光伏发电技术9.1光伏系统的安装

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1、第9章 光伏系统的安装、调试及维护 9.1 对光伏系统安装人员的要求 9.2 光伏系统的安装 9.3 光伏系统的调试 9.4 光伏系统的维护及管理 9.1 对光伏系统安装人员的要求 9.1.1 光伏系统安装人员的条件 北美能源从业人员认证委员会（NABCEP）负责对 美国和加拿大的光伏系统安装人员进行合格鉴定， 规定要年满18岁，具有一定文化基础，有3年以上 从事光伏系统安装经验，并接受过10h职业安全和 健康管理（OSHA）培训，还要加上累计完成58h技 术培训，经过笔试合格发给证书，才能成为正式的 光伏系统安装人员。 9.1.2 北美光伏系统安装人员合格考试内容 2011年10月公布了光伏

2、系统安装人员合格考试的提 纲，其中，核实系统设计占30%，项目管理占17% ，安装电气部件占22%，安装机械部件占8%，安装 整体系统占12%，维修保养和排除故障占11%。 这些内容基本涵盖了光伏系统安装中的各个环节， 主要内容如下。 1.核实系统设计 落实用户需求；复查现场勘查； 确认系统尺寸；查储能系统的设计； 确认连接线尺寸的计算；复查系统部件的选择； 复查计算的配线和导管的尺寸； 复查过电流保护选择； 复查紧固件的选择； 复查计划安排 （1）导线类型 为保证PV系统组件（即方阵、蓄电池、控制器、逆 变器）协调运行并发出电力，需要用导线将所有设备 连接起来。系统的PV测有正极导线和负极导

3、线，每 根导线都连接到PV组件的相应部分。 PV系统使用的导线最常用的材料是铜，因为它导 电性强，与导线终端兼容。 铝导线比较便宜，也可以选用，但铝线通常被认为是 一种比较差的导线，如果选择用铝，则导线通常要比 较粗，因此它的导电性比铜差，而且PV系统的所有 导线终端都要求有清楚的铝接头标志。导线终端要求 是最难满足的部分。如果铝导线（或铜导线）连接到 材料不同的端子，这种连接最终会失效，增加火灾风 险。 选择合适的导线并不困难，导线的型号多种多样， 每一种都有它的使用场合和局限性。 导线的分类 导线总是用表示它的特点的缩写表示。 例如：USE（underground service entr

4、ance）是一 种地下入口电缆。 导线通常都有几个缩写段。只要缩写表示的一个特点 符合安装要求，就可以使用这种导线。 有些导线标号的最后是-2.这种标号表示无论在干燥 条件还是潮湿条件下，该导线的额定工作温度是 90 光伏电站中常见电缆及材料介绍 近年来，太阳能（PV）发电的应用日趋广泛，发展 迅速，在光伏电站建设过程中除主要设备，如光伏 组件、逆变器、升压变压器以外，配套连接的光伏 电缆材料对光伏电站的整体盈利的能力、运行的安 全性、是否高效，同样起着至关重要的作用，下面 就对光伏电站中常见的电缆及材料的用途和使用环 境做详细的介绍。 电缆按照光伏电站的系统可分为直流电缆及交流电 缆，根据用

5、途及使用环境的不同分类如下： a直流电缆 组件与组件之间的串联电缆。 组串之间及其组串至直流配电箱(汇流箱)之间的并 联电缆。 直流配电箱至逆变器之间电缆。 以上电缆均为直流电缆，户外敷设（敷设就是指线管 或线缆由一处至另一处之间的安装方式）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。 b交流电缆 逆变器至升压变压器的连接电缆。 升压变压器至配电装置的连接电缆。 配电装置至电网或用户的连接电缆。 此部分电缆为交流负荷电缆，户内环境敷设较多，可 按照一般电力电缆选型要求选择。 c.光伏专用电缆 光伏电站中大量的直流电缆需户外敷设，环境条件恶 劣，其电缆材

6、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。 因此，在光伏电站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。近期研制开发的电子束交叉链接 电缆，额定温度为120，可抵御恶劣气候环境和经 受机械冲击。 又如RADOX电缆是根据国际标准IEC216研制的一种 太阳能专用电缆，在户

7、外环境下，使用寿命是橡胶电 缆的8倍，是PVC(聚氯乙烯)电缆的32倍。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(例如： 从-40125)。在欧洲，技术人员通过测试，屋顶 上可测得的温度值高达100110。 d.蓄电池连线 在带蓄电池的系统中，从蓄电池到逆变器最常用的导 线是防潮热固型（RHW）导线、防潮耐热热塑型（ THW）导线和地下入口导线（USE）。这些导线通 常都是铜的。 另一种蓄电池导线是高柔度电缆，它的芯线用上千根 细铜丝绞合成粗电缆。优点是在空间很狭窄的情况下 弯曲半径很小。 如果使用软电缆，一定要保证使用的接头适用于软 绞

8、合电缆。否则会造成导线故障，使系统有失火的 危险。 e.接地连线 PV系统的所有裸漏金属部分都需要接地。这意味着 PV组件框架、支架和金属盒需要连到一根导线，该 导线再与地接触的粗导线连接。 f.电缆导体材料 光伏电站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，电缆连接多采用接插件。 电缆导体材料可分为铜芯和铝芯。 铜芯电缆具有的抗氧化能力比铝要好，寿命长，稳 定性能要好，压降小和电量损耗小的特点； 在施工上由于铜芯柔性好，允许的弯度半径小，所 以拐弯方便，穿管容易；而且铜芯抗疲劳、反复折 弯不易断裂，所以接线方便； 同时铜芯的机械强度高，能承受较大的机械拉力， 给施工敷设带来

9、很大便利，也为机械化施工创造了 条件。 相反铝芯电缆，由于铝材的化学特性，安装接头易 出现氧化现象(电化学反应)，特别是容易发生蠕变现 象，易导致故障的发生。 因此，铜电缆在光伏电站使用中，特别是直埋敷设 电缆供电领域，具有突出的优势。可减低事故率、 提高供电可靠性、施工运行维护方便等特点。这正 是国内目前在地下电缆供电中主要采用铜电缆的原 因所在。 g.电缆绝缘护套材料 光伏电站安装和运行维护期间，电缆可能在地面以下 土壤内、杂草丛生乱石中、屋顶结构的锐边上布线、 裸露在空气中，电缆有可能承受各种外力的冲击。如 果电缆护套强度不够，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

10、致短路、火灾和 人员伤害危险等问题的出现。电缆科研技术人员发现 ，经辐射交叉链接的材料，较辐射处理前有较高的机 械强度。交叉链接工艺改变了电缆绝缘护套材料聚合 物的化学结构，可熔性热塑材料转换为非可熔性弹性 体材料，交叉链接辐射则显著改善了电缆绝缘材料的 热学特性、机械特性和化学特性。 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、或存在某些损伤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。因此在这种情况下一般使用铠装、带 防鼠剂功能护套的电缆。

11、(2)导管种类 除PV电源连线外，PV系统使用的其他所有导线都需 要适当保护，以防止损坏；这种保护壳被称为导管。 金属导管 在建筑物内部的开断设施之前，PV输出电路的各电 路只要安装在金属导管内即可。 金属软管FMT： 在空间有限时用起来比较 方便。通常用于短距离连线， 但不允许用于潮湿位置， 所以只能用于建筑物内部。 金属电气导管EMT： 是一种薄壁导管，适用于 大部分PV输出电路。无论 用于户外还是户内，价格 都不贵。在导管需要改变 方向时，使用工具可以使它弯曲，还可以使用各种 配件来改变走向。 非金属导管 非金属导管只要具有适当性能（如紫外线保护）就 可以用于PV系统，并可用于特定位置的

12、安装（如潮 湿位置）。非金属导管可用于PV系统的任何电路。 常见的非金属导管类型有： 聚氯乙烯（PVC）硬管:是一种比较便宜且容易处理 的导管。它材料较硬，可以弯曲，可以加装专用配 件。 非金属防水软管(LFNC)：用于户外需要软导管的位 置。它很容易处理，用于PVC导管与隔离开关或逆 变器之间的连接，价格比PVC导管贵。 2.项目管理 安排筹建会议 安排许可证及批准 项目人事管理 修改系统设计 项目设备管理 实施现场具体的安全计划 3.安装电气部件 减轻电气危害 安装接地系统 导管和电缆管道的安装 安装电气部件 安装电路导线 安装电网连接 安装系统测量仪表 安装蓄电池部件 4.安装机械部件

13、安装设备基础 安装固定系统 安装光伏组件 5.完成系统安装 测试光伏系统 系统投入运行 完成系统文档 使用户熟悉系统 6.维修保养和排除故障 实行目视检查 核实系统运行 进行校正活动 核实纠正措施的效果 9.2 光伏系统的安装 建造大型光伏电站，是一项复杂的系统工程，需要准 备全面的可行性研究报告，并经过批准立项，办理好 包括土地使用、环保、建筑、消防等各项行政审批手 续，落实并网条件，并得到电力部门的并网许可，在 场地、资金、技术、人力、设备、材料和各项设计资 料等都已经完全具备条件的情况下，才能着手进行光 伏电站的施工安装。 9.2.1 系统安装前的准备 大型光伏系统安装前应具备以下条件：

14、 承担施工单位的资质、特殊作业人员资质、施工机 械、施工机械、施工材料、计量器具等都已通过合格 审查。 设计文件和施工图样齐备，且已得到审查通过。 施工组织设计及施工方案已经获得批准。 场地、电力、道路等条件已能满足正常施工需求。 预留基座、预留孔洞、预埋件、混凝土浇制品、预 埋管和设施都已完成，符合设计图样要求，并已验收 合格。 所有需要的设备和材料等都已经运送到现场，并得 到妥善保管。 控制室、配电房等附属建筑及设施均已完工。 9.2.2 太阳电池方阵的安装 1.安装前的准备 进行现场勘测，确定安装位置。在光伏系统设计前 ，应到现场进行勘测。一般情况下，现场评估包括确 定： 在现场安装光伏

15、方阵是否合适，了解测量安装场地的 尺寸大小和确定朝向。太阳电池方阵安装方向应尽量 朝向赤道，即北半球朝向正南方，南半球朝向正北方 。应使用指南针来确定朝向。 方阵前面是否有建筑物或树木遮挡，如实在无法避免 ，则应尽量保证方阵面上在上午9点到下午3点之间 能照到阳光。 根据现场面积的大小，确定太阳电池方阵的安装形式 。如太阳电池组件全部并排安装时距离不够，可分成 几排安装；前、后排之间距离要根据式(8-19)来确定 ；确定预留基座、孔洞、预埋件等位置。 放置平衡系统(BOS)部件的位置是否合适。 光伏系统如何与现有的电力系统相连接。 地面安装的光伏方阵，现场勘测主要内容包括： 分区及土地使用限制

16、； 地形、海拔和等级要求； 土壤类型和方阵的地表覆盖情况； 地下水位，防洪区和排水； 方阵基础要求； 安全要求和围栏；车辆、设备和维护通道 如果光伏方阵是安装在屋顶，现场调查评估的重点项 目包括： 建筑类型和屋顶设计； 屋顶尺寸、坡度和方向； 屋顶表面的类型、条件和支撑结构； 坠落保护方法； 安装和维护的通道。 制定施工方案，准备设计施工图样等文件资料。 进行场地平整，浇注基座和预埋件。基座和预埋件 与地面之间必须可靠固定。应对地基承载力，基座的 强度和稳定性进行验算。 如果是在屋顶上安装的方阵，事先应对建筑物的结构 设计、材料、耐久性能、安装部件的构造及强度等进 行复核验算，确定屋顶的承载能力确实可以承受光伏 方阵的质量以及风压、