(国核电力规划设计研究院有限公司 100095)
摘要：本文针对重盐碱、地下水位高等复杂地质情况的光伏工程，结合光伏场区电缆敷设的实际要求，对光伏场区各型号电缆的敷设方式进行了详尽的分析探讨。
关键词：光伏 电缆敷设 复杂地质
1 概述
对于一个光伏发电工程，光伏场区电缆用量是相当庞大的，其敷设方式的选择会直接影响到工程的投资、施工难度、后期运维的难度，甚至电站后期运行的可靠性。本文针对光伏场区不同设备配套的各类型电缆，兼顾本工程所处区域重盐碱、地下水位高等复杂地质情况，对各类型电缆敷设方式进行了分析说明，并提出了适应于此类复杂地质情况光伏场区电缆敷设的推荐方案。
本文以某光伏工程地质情况为例，该工程处于平原地带，根据现场踏勘及区域资料的情况，了解到光伏场地内较为平坦，现状为农田或荒地，土地为盐碱地，部分区域为重盐碱区，土壤PH值在8以上，场区内可见浅塘，场区整体地下水位较高。根据以往的经验，若地下水位较高且土壤呈碱性，此类土壤的电阻率通常较低，且对埋在土壤中的钢具有腐蚀性。
2光伏场区电缆型号的选择
电缆的选择需要考虑到电缆敷设的方式以及环境条件的影响，本工程光伏场区土地为盐碱地、土壤PH值呈碱性，地下水位较高，土壤湿润，在此种环境下敷设的电缆极易因土壤的盐分、PH值、湿润程度以及土壤电阻率等因素而引起电缆的腐蚀。
当土壤中含有各种可溶性盐类和碱性物质时，对电缆金属护套与周围土壤发生电化学作用的危害性极大，土壤中含有不同程度的水分及电解质，且各处的组分常常差异较大，故可将潮湿土壤视作不均匀的电解液。电缆埋设在土壤中由于土壤通透气的难易、干湿度的差异、含盐浓度的多寡，以及电缆金属护套本身含杂质的不均匀性，在土壤与电缆之间会构成各种类型的腐蚀电池，促使电缆受到腐蚀。对于土壤电阻率低的地区一般其含有机质、盐分、腐蚀质等土质较多，当土壤电阻率低于20时，土壤对钢具有强腐蚀性，其对电缆的腐蚀性也较大。
综合以上对电缆引起腐蚀的因素，复杂地质情况下的电缆需要选取耐腐蚀性、耐潮湿的电缆，或者在敷设方式上避免环境对电缆产生腐蚀性影响，否则电缆腐蚀会导致电缆开裂、电缆钢带铠装结构锈蚀、严重情况下对电缆绝缘产生破坏，电缆绝缘降低最终发生击穿现象，影响整个电站的安全稳定运行。
依据电缆设计规范在潮湿、含化学腐蚀环境或易受水浸泡的电缆，其金属层、加强层、铠装上应有聚乙烯外护套；对于地下水位较高的地区，应选用聚乙烯外护套；对于用在有水或者化学液体浸泡场所的6~35kV重要回路，应具有符合使用要求的金属塑料符合阻水层、金属套等径向防水构造。所以本文所提复杂地质情况下1kV及35kV电缆选用聚乙烯外护套。
同时，采用聚乙烯外护套时，对于有钢带铠装结构的电缆，其需要选择具有挤包结构的聚乙烯内护套，以更好的保护电缆的绝缘层。在电缆订货时，需要在规范书中将地勘资料告知厂家，有针对性的对护套配料材料进行相应的配置，以满足地埋敷设的要求。无法采用聚乙烯外护套的电缆，需要对电缆进行相应保护敷设措施。
光伏场区的电缆根据相关配套电气设备的不同，主要分以下几种类型：
1）光伏专用电缆
光伏专用电缆主要应用于光伏组件间接线以及光伏组件串至组串式逆变器/直流汇流箱间接线，其电缆选型需要适用于光伏工程恶劣的环境条件，如：高温、紫外线辐射、严寒以及水分迁移等环境，目前工程中应用较多的光伏专用电缆型号为PV1-F-1*4。
2）1kV直流电缆
采用集中、集散式逆变器的子阵，其子阵配置直流汇流箱进行一级汇流，由直流汇流箱至逆变器需要采用1kV两芯直流电缆进行电力传输。
3）1kV交流电缆
采用组串式逆变器的子阵，其子阵配置组串式逆变器进行就地逆变，对于2MW的子阵，由组串式逆变器直接接至箱变需要采用1kV三芯交流电缆进行电力传输。
4）35kV电缆
光伏工程中各子阵就地逆变后，通过箱变升压至35kV，箱变间通过“π”接的方式,采用电缆连接，组成电缆集电线路。高压电缆的截面，根据连接变压器台数（负荷容量）和线路长度合理选择。
3光伏场区电缆敷设方案
电缆常用敷设的方式主要有：沿电缆沟进行敷设、穿电缆保护管进行敷设、直埋敷设、沿桥架敷设等敷设方式。
1）光伏专用电缆
现工程多采用PV1-F-1×4作为光伏专用电缆，其外护套及绝缘层均为交联辐照无卤聚烯烃，此种材料具有耐高温、耐严寒、抗紫外线辐射能力强等优点，适用于电缆在阳光下照射的环境。但其对地下水位较高的盐碱性土壤的耐受性不如聚乙烯材料，且此电缆不具有铠装层，所以此种电缆在较为复杂的地质情况下，不建议采用直埋方式进行敷设。
对于光伏组件间连接电缆，均由组件厂家出厂配套提供，电缆在组件后尽量沿支架进行敷设，接线端子需在支架上进行捆扎固定。对于光伏组件串至直流汇流箱或组串式逆变器的光伏专用电缆，其敷设的基本原则是电缆入地部分均采用穿PVC管的方式进行敷设，地上部分采用沿光伏支架/檩条进行敷设，相邻支架较近时采用穿PVC管进行架空敷设。此类地质不采用热镀锌钢管是因为本工程土壤对于钢具有强腐蚀性，故采用PVC管作为光伏专用电缆的保护管。
针对采用固定式支架的子阵，可将汇流箱/逆变器放置于汇入组件串的中间，尽量使接入此汇流箱/组串式逆变器的组件串在同一行，这样可保证所有光伏专用电缆均无需入地穿管敷设，此种布置会增加光伏专用电缆的使用量，但会降低电缆保护管以及穿管安装的费用，也更有利于运维的实施。
2）1kV电缆
对于此种电缆，从日后运维以及减少施工时土方挖方填方量、以及地下水位较高，土壤呈碱性等特性，可采用地上安装桥架/槽盒的敷设方式，此种方式可避免土壤对电缆的腐蚀。但是由于土壤对钢具有腐蚀性，槽盒/桥架的安装支架应采用铝合金支架。
对于跨路部分，正常情况下，直埋跨路需要穿镀锌钢管进行保护，但是重盐碱、地下水位高地质条件下的土壤对于钢具有强腐蚀性，故本文推荐电缆过路时采用MPP管对电缆进行保护。
3）35kV电缆
对于光伏场区整体较为平整的情况，35kV集电线路可采用电缆直埋的方式进行敷设。依据电缆设计规范，对于用在有水或者化学液体浸泡场所的6~35kV重要回路，应具有符合使用要求的金属塑料符合阻水层、金属套等径向防水构造，本工程电缆采用了径向防水结构，可更好的适用于地下水位较高的地质情况。35kV电缆外护套、内护套及绝缘均采用聚乙烯材质，较适合此类地质情况，同时采用了纵向隔水以及钢带铠装的结构，适宜采用直埋的敷设方式，过路部分采用MPP管进行穿管敷设。同时，因场区至升压站路径较长，中间避免不了使用中间接头或在特殊情况考虑使用电缆分支箱，鉴于地下水位较高的特殊地质情况，施工时需注意对中间接头或电缆分支箱进行良好的密封防水处理，以适应本场区的特殊环境要求。
4结论
本文针对重盐碱、地下水位高的复杂地质条件的光伏场区的实际情况，对光伏场区各类型的电缆的敷设方式进行了详细的分析，为此类地质条件的光伏场区电缆敷设提供了一个实施方案思路，为日后类似地质情况的工程实施提供一个设计参考。
参考文献:
[1] 李钟实，分布式光伏电站设计施工与应用，机械工业出版社; 第1版，2018.1
[2] 郭家宝，汪毅,光伏发电站设计关键技术,中国电力出版社; 第1版,2014.3
[3] GB 50217-2007电力工程电缆设计规范,中国计划出版社,2008.3
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