统不能正常运行。如挤压、电缆制造不良、绝缘材料不合格、绝缘性能低、直流系统绝缘老化、或存在某些损失缺陷均可引起接地或成为一种接地隐患。另外户外环境小动物侵入或撕咬也会造成直流接地故障。因此在有条件的前提下可选用铠装、带防鼠剂功能护套的电缆。光伏发电电缆导体材料的选择电缆截面的选择电缆截面的选择应满足允许温升、电压损失、机械强度等要求直流系统电缆按电缆长期允许载流量选择，并按电缆允许压降校验。电压损失通常情况下，线损=电流*电路总线长*电缆电压因子。根据要求，光伏阵列到光伏发电控制器的输电线路压降不允许超过5%，输出支路压降不超过2%。各部分连接电缆大小规格设计，还需遵循以下原则：(1)交流负载的连接：选取电缆的额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的1.25倍；

(2)逆变器的连接：选取电缆的额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的1.25倍；(3)方阵内部和方阵之间的连接：选取电缆的额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的1.56倍；

(4)考虑温度对电缆性能的影响；(5)考虑电压降不要超过2%。光伏发电电缆导体材料的选择电缆敷设分类电缆敷设方式应视工程条件、环境特点和电缆类型、数量等因素，且按满足运行可靠、便于维护的要求和技术经济合理的原则来选择。光伏发电项目直流电缆的敷设主要有直埋敷设、穿管敷设、槽架内敷设、电缆沟敷设、隧道敷设等，交流电缆的敷设与一般电力系统相仿。光伏组件之间、组串至直流汇流箱之间、汇流箱至逆变器之间的直流电缆，其截面规格小、数量多，多为沿组件支架绑扎敷设或穿管直埋敷设进行光伏阵列的导线布设时，在敷设时一般要考虑：组件之间连接电缆及组串与汇流箱之间连接电缆，尽可能利用组件支架作为电缆敷设的通道支撑与固定，从一定意义上可起到降低环境因素的影响；电缆敷设的松紧要适当，光伏场所一般昼夜温差较大，应避免热胀冷缩造成线缆断裂；在建筑物表面的光伏材料电缆引线，要考虑建筑整体美观，敷设位置应避开在墙和支架的锐角边缘布设电缆，以免切、磨损伤绝缘层引起短路，或切断导线引起断路。同时要考虑雷电沿电缆传输的问题。电缆敷设光伏发电系统中的直流线缆多为室外敷设，组件与组件之间的连接方式以接头插接为主。其他的电缆连接与一般电力系统电力连接方式相仿。H1Z2Z2-K

1×4mm²H1Z2Z2-K表示电缆型号，含义为1500V直流光伏电缆，产品标准为：TUV

EN50618:2014；4mm²表示电缆规格，含义为电线电缆的导体横截面积为4平方毫米，简称4平方；光伏电缆常用型号规格光伏电缆常用型号规格主要技术参数光伏电缆常用型号规格主要技术参数产品名称：光伏电缆产品型号：H1Z2Z2-K应用：应用于导体与导体，导体与地之间的标称1.5KV直流电压光伏发电系统；结构：导体截面：1.5mm²-120

mm²（其他规格可以订制）；导体：镀锡铜多股线,符合EN60228,5类软导体（软导体）；绝缘：低烟无卤辐照交联聚烯烃环保绝缘材料（XLPO/XLPE）；护套材料：低烟无卤辐照交联聚烯烃环保耐紫外线护套材料（XLPO/XLPE）；绝缘颜色：黑色/白色（其他颜色可订制）；护套颜色：黑/红/（其他颜色可订制）；光伏电缆常用型号规格主要技术参数电缆额定电压DC

1.5/1.5kV直流测试电压：6500V，50HZ，5分钟；温度等级：-45℃到125℃；-45℉到+257℉；环境温度：-40℃到+90℃；-40℉到+194℉；使用寿命：25年（通过TUV/UL）；最大短路温度：280℃，+536℉；弯曲半径：固定安装>4×；移动安装>5×；材料特性/标准：防火性能：EN

60332-1-2:2004；烟雾排放：IEC

61034；最小60%的透光率；低火灾荷载：DIN51900；认证：EN50618:2014；应用标准：TUV

EN50618:2014光伏电缆常用型号规格主要技术参数光伏电缆的部分试验项目直流电阻。成品电缆20℃时导电线芯直流电阻不大于5.09Ω/km。浸水电压试验。成品电缆(20m)在(20±5)℃水中浸入时间1h后经5min电压试验(交流6.5kV或直流15kV)不击穿。长期耐直流电压。样品长5m，放入(85±2)℃的含3%氯化钠(NaCl)的蒸馏水中(240±2)h，两端露出水面30cm。线芯与水间加直流0.9kV电压(导电线芯接正极，水接负极)。取出试样后进行浸水电压试验，试验电压为交流1kV，要求不击穿。 绝缘电阻。成品电缆在20时的绝缘电阻不小于1014Ω·cm，成品电缆在90时的绝缘电阻不小于1011Ω·cm。护套表面电阻。成品电缆护套的表面电阻应不小于109Ω。光伏电力电缆注意事项及选型一、涉及电缆选型的相关标准和规范1，DL/T5044-2004中华人民共和国电力行业标准选用多芯电缆时，其允许载流量可按同截面单芯电缆数值计算。由直流柜引出的控制线、信号线应选择铜芯电缆。其压降不应大于直流系统标称电压的5%。直流电缆的选择和敷设应符合GB50217中有关的规定。2，GB50217电力工程电缆设计规范直流供电回路宜采用两芯电缆，当需要时可采用单芯电缆。高温(100℃以上)或低温(-20℃以下)场所不宜用聚氯乙烯绝缘电缆。直埋敷设电缆时，当电缆承受较大压力或者有机械损伤危险时，应用钢带铠装电缆。最大工作电流作用下的电缆芯温度，不得超过按电缆使用寿命确定的允许值。确定电缆持续允许载流量的环境温度，如果电缆敷设在空气中或电缆沟，应取最热月日最高温度的平均值。

3，电缆路径的选择应符合下列规定(1)避免电缆遭受机械性外力、过热、腐蚀等危害。

(2)满足安全要求条件下使电缆较短。便于敷设、维护。避开将要挖掘施工的地方电缆在任何敷设方式及其全部路径条件的上下左右改变部件，都应满足电缆允许弯曲半径要求。1、铝电缆由于导体抗压蠕变性能差和延伸性差等缺点，长期使用，容易造成以下三大风险：（1）在接头处形成间隙，造成接触电阻变大，降低电气性能；（2）端子处脱落，造成漏电危险，或接触不良，产生火花，引起火灾事故；（3）不耐弯曲、容易折断，或虽未折断，但在弯折处形成裂痕、增大了电阻而引起发热。2、铜电缆存在以下三大不足：（1）铜价过高，项目投资成本过大；（2）铜资源日益缺乏，大部分依赖进口；（3）铜电缆重量大、柔韧性差，施工成本高。3、铝合金电缆弥补了以上铝电缆和铜电缆存在的问题，还具有以下三大优点：（1）耐腐蚀性好、使用寿命长；（2）抗蠕变性好、柔韧性好、反弹性小；（3）不含重金属，更加节能、环保。铜电缆、铝电缆、铝合金电缆主要区别抗蠕变性能铝合金导体的合金材料与退火处理工艺减少了导体在受热和压力下的“蠕变”倾向，相对于纯铝，抗蠕变性能提高300%，避免了由于冷流或蠕变引起的松弛问题。抗拉强度和延伸率铝合金导体相比于纯铝导体，由于加入了特殊的成分并采用了特殊的加工工艺，极大的提高了抗拉强度，且延伸率提高到30%，使用更加安全可靠。热膨胀系数

热膨胀系数用来计算在温度变化时材料的尺寸变化。铝合金的热膨胀系数与铜相当，多年来铝连接器一直可靠地用于铜和铝导体，且当今使用的大部分电气连接器都是用铝制造的，这尤其适合铝合金。所以铝合金导体与连接器的膨胀和收缩完全一致。连接性能用铝合金制造的电气连接与用铜导体制造的连接一样安全稳定。铝合金的成分大大改进了其连接性能，当导体退火时，添加的铁产生高强度抗蠕变性能，即使在长时间过载和过热时，也能保证连接稳定。。铝合金电缆主要性能优点自重承载力强铝合金改善了纯铝的抗拉强度，同时自重相比铜电缆较轻。这种优势在大跨度的建筑配线时体现得尤为突出。防腐蚀性能

铝固有的防腐性能源自当铝表面与空气接触时形成薄而坚固的氧化层，这种氧化层特别耐受各种形式的腐蚀。而合金中添加的稀土元素又能进一步改善铝合金的耐腐蚀性能，特别是电化学腐蚀。铝能承受恶劣环境的特点使其被广泛应用于托盘内电缆的导体，以及许多工业元件和容器。腐蚀的产生通常与不同的金属在潮湿环境中的连接有关，可使用相应的保护措施来防止腐蚀的发生，比如使用润滑油、抗氧化剂和保护涂层。碱性土壤和某些类型的酸性土壤环境对铝有较大的腐蚀性，所以直埋敷设的铝导体应使用绝缘层或模压护套防止腐蚀。在含硫的环境中，例如铁路隧道和其它类似地方，铝合金的抗腐蚀性能大大优于铜。柔韧性铝合金有很好的弯曲性能，其独特的合金配方、加工工艺，使柔韧性大幅提高。铝合金比铜柔韧性高30%，反弹性比铜低40%。一般铜缆的弯曲半径为10~20倍外径，而铝合金电缆弯曲半径仅为7倍外径，更容易进行端子连接。铝合金电缆主要性能优点铠装特性国内常用的铠装电缆，大多采用钢带铠装，安全级别低，在受到外界破坏力时，其抵御能力差，容易导致击穿，且重量重，安装成本相当高，加之耐腐蚀性能差，使用寿命不长。而我们根据美国标准开发的金属连锁铠装电缆，采用的是铝合金带连锁铠装，其层与层之间的连锁结构，