太阳能光伏发电场架空输电线路与电力电缆输电线路对比分析

姜雪

甘肃省电力投资集团有限责任公司 甘肃省兰州市  单位邮编：730026

摘要：输电线路是电力系统中最重要的组成部分，其稳定而又可靠的运行为整个电力系统提供一个良好的工作环境。本文就光伏发电场架空输电线路与电力电缆输电线路组成、分类、优缺点及经济对比分析，以供参考。

关键词：架空输电线路；电力电缆输电线路；经济分析

1、架空输电线路的组成

避雷线：避雷线大多采用镀锌钢绞线，个别线路或线段由于特殊需要，有时采用钢芯铝绞线或铝镁合金绞线等良导体。

导线：一般线路多采用单根导线。对于超高压大容量输电线路，由于输电容量大，同时为了减小电晕损失和电晕干扰，常采用相分裂导线，每相采用2根、3根、4根或更多导线。

金具：架空线路的金具种类很多，按照金具的性能和用途可分为固定金具、连接金具、保护金具和拉线金具四大类。

绝缘子：架空线路常用有针式绝缘子（柱瓶）、蝶式绝缘子（拉台）、悬式绝缘子（吊瓶）、陶瓷横担绝缘子、防污式绝缘子和瓷拉棒绝缘子。

杆塔：支撑导线、避雷线及其辅助设备，并使导线、避雷线、杆塔三者之间保持一定的安全距离。杆塔类型与线路额定电压、导线、地线种类及安装方式、回路数、线路所经过地区的自然条件、线路的重要性等有关。按其作用可分为直线杆、耐张杆、转角杆、终端杆、换位杆、跨越杆。

拉线和基础：拉线的作用是用来加强电杆的强度和稳定性，平衡电杆受力。基础是将杆塔固定在地下，以保证杆塔不发生倾斜或倒塌的设施。

2、电力电缆输电线路

2.1电力电缆输电线路的组成

电力电缆输电线路一般敷设于电缆隧道或直接埋入地下，也有通过桥架架空敷设的情况。电力电缆输电线路主要由电缆、电缆中间接头、电缆终端头、电缆分接箱等组成。

2.2电力电缆输电线路的分类

2.2.1按绝缘材料分类

油浸纸绝缘电力电缆以油浸纸作绝缘的电力电缆，具有安全可靠、寿命长、价格低优点，缺点是敷设受落差限制，当敷设在有落差的环境中，油浸纸中的油因环境的落差而产生滴流，造成绝缘不均和损坏。

塑料绝缘电力电缆，其绝缘层为挤压塑料，常用的材料有聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯。多用于中低压电缆，其优点是结构简单，重量轻、便于施工、不受敷设落差限制；缺点是绝缘电阻较油浸绝缘电缆低，介质损耗较高，存在击穿现象，因此不宜在更高电压等级中使用。

橡皮绝缘电力电缆，其绝缘层为橡胶加上各种配合剂，常用作绝缘的胶料有天然胶-丁合物、乙丙胶、丁基胶等。经过充分混炼后挤包在导电线芯上，经过加温硫化而成。其柔软、富有弹性，适用于移动频繁、敷设弯曲半径小的场合。

2.2.2按电压等级分类

低压电缆，适用于固定敷设在交流50Hz，额定电压3kV及以下的输配电线路上作输送电能用。

中低压电缆，一般为35kV及以下，聚氯乙烯绝缘电缆，聚乙烯绝缘电缆，交联聚乙烯绝缘电缆等。

高压电缆，一般为110kV及以上，聚乙烯绝缘电缆和交联聚乙烯绝缘电缆等。

超高压电缆，275-800kV。

特高压电缆，1000kV及以上。

3、架空输电线路优缺点

3.1架空输电线路优点是结构简单，架设方便，投资少；传输电容量大，电压高；散热条件好；维护方便，对于单条架空输电线路上所并接单台设备出现故障易于隔离其不影响系统其它带电设备的运行。

3.2架空输电线路缺点是在网络复杂和集中时，不易架设，也不美观，其占地面积较大；工作条件差，易受环境条件，如冰、风、雨、雪、温度、化学腐蚀、雷电等影响安全运行。

4、电力电缆输电线路优缺点

4.1电力电缆输电线路优点电缆敷设于地下，不占用地面及地上空间，在同一条地下电缆通道中，可以容纳多条电力电缆线路；自然环境（如雷电、雨水、大风、盐雾、污秽等）和周围环境对埋于电缆隧道和地下的电力电缆影响很小；电缆隐蔽在地下和隧道中，对人身比较安全；电力电缆线路的运行维护费用比较小。

4.2电力电缆输电电路缺点建设投资费用较高，有时是架空线路的几倍，主要费用集中在电缆本体材料上；电缆故障隐蔽，故障点的判断较难；电缆损坏后，修复时间较长；电缆不容易分支；电缆及附件的选型、电缆护套接地方式、电缆敷设方式、土建设施形式及容量等比较复杂。

5、架空输电线路与电力电缆输电线路经济性分析

本文根据酒泉市瓜州县地区的一个50MW光伏发电场为例，分别采用架空输电线路和电力电缆输电线路两种形式的集电线路造价做经济性对比，详细如下：

方案				架空输电线路方案			电力电缆输电方案
序号	导体	型号/类型	单位	单价（万元）	工程量	投资总额（万元）	单价（万元）	工程量	投资总额（万元）
1	钢芯铝绞线	LGJ-240单回	km/三相	34	7.49	254.66
2	铝芯电缆	ZRC-YJLHV22-26/35—3x95mm2	km	31.35	3.04	95.304	31.35	1.9	59.565
3	铝芯电缆	ZRC-YJLHV22-26/35—3x240mm2	km				43.76	1.9	83.144
4	铝芯电缆	ZRC-YJLHV22-26/35—3x400mm2	km	55.84	0.6	33.504	55.84	4.29	239.5536
		电缆对接箱	个				0.8	7	5.6
5	合计					383.468			387.8626

本工程地点位于甘肃省河西走廊酒泉市瓜州县地区，该地区太阳辐射资源属于较丰富区。年太阳能总辐射量在4800MJ/m2～6400MJ/m2之间，最高气温42.8℃，最低气温-29.1℃。在太阳辐射资源较好的情况下，同时区域地势平坦，开阔。因此，通过架空输电线路和电力电缆输电线路的造价分析，本工程采用架空输电线路作为光伏发电场35kV集电线路更有优势，主要体现如下：

首先架空输电线路结构简单，由于地势平坦、开阔，架设方便；其次传输电容量大，散热条件好；最后采用架空输电线路，如单条架空输电线路上所并接的发电单元出现故障，易于通过单台发电单元和架空输电线路间的隔离刀闸隔离其不影响输电线路其它带电设备的安全运行。

电力电缆输电线路在光伏场区内是通过每台箱逆一体设备高压侧电缆并接完成输电，如单台发电单元出现故障，采取隔离措施较为复杂且存在一定的不安全性，并且影响输电线路其它带电设备的输电运行；其次采用电缆输电方式，出现电缆故障较为隐蔽，故障点检查判断较难，当电缆损坏后，修复时间较长；最后光伏发电场内输电线路距离较长，采用电力电缆输电需制作较多电缆中间接头，因此为设备后续安全稳定运行增加不安全因素及故障点。

6、结语

如何应对“新能源平价时代”是所有新能源开发和建设企业共同面临的难题，通过太阳能光伏发电场架空输电线路和电力电缆输电线路对比分析，可以看出，配合精细化设计从制定路径、现场环境、线路运行安全性、施工难易度和经济性等多方面综合考虑，选择最优输电方案。