“渔光互补”光伏发电工程电缆施工管理探讨

胡 益

（中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司，上海 200063）

随着社会经济的发展，全球各国越来越重视可再生能源的开发和利用，光伏发电进入了规模化发展阶段[1-2]。目前已有多个大型光伏电站建成并投入运行，并网发电后获得了较好的经济效益、社会效益和环境效益。文章针对“渔光互补”光伏电站的光伏区电缆施工特点，总结电缆施工管理经验，可供类似工程建设参考。

1 “渔光互补”光伏发电简介

光伏发电系统按照运行方式是否与电网相连可分为独立型光伏发电系统和光伏并网发电系统[3]。其中，光伏并网发电系统是主流方式。在大型光伏并网电站中，太阳能光伏组件阵列将太阳能转化为直流电并汇流，经过三相逆变器（DC-AC）转换成三相交流电，再通过升压变压器转换成符合公共电网电压要求的交流电接入电网。

“渔光互补”型光伏发电是将渔业养殖和光伏发电结合在一起，通过在水面上设立光伏组件，水下养殖鱼虾，达到养殖和发电并行的模式[4]。大型“渔光互补”光伏电站光伏区占地大，施工点多。施工场地为鱼塘，场地泥泞，给桩基础、支架安装、材料设备运输等作业带来较大困难。“渔光互补”光伏电站场区工程主要有光伏组件基础、支架施工、组件安装；逆变器和箱式变压器（简称箱变）安装；各类电缆、集电线路施工等。

光伏区电缆主要有以下四种：（1）光伏电缆。光伏组件阵列至汇流箱的直流电缆。（2）直流电缆。汇流箱至逆变器直流配电柜的直流电缆。（3）交流电缆。包括逆变器到箱变的低压交流电缆和从箱变到升压站的高压交流电缆。（4）通信电缆。光伏场区的监控系统采用MODBUS协议的RS485总线连接成现场总线网络，然后接至各逆变器箱内的通信管理机。各个逆变器箱内的通信管理机通过通信光缆连成环网送至集中控制室。

2 光伏区电缆施工管理

各类电缆在装运、保管过程中应合理堆放，不仅要方便装卸、倒运，还应保证每盘电缆之间没有较大的挤压力，以免损坏电缆。施工现场设置专用堆场入库保管。要求堆场平整且地势较高，防止积水将电缆浸泡，同时还应做好防雨、防晒措施。

现场电缆管理中应确保电缆到货数量满足设计要求。由于光伏场区各类电缆数量、重量差异较大，因此可以采用抽查的方式来检验每盘数量、长度是否与到货清单一致，以保证现场施工需求。电缆领用及施工过程应做好详细的记录，在整个施工过程中严格控制电缆的下料长度，减少产生的边角料数量，及时制止电缆材料浪费情况的发生。

2.1 光伏电缆

由于光伏电缆经常暴露在阳光之下，并且通常处于气候条件较恶劣的环境中，因此光伏电缆需要具备耐高温、耐酸碱盐、防紫外线及阻燃等特点。此外，光伏电缆在施工时通常在带有锐边的结构上布线，因而其受压力、弯折、张力及交织拉伸荷载性能需优于普通电缆。

光伏电缆全场使用量十分庞大，采用合理的施工管理方法，不仅能节省大量的光伏电缆，还能提高光伏电站的发电性能。在光伏发电项目中，光伏电缆沿着檩条布线，将光伏电缆放置于C型檩条内侧。此种布线方式不仅施工方便，还可以避免光伏电缆遭受日晒雨淋，减慢老化速度。汇流箱放置在光伏组件阵列的一端，且汇流箱的每根进线连接着数块光伏组件，在光伏电缆布线时不仅要保证C型檩条中电缆保持拉直状态，还应控制好每根光伏电缆两端留有合适的接线长度。

此外，光伏电缆在施工过程中应加强接线质量管理。每根光伏电缆线一端与光伏组件连接，另一端与汇流箱铜排连接，两端都应保证良好的接线质量。由于光伏电缆接头都是施工人员手工操作，因此如果接头施工质量存在问题，那么将会严重影响整个光伏电站的发电效率和电气安全，降低光伏电站的经济效益。在实际施工中可以考虑采用专用接线工具进行接线，对于光伏电缆与汇流箱相连的一端还可以考虑采用快速插头的方式进行连接，这样既能更好地控制接线质量，又可以达到良好的防水防潮性能。光伏电缆布线完成后还应捆扎和固定檩条中的电缆束，防止运行期间由于长期风吹等因素导致光伏电缆从檩条中脱落。在汇流箱进线孔内侧处还应用防火堵料密实封堵，做好防火阻燃措施。

2.2 直流电缆

直流电缆全场敷设量大，且价格较高，在全部动力电缆的采购成本中占比约50%。根据“渔光互补”的环境条件，考虑电缆的耐热阻燃性能及防潮防光性能，项目采用型号为ZRC-YJV-0.6/1.0kV的直流电缆连接汇流箱与逆变器。采用电缆架桥敷设，局部穿管敷设。在直流电缆敷设过程中，应控制好电缆下料长度。如果在敷设过程中未严格控制好敷设长度，那么将会造成大量浪费，增加建设成本。

由于直流电缆是沿电缆桥架敷设且桥架位于渔塘之上，因此电缆桥架也应具有较强的防腐蚀性能，且桥架的架设高度应高于最高设计水位，电缆桥架可靠固定在每个支架上。直流电缆敷设施工时可以使用挖机等机械将整盘电缆运送至施工位置，然后人工沿桥架敷设。先由工人在桥架下方的地面上将电缆放至对应位置，然后将电缆抬入桥架内，禁止在桥架中拉动电缆，避免桥架边沿将电缆外皮刮破，从而影响电缆绝缘性能。直流电缆敷设完成后还应盖好桥架盖板并用抱箍将桥架与盖板捆扎牢固。

项目采用电缆桥架跨度分为4m和8m两种，桥架底板和侧板厚度均为1.5mm，此种类型桥架重量较重，十分牢固。对于直流电缆来说，单根重量较轻，且不同位置处需要敷设的电缆根数不同。在靠近逆变器的位置，桥架内放置的电缆数量较多，而远离逆变器的位置，桥架内放置的电缆数量较少，为此在前期图纸设计时可以将桥架分为宽窄不同的规格，使用在不同的位置。桥架底板可以采用梯形栅格的底板，这样可以在很大程度上减轻桥架的重量，节省材料成本，方便施工，并且梯形栅格底板可以防止桥架内部有积水，也方便电缆在桥架中穿入穿出，避免了在封闭桥架上钻孔施工。

2.3 交流电缆

从逆变器到箱变的低压交流电缆在光伏电站中使用的数量较少。一般将逆变器与箱变相邻放置在一起，低压交流电缆沿着箱逆变平台下方的电缆桥架敷设。高压交流电缆在大型光伏电站中使用量较大，它将场区内的每台箱变连接在一起，最后连接至升压站。接下来重点介绍高压交流电缆的用量设计及施工方法。

由于高压交流电缆成本较高，因此在设计每段电缆长度时应进行严格控制，减少施工剩余的边角料，从而降低采购成本。对于每段电缆的长度，应在图纸上测量好两点之间的距离后再加上一定的转弯长度和接线长度即为需要采购的长度。在“渔光互补”项目中，施工场地较为平整，电缆敷设路径一般为直线，如果电缆长度的确定采用直线距离乘以一定系数的方式，那么距离较远的两点就会产生较大的余量，施工后会剩余较多的电缆头，从而造成一定的浪费。

升压箱变到升压站内35kV配电装置及35kV升压箱变环接的交流电缆选用交联聚乙烯绝缘-聚氯乙烯护套内铠装阻燃（ZRC-YJV22-26/35kV）电缆，且此电缆沿道路一侧铠装直埋敷设，过道路时须穿管敷设。电缆直埋敷设施工方便，是一种经济、快速的敷设方式，但敷设后电缆较易遭受外力损坏和周围土壤的酸、碱、电化学腐蚀及白蚁、老鼠啃咬的危害[5]。“渔光互补”电站中施工环境和土地条件较为简单，进行电缆直埋施工相对容易，在施工前须确定各段电缆敷设方案和必要的技术措施，对各盘电缆进行校潮检验和机构尺寸检查，确保电缆本体质量。由于35kV电缆单根重量和每盘重量都较大，因此在敷设过程中可以采用机械设备进行牵引敷设，机械敷设电缆时应考虑牵引机具的强度，在牵引中应防止电缆被钢丝绳或尖硬物体刮磨。电缆敷好后，上面再铺软土或砂层，然后沿电缆全长盖混凝土保护板。直埋电缆敷设完毕后在其上方每隔50m安装“下有电缆禁止开挖”警示柱。

35kV电缆敷设完成后还须安装电缆附件，电缆附件必须由专业人员操作，安装前必须检查确认电缆是否进水、受潮，进水或受潮的电缆决不能进行接头安装，必要时对电缆外护套进行耐压试验。电缆剥开后应在最短的时间内完成安装，在空气中暴露的时间越少越好，严禁在雨雪天气和存在环境污染的地方做电缆接头。

2.4 通信电缆

光伏电站的监控系统主要是监控布置在逆变器箱内的电气设备及箱变。监控系统采用两层网络结构，包括站控层与间隔层。间隔层设备主要包括布置在各个逆变器箱内的通信管理机，监控的电气设备为逆变器、汇流箱、直流配电柜及箱变，其通信接口采用通过MODBUS协议的RS485总线连接成现场总线网络，然后接至各逆变器箱内的通信管理机。各个逆变器箱内的通信管理机再通过光纤连成环网送至站控层。通信电缆的施工主要包括RS485通信线和光缆的敷设施工。此项目RS485通信线沿桥架敷设，而光缆以直埋及沿桥架敷设为主，光缆及485线过路时均穿管。由于485线在通信时较容易受到干扰，因此在沿桥架敷设时应与桥架中的直流电缆分成两侧敷设，避免直流电流对通信信号的干扰，最终影响通信质量。光缆在直埋施工过程中，必须确保塑料护套的完整性，加强金属护套的对地绝缘测试工作，同时还应做好光缆线路的保护和防护措施。

3 结束语

“渔光互补”光伏工程作为地面光伏电站的一种，能有效地综合利用土地资源。加强光伏场区电缆施工管理不但可以降低工程建设成本，而且还关系到光伏电站长期安全稳定运行及发电效率。电缆的施工管理在前期的设计和采购中就要进行优化，设计合理的电缆敷设路径和敷设方式，可节约采购成本，方便施工。在施工过程中按照施工进度计划和质量管理目标安排有效的电缆施工工序，然后对整个施工过程进行监管，能够达到预期的进度目标和质量目标。综上所述，电缆施工管理在光伏电站建设过程中起着重要的作用。