วิธีเลือกสายเคเบิลทางอากาศสำหรับโรงไฟฟ้าไฟฟ้าโซลาร์เซลล์?

---

การเลือกสายอากาศสำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เป็นส่วนสำคัญในการออกแบบและการดำเนินงานที่มีประสิทธิภาพของสิ่งอำนวยความสะดวกดังกล่าว. ขนาดที่ถูกต้องของสายอากาศส่งผลโดยตรงต่อความปลอดภัย, การสูญเสียพลังงาน, ต้นทุนการดำเนินงาน, และความสามารถในการทำกำไรในระยะยาว.

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบ่งออกเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์และกระจายตามกำลังการผลิตและวิธีการบริโภค. โรงงานแบบรวมศูนย์มีกำลังการผลิตที่สูงกว่า และมักจะเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าโดยใช้ระดับแรงดันไฟฟ้า 35kV/110kV หรือสูงกว่า, เข้าถึงสถานีย่อย 35kV/110kV ที่อยู่ใกล้เคียง. โดยทั่วไปสถานีย่อย 35kV/110kV จะตั้งอยู่ในศูนย์โหลดในเมือง, ที่ระยะหนึ่งจากโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์. เพื่อลดต้นทุนและปรับปรุงประสิทธิภาพ, สายอากาศเปลือย โดยทั่วไปจะใช้เพื่อเชื่อมต่อโรงงานกับสถานีย่อย.

เมื่อออกแบบโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์และเลือกสายไฟ, การใช้ตัวนำเปลือยที่มีหน้าตัดเล็กลงจะช่วยลดการใช้โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก, จึงลดต้นทุนการลงทุน. ในทางกลับกัน, หากใช้ตัวนำที่มีหน้าตัดที่ใหญ่กว่า, ความต้านทานต่อความยาวหน่วยลดลง, ซึ่งช่วยลดการสูญเสียพลังงานที่ใช้งานอยู่, แรงดันไฟฟ้าตก, และการสูญเสียพลังงานไฟฟ้า, ส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานลดลง. เพื่อลดการสูญเสียในระบบโครงข่ายและปรับปรุงประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์, เพิ่มรายได้จากการผลิตพลังงานสูงสุด, จำเป็นต้องเลือกหน้าตัดของตัวนำอย่างเหมาะสม.

เงื่อนไขที่จำเป็นสามประการในการเลือกหน้าตัดของตัวนำ

การเลือกหน้าตัดของตัวนำเหนือศีรษะต้องมั่นใจในความปลอดภัยของผู้คน, แหล่งจ่ายไฟฟ้าที่เชื่อถือได้, เทคโนโลยีขั้นสูง, และเศรษฐกิจพอเพียง. ในทางเทคนิค, การคัดเลือกจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่จำเป็นสามประการต่อไปนี้:

สภาพความต้านทานทางกล

ในระหว่างการดำเนินงานระยะยาว, ตัวนำจะต้องถูกแรงภายนอกต่างๆ, เช่น ความตึงของเส้น, น้ำหนักของตัวนำเอง, ลม, และน้ำหนักน้ำแข็งสะสม. เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือในการทำงานของตัวนำ, จำเป็นต้องมีความต้านทานทางกลเพียงพอ. กฎระเบียบระบุว่าเพื่อให้แน่ใจว่ามีความต้านทานทางกลของสายไฟ, หน้าตัดของตัวนำต้องไม่น้อยกว่าค่าที่ระบุในตารางต่อไปนี้:

ประเภทตัวนำ	ผ่านเขตที่อยู่อาศัย	ผ่านพื้นที่ที่ไม่ใช่ที่อยู่อาศัย
สายถักอลูมิเนียมและอลูมิเนียมอัลลอยด์	35	25
สายเคเบิลถักแกนเหล็ก	25	16
สายทองแดง	16	16

สภาพความร้อน

เมื่อกระแสไหลผ่านตัวนำ, มันร้อนขึ้นเนื่องจากการต้านทาน. เพื่อป้องกันไม่ให้ตัวนำไหม้หรือแก่ก่อนเวลาอันควรเนื่องจากความร้อนสูงเกินไป, และเพื่อให้มั่นใจถึงการดำเนินงานที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ในระยะยาว, มันจะต้องเป็นไปตามสภาวะอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นด้วย. นั่นก็คือ, กระแสโหลดต่อเนื่องสูงสุดที่ไหลผ่านตัวนำจะต้องน้อยกว่ากระแสไฟต่อเนื่องที่ปลอดภัยในระยะยาวที่อนุญาต. มาตรฐานนี้กำหนดกระแสไฟต่อเนื่องที่ปลอดภัยในระยะยาวสำหรับอุณหภูมิแวดล้อม 25°C, ดังแสดงในตารางต่อไปนี้:

ภาพตัดขวาง / มม.²	35	50	70	95	120	150	185	240	300	400	500
แอลเจ	170	215	265	325	375	440	500	610	680	830	980
แอลจีเจ	170	220	275	335	380	445	515	610	700	800	–
LJGQ	–	–	–	–	–	–	510	610	710	845	966

สภาพเอฟเฟกต์โคโรนา

ในสายอากาศไฟฟ้าแรงสูง, ความเข้มของสนามไฟฟ้าโดยรอบอยู่ในระดับสูง. สิ่งนี้สามารถกระตุ้นให้เกิดการปล่อยบางส่วนหรือทั้งหมดได้, เพิ่มการสูญเสียพลังงาน, ทำให้เกิดการรบกวนการสื่อสาร, และเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของอุปกรณ์. เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบจากโคโรนา, ความเข้มของสนามไฟฟ้าในอากาศโดยรอบจะต้องลดลงโดยการเพิ่มหน้าตัดของตัวนำ. เมื่อระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า 60kV, ก เอฟเฟกต์โคโรนาที่สมบูรณ์ ไม่เกิดขึ้นเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าในการทำงานต่ำและความเข้มของสนามไฟฟ้าต่ำ. อย่างไรก็ตาม, เมื่อระดับแรงดันไฟฟ้าเท่ากับหรือมากกว่า 110kV, หน้าตัดของตัวนำขั้นต่ำที่จำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงเอฟเฟกต์โคโรนามีดังนี้:

แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด / กิโลโวลต์	110	220	330
หน้าตัดตัวนำขั้นต่ำ	แอลจีเจ-70	แอลจีเจ-300	LGJ-2×240

วิธีการเลือกหน้าตัดของตัวนำ 1: วิธีความหนาแน่นกระแสทางเศรษฐกิจ

เมื่อคำนึงถึงความประหยัดในการเลือกหน้าตัดของตัวนำ, จำเป็นต้องคำนึงถึงการลงทุนในการก่อสร้างสายการผลิตและต้นทุนการดำเนินงานประจำปีเป็นหลัก, ซึ่งส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการสูญเสียพลังงาน. เพื่อให้มั่นใจถึงความมีชีวิตทางเศรษฐกิจของการเลือกตัวนำ, ควรขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของกระแสเศรษฐกิจ. หลังจากพิจารณาหลักการผลประโยชน์ส่วนรวมอย่างครอบคลุมแล้ว (การลงทุน, ต้นทุนการดำเนินงาน, อัตราการฟื้นตัวของการลงทุน, อัตราค่าเสื่อมราคา), กระแสที่ประหยัดที่สุดที่สอดคล้องกับหน่วยหน้าตัดของตัวนำเรียกว่าความหนาแน่นกระแสทางเศรษฐกิจ. สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับวัสดุตัวนำ, ค่าสัมประสิทธิ์การใช้ของเส้น, และจำนวนเงินลงทุน. ในทางปฏิบัติ, จะพิจารณาจากวัสดุตัวนำ, ชั่วโมงการใช้งานโหลดสูงสุด, และแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด, ดังแสดงในตาราง. หน้าตัดที่เลือกตามความหนาแน่นกระแสทางเศรษฐกิจเรียกว่าหน้าตัดทางเศรษฐกิจ, กำหนดให้เป็น:

เอสเจ = ไอแมกซ์ / เจ

• จ: หน้าตัดทางเศรษฐกิจ
• เจ: ความหนาแน่นกระแสเศรษฐกิจ
• ไอแมกซ์: กระแสไฟฟ้าทำงานสูงสุดของตัวนำภายใต้สภาวะปกติ

ต(สูงสุด)/ชม.	2000	3000	4000	5000	6000	7000
LJ วาทยากรของ 10 กิโลโวลต์หรือน้อยกว่า	1.44	1.18	1.00	0.86	0.76	0.66
LGJ วาทยากรของ 10 กิโลโวลต์หรือน้อยกว่า	1.70	1.38	1.18	1.00	0.88	0.78
LCJ ตัวนำของ 35 กิโลโวลต์หรือมากกว่า	1.86	1.50	1.26	1.08	0.94	0.84

ตัวอย่างการเลือกสายเคเบิลทางอากาศสำหรับโรงไฟฟ้าไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

สถานการณ์จริง

สำหรับก โซลูชันสายเคเบิลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์, ในสายอากาศขนาด 35kV, ใช้สายถักอะลูมิเนียมแกนเหล็กที่มีวงจรคู่, มีความยาว 15 กม. และน้ำหนักบรรทุกสูงสุด 16 เมกะวัตต์ในตอนท้าย. ตัวประกอบกำลังเฉลี่ยคือ 0.9, และแรงดันไฟฟ้าตกสูงสุดที่อนุญาตคือ 5% อนุญาตภายใต้สภาวะปกติ. จำเป็นต้องเลือกหน้าตัดของตัวนำ.

แผนการคัดเลือก

หน้าตัดของตัวนำจะถูกเลือกตามความหนาแน่นกระแสทางเศรษฐกิจ, จากนั้นจะมีการตรวจสอบตามเงื่อนไขที่จำเป็นสามประการและแรงดันไฟฟ้าตกที่อนุญาต.

กระแสไฟในการทำงานสูงสุด:

ไอแมกซ์= (ป / 2) / (1.732 × สหประชาชาติ × คอสθ) - (16000 / 2) / (1.732 × 35 × 0.9) - 146.63 ก

ด้วยกระแสไฟในการทำงานสูงสุด (ไอแมกซ์) ของ 146.63 A และ Tmax ของ 2000 ชั่วโมง, ตารางแสดงความหนาแน่นของกระแสเศรษฐกิจ (เจ) เป็น 1.65 เอ/ตร.มม. ดังนั้น, หน้าตัดทางเศรษฐกิจคือ:

เอสเจ = ไอแมกซ์ / เจ = 146.63 / 1.65 - 88.87 มม.²

เลือกหน้าตัดที่ใกล้ที่สุด: ไดรเวอร์ LGJ-95, ด้วยพารามิเตอร์ ro + เจโซ = 0.332 + j0.4 Ω/km และกระแสไฟต่อเนื่องที่ปลอดภัยในระยะยาวของ 335 ก.

การยืนยัน

1. ความต้านทานทางกล:
   ส = 95 มม.² > และ = 25 มม.²
   ตรงตามข้อกำหนด.
2. สภาพความร้อน:
   เนื่องจากสายวงจรคู่สามารถทำงานในวงจรเดียวได้, กระแสในเส้นจะเพิ่มขึ้น, ทำให้เกิดความร้อนมากขึ้น. นี่คือสถานการณ์การดำเนินงานที่สำคัญที่สุด. ในการตรวจสอบอุณหภูมิ, ต้องพิจารณาโหมดการทำงานนี้:
   ไอแมกซ์= 2 × 146.63 เอ = 293.26 ก < ไอ = 335 ก
   ตรงตามข้อกำหนด.
3. สภาพเอฟเฟกต์โคโรนา:
   เนื่องจากเส้นนั้น 35 กิโลโวลต์, ไม่จำเป็นต้องตรวจสอบสภาพเอฟเฟกต์โคโรนา.
4. แรงดันไฟฟ้าตก:
   ∆U = (พี × อาร์ + คิว × เอ็กซ์) × ล / ยู = 1.80 กิโลโวลต์
   ยู% = 1.80 / 35 - 5.15% > 5%
   ไม่เป็นไปตามข้อกำหนด, จึงต้องเพิ่มหน้าตัดของตัวนำ. เลือกตัวนำ LGJ-120 แล้ว, ด้วยพารามิเตอร์ ro + เจโซ = 0.236 + j0.421 Ω/km และกระแสไฟต่อเนื่องที่ปลอดภัยในระยะยาวของ 380 ก.

การยืนยันใหม่:

1. ความต้านทานทางกล:
   ส = 120 มม.² > และ = 25 มม.²
   ตรงตามข้อกำหนด.
2. สภาพความร้อน:
   ไอแมกซ์= 2 × 146.63 เอ = 293.26 ก < ไอ = 380 ก
   ตารางแสดงให้เห็นว่าตัวนำ LGJ-120 มีกระแสไฟที่ปลอดภัยสูงสุดที่ 380 A อยู่ในโหมดล้มเหลว, มากกว่ากระแสสูงสุดในตัวนำ, จึงเป็นไปตามข้อกำหนด.
3. สภาพเอฟเฟกต์โคโรนา:
   เนื่องจากเส้นนั้น 35 กิโลโวลต์, ไม่จำเป็นต้องตรวจสอบสภาพเอฟเฟกต์โคโรนา.
4. แรงดันไฟฟ้าตก:
   ∆U = (พี × อาร์ + คิว × เอ็กซ์) × ล / ยู = 1.60 กิโลโวลต์
   ยู% = 1.60 / 35 - 4.57% < 5%
   ตรงตามข้อกำหนด.

ดังนั้น, ตัวนำอากาศ LGJ-120 ที่เลือกมีความเหมาะสม.

บทสรุป

การเลือกที่เหมาะสมของ สายไฟในโรงงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ เป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้มั่นใจทั้งความปลอดภัยและประสิทธิภาพ. โดยการพิจารณาเกณฑ์หลักสามประการ ได้แก่ ความต้านทานทางกล, เครื่องทำความร้อน, และสภาวะโคโรนา - รับประกันได้ว่าตัวนำจะทนทานต่อความต้องการทางกายภาพและความร้อน, ลดการสูญเสียพลังงานและลดต้นทุนการดำเนินงานให้เหมาะสม.

การใช้วิธีการความหนาแน่นกระแสทางเศรษฐกิจช่วยให้เกิดความสมดุลระหว่างการลงทุนเริ่มแรกและต้นทุนระยะยาว. โดยการปรับหน้าตัดของตัวนำให้ตรงตามข้อกำหนดทางเทคนิคและหลีกเลี่ยงแรงดันไฟฟ้าตก, มั่นใจได้ถึงการดำเนินการติดตั้งที่มีประสิทธิภาพและคุ้มค่า, เพิ่มประสิทธิภาพและความทนทานสูงสุด.