A fotovoltaikus erőművekhez használt légkábel kiválasztása döntő szempont az ilyen létesítmények tervezésében és hatékony működésében. Az antennavezető helyes mérete közvetlenül befolyásolja a biztonságot, energiaveszteségek, működési költségek, és hosszú távú jövedelmezőség.
A fotovoltaikus erőművek kapacitásuk és fogyasztási módjuk alapján centralizált és elosztott fotovoltaikus erőművekre oszthatók. A központosított erőművek nagyobb kapacitással rendelkeznek, és általában 35 kV/110 kV vagy magasabb feszültséggel kapcsolódnak a hálózathoz, közeli 35kV/110kV alállomás elérése. A 35kV/110kV-os alállomások általában városi terhelési központokban találhatók, bizonyos távolságra a fotovoltaikus erőműtől. A költségek csökkentése és a hatékonyság növelése érdekében, csupasz légkábel jellemzően az üzem és az alállomás összekapcsolására szolgál.
A fotovoltaikus üzem tervezésénél és a kábelek kiválasztásánál, kisebb keresztmetszetű csupasz vezeték használata csökkenti a színesfémek fogyasztását, így csökkennek a beruházási költségek. Másrészt, ha nagyobb keresztmetszetű vezetéket használunk, az egységnyi hosszra eső ellenállás csökken, amely csökkenti az aktív energia veszteségeket, feszültségesések, és elektromos energia veszteségek, következésképpen csökkenti a működési költségeket. A hálózati veszteségek csökkentése és a fotovoltaikus erőmű gazdasági hatékonyságának javítása, az energiatermelésből származó bevétel maximalizálása, elengedhetetlen a vezető keresztmetszetének megfelelő kiválasztása.
Három szükséges feltétel a karmester keresztmetszetének kiválasztásához
A felsővezeték keresztmetszetének megválasztásánál biztosítani kell az emberek biztonságát, megbízható áramellátás, fejlett technológia, és ésszerű gazdaságosság. Technikailag, a kiválasztásnak meg kell felelnie a következő három szükséges követelménynek:
Mechanikai ellenállás állapota
Hosszú távú működés során, a vezető különféle külső erőknek lesz kitéve, mint például a vonalfeszültség, a karmester saját súlya, szél, és a felhalmozott jégsúly. A vezető működésének biztonsága és megbízhatósága érdekében, szükséges, hogy megfelelő mechanikai ellenállással rendelkezzen. Az előírások kimondják, hogy biztosítsák az elektromos vezetékek mechanikai ellenállását, a vezeték keresztmetszete nem lehet kisebb, mint a következő táblázatban megadott értékek:
| Vezeték típusa | Lakóterületeken keresztül | Nem lakóterületeken keresztül |
|---|---|---|
| Alumínium és alumíniumötvözet fonott kábel | 35 | 25 |
| Acélmagos fonott kábel | 25 | 16 |
| Réz kábel | 16 | 16 |
Fűtési állapot
Amikor áram folyik át a vezetőn, ellenállás hatására felmelegszik. Megakadályozza a vezető túlmelegedés miatti kiégését vagy idő előtti öregedését, valamint biztonságos és megbízható hosszú távú működésének biztosítása, hőmérséklet-emelkedési feltételeknek is meg kell felelnie. Azaz, a vezetéken átfolyó maximális folyamatos terhelési áramnak kisebbnek kell lennie, mint a megengedett hosszú távú biztonságos folyamatos áram. A szabvány meghatározza a hosszú távú biztonságos folyamatos áramot 25°C-os környezeti hőmérsékleten, az alábbi táblázat szerint:
| Keresztmetszet / mm² | 35 | 50 | 70 | 95 | 120 | 150 | 185 | 240 | 300 | 400 | 500 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| LJ | 170 | 215 | 265 | 325 | 375 | 440 | 500 | 610 | 680 | 830 | 980 |
| LGJ | 170 | 220 | 275 | 335 | 380 | 445 | 515 | 610 | 700 | 800 | – |
| LJGQ | – | – | – | – | – | – | 510 | 610 | 710 | 845 | 966 |
Corona Effect állapot
Magasabb feszültségű antennavezetékekben, a környező elektromos tér intenzitása nagy. Ez részleges vagy teljes kisüléseket idézhet elő, növekvő energiaveszteség, kommunikációs interferenciát generál, és a berendezés oxidációjának felgyorsítása. A koronahatás elkerülése érdekében, a környező levegőben az elektromos tér intenzitását csökkenteni kell a vezető keresztmetszetének növelésével. Ha a feszültségszint 60 kV alatt van, a teljes koronahatás nem fordul elő az alacsony üzemi feszültség és az alacsony elektromos térerősség miatt. Viszont, ha a feszültség szintje egyenlő vagy nagyobb, mint 110 kV, a koronahatás elkerülése érdekében szükséges minimális vezeték-keresztmetszet a következő:
| Névleges feszültség / kV | 110 | 220 | 330 |
|---|---|---|---|
| Minimális vezető keresztmetszet | LGJ-70 | LGJ-300 | LGJ-2×240 |
A vezető keresztmetszetének kiválasztásának módszere 1: Gazdasági áramsűrűség módszer
Amikor a gazdaságosságot mérlegeli a vezető keresztmetszetének kiválasztásakor, elsősorban a vonalépítési beruházással és az éves üzemeltetési költségekkel kell elszámolni, amelyek főként energiaveszteségen alapulnak. A vezetőválasztás gazdasági életképességének biztosítása, a gazdasági áramsűrűségen kell alapulnia. Az általános haszon elveinek átfogó mérlegelése után (beruházás, működési költségek, beruházás megtérülési aránya, értékcsökkenési ráta), a vezető egységnyi keresztmetszetének megfelelő leggazdaságosabb áramot gazdaságos áramsűrűségnek nevezzük. Ez összefügg a vezető anyagával, a vonal kihasználtsági együtthatója, és a beruházás összegét. Gyakorlatban, a vezető anyaga alapján határozzák meg, a maximális terheléskihasználás órái, és a névleges feszültség, táblázatban látható módon. A gazdasági áramsűrűség szerint kiválasztott keresztmetszetet gazdasági keresztmetszetnek nevezzük, ként határozzuk meg:
Sj = Imax / J
- Sj: Gazdasági keresztmetszet
- J: Gazdasági áramsűrűség
- Imax: A vezeték maximális üzemi árama normál körülmények között
| T(max)/h | 2000 | 3000 | 4000 | 5000 | 6000 | 7000 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| LJ karmestere 10 kV vagy kevesebb | 1.44 | 1.18 | 1.00 | 0.86 | 0.76 | 0.66 |
| LGJ karmestere 10 kV vagy kevesebb | 1.70 | 1.38 | 1.18 | 1.00 | 0.88 | 0.78 |
| LCJ karmestere 35 kV vagy több | 1.86 | 1.50 | 1.26 | 1.08 | 0.94 | 0.84 |
Példa antennakábel kiválasztására fotovoltaikus erőműhöz
Valódi forgatókönyv
A fotovoltaikus kábel megoldás, 35kV-os légvezetékben, kettős áramkörű acélmagos alumínium fonott kábelt használnak, hosszával 15 km és a maximális terhelés 16 MW a végén. Az átlagos teljesítménytényező a 0.9, és a megengedett legnagyobb feszültségesés 5% normál körülmények között megengedett. Ki kell választani a vezető keresztmetszetét.
Kiválasztási terv
A vezető keresztmetszetét a gazdaságos áramsűrűség alapján kell kiválasztani, majd a három szükséges feltétel és a megengedett feszültségesés szerint ellenőrzik.
Maximális üzemi áram:
Imax = (P / 2) / (1.732 × UN × cosθ) = (16000 / 2) / (1.732 × 35 × 0.9) = 146.63 A
Maximális üzemi árammal (Imax) -ból 146.63 A és Tmax 2000 óra, táblázat jelzi, hogy a gazdasági áramsűrűség (J) van 1.65 A/mm². Ezért, a gazdasági keresztmetszet az:
Sj = Imax / J = 146.63 / 1.65 = 88.87 mm²
A legközelebbi keresztmetszet kerül kiválasztásra: LGJ-95 sofőr, paraméterekkel ro + jxo = 0.332 + j0,4 Ω/km és egy hosszú távú biztonságos folyamatos áram 335 A.
Ellenőrzés
- Mechanikai ellenállás:
S = 95 mm² > És = 25 mm²
Megfelel a követelményeknek. - Fűtési állapot:
Mivel a kettős áramkörű vonal egyetlen áramkörben is működhet, nő az áram a vezetékben, több hőt termelve. Ez a legkritikusabb működési forgatókönyv. A hőmérséklet ellenőrzésben, ezt a működési módot figyelembe kell venni:
Imax = 2 × 146.63 A = 293.26 A < Iy = 335 A
Megfelel a követelményeknek. - Corona Effect állapot:
Mivel a vonal az 35 kV, nem szükséges ellenőrizni a koronahatás állapotát. - Feszültségesés:
ΔU = (P × R + Q × X) × L / U = 1.80 kV
U% = 1.80 / 35 = 5.15% > 5%
Nem felel meg a követelményeknek, tehát a vezető keresztmetszetét növelni kell. Az LGJ-120 vezető van kiválasztva, paraméterekkel ro + jxo = 0.236 + j0,421 Ω/km és egy hosszú távú biztonságos folyamatos áram 380 A.
Új ellenőrzés:
- Mechanikai ellenállás:
S = 120 mm² > És = 25 mm²
Megfelel a követelményeknek. - Fűtési állapot:
Imax = 2 × 146.63 A = 293.26 A < Iy = 380 A
A táblázat azt mutatja, hogy az LGJ-120 vezeték maximális biztonságos árammal rendelkezik 380 A hiba üzemmódban, nagyobb, mint a maximális áramerősség a vezetőben, tehát megfelel a követelményeknek. - Corona Effect állapot:
Mivel a vonal az 35 kV, nem szükséges ellenőrizni a koronahatás állapotát. - Feszültségesés:
ΔU = (P × R + Q × X) × L / U = 1.60 kV
U% = 1.60 / 35 = 4.57% < 5%
Megfelel a követelményeknek.
Ezért, a kiválasztott LGJ-120 antennavezető megfelelő.
Következtetés
A megfelelő kiválasztása a kábelek egy fotovoltaikus üzemben elengedhetetlen a biztonság és a hatékonyság biztosítása érdekében. A három fő kritérium – a mechanikai ellenállás – figyelembevételével, fűtés, és koronaviszonyok – garantált, hogy a vezető ellenáll a fizikai és hőterhelésnek, az energiaveszteségek minimalizálása és az üzemeltetési költségek optimalizálása.
A gazdaságos áramsűrűség módszer alkalmazása lehetővé teszi a kezdeti beruházás és a hosszú távú költségek egyensúlyát. A vezeték keresztmetszetének a műszaki követelményeknek megfelelő beállításával és a feszültségesések elkerülésével, a létesítmény hatékony és költséghatékony működése biztosított, teljesítményének és tartósságának maximalizálása.