一、集电线路的定义

集电线路是指将分散的电源（如分布式光伏、风力发电等）的电能汇集到一起，并输送至发电母线的交流输电线路。在光伏发电系统中，集电线路的作用是将就地升压变压器输出的电能输送至发电母线。

集电线路主要分为架空集电线路和地下集电线路。架空集电线路是指在地面上架设的集电线路，通常采用裸铜导线、裸铝绞线、钢芯铝绞线等。地下集电线路是指埋设在地下的集电线路，通常采用绝缘导线。

架空线路主要由杆塔基础、杆塔、导线、横担、绝缘子、金具、拉线等组成。其中，杆塔基础主要由地盘、卡盘、拉线盘及接地体组成，作用是防止杆塔由于承受各种负荷倒塌。架空避雷线也属于集电线路的组成部分，其主要作用是防止雷电的冲击和感应。

二、工程概况

 某光伏项目规模为399MW，直流侧装机481MWp，交流侧装机399MW，电能经箱变变升压至35kV 后共经16回集电线路接入升压站35kV侧，再经1回220kV线路接入220kV变电站。工程当地最高气温为40.3℃，最低气温为-22.5℃，多年平均温度为12.2℃。冻土拟建场地所在地区季节性冻土的标准冻结深度为0.65m。项目共安装560Wp单晶双面N型组件857168块，划分成125个3.2MW 的太阳能发电子阵，选用1250台320kW组串式逆变器，125台3200kVA箱变。光伏以16回35千伏线路接至光伏升压汇集站35千伏侧。每 7~8台箱变连接组成1回集电线路，连接至升压站35kV开关柜。

三、电缆选型原则

选用电线电缆型号时，要考虑用途，敷设条件及安全性等因素；例如：根据用途的不同，可选用电力电缆、架空绝缘电缆、控制电缆等；根据敷设条件的不同，可选用一般塑料绝缘电缆、钢带铠装电缆、钢丝铠装电缆、防腐电缆等；根据安全性要求，可选用不延燃电缆、阻燃电缆、无卤阻燃电缆、耐火电缆等。

确定电线电缆的使用规格(导体截面)时，一般应考虑发热，电压损失，经济电流密度，机械强度等选择条件。根据经验，低压动力线因其负荷电流较大，故一般先按发热条件选择截面，然后验算其电压损失和机械强度；低压照明线因其对电压水平要求较高，可先按允许电压损失条件选择截面，再验算发热条件和机械强度；对高压线路，则先按经济电流密度选择截面，然后验算其发热条件和允许电压损失；而高压架空线路，还应验算其机械强度。

电缆选型的原则主要包括以下几个方面：

1.电缆的额定电压和电流：电缆的额定电压和电流应该与所需的电力传输能力相匹配。如果电缆的额定电压和电流过低，可能会导致电缆过载或短路，从而损坏电缆或引起火灾等安全事故。

2.电缆的环境适应性：电缆的选型应该考虑到其所处的环境条件，包括温度、湿度、腐蚀性、辐射等因素。不同的环境条件可能需要不同类型的电缆，以确保电缆的可靠性和安全性。

3.电缆的机械强度：电缆的机械强度应该与其所处的应力环境相匹配。如果电缆的机械强度不足，可能会导致电缆断裂或损坏，从而影响电力传输的可靠性。

4.电缆的耐火性：电缆的选型应该考虑到其在火灾情况下的耐火性能。如果电缆的耐火性不足，可能会导致火灾蔓延或引起爆炸等安全事故。

5.电缆的经济性：电缆的选型应该考虑到其成本和使用寿命等经济因素。不同类型的电缆可能具有不同的成本和使用寿命，需要综合考虑其经济性和可靠性。

结合本项目的特定，本项目的电缆选型应满足：

1.运行环境条件

根据《电力工程电缆设计标准》（GB50217-2018）- 3.4.6条“-15℃以下低温环境,应按低温条件和绝缘类型要求,选用交联聚乙烯、聚乙烯绝缘、耐寒橡皮绝缘电缆。”本工程最低温度为-22.5℃，选用交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电力电缆。

2.光伏发电系统效率

本项目设计光伏系统效率为 88.3%,根据总体设计，各电压等级电缆需满足以下要求：光伏组件至逆变器的直流电缆损耗不高于 0.7%；逆变器至箱变的低压交流电缆不高于 1%；交直流电缆压降不高于 2%。

3.热稳定

根据设计规范《电力工程电缆设计标准》（GB50217-2018）-附录E中，按照短路热稳定条件计算 35kV集电线路电缆导体允许最小的截面。

4.载流量

根据设计规范《电力工程电缆设计标准》（GB50217-2018）-附录D中，按照不同敷设条件下的敷设系数，对电缆载流量修正，选择满足载流量要求的电缆。

四、集电线路方案选择

1、方案一：采用全线直埋电缆方式 

该方案主要将集电线路一~十六回终端箱变至转接箱的铝芯电缆直埋在光伏场区，然后进入升压站，具体见下表1。

表1 方案一直埋电缆工程量汇总表

集电线路编号 箱变台数 接入容量 起点 终点 回路电缆总长（m）

1 7 22.4 箱变1-1 光伏并网开关柜1 6089.2

2 8 25.6 箱变2-1 光伏并网开关柜2 6977.2

3 8 25.6 箱变3-1 光伏并网开关柜3 6853.6

4 8 25.6 箱变4-1 光伏并网开关柜4 1932.4

5 8 25.6 箱变5-1 光伏并网开关柜5 3578.8

6 8 25.6 箱变6-1 光伏并网开关柜6 4526.8

7 8 25.6 箱变7-1 光伏并网开关柜7 5194

8 8 25.6 箱变8-1 光伏并网开关柜8 4433.2

9 8 25.6 箱变9-1 光伏并网开关柜9 2519.2

10 8 25.6 箱变10-1 光伏并网开关柜10 6226

11 8 25.6 箱变11-1 光伏并网开关柜11 4848.4

12 8 25.6 箱变12-1 光伏并网开关柜12 4784.8

13 8 25.6 箱变13-1 光伏并网开关柜13 8210.8

14 7 22.4 箱变14-1 光伏并网开关柜14 8914

15 8 25 箱变15-1 光伏并网开关柜15 10052.8

16 7 22 箱变16-1 光伏并网开关柜16 10225.6

合计 125 399 95366.8

2、方案二：采用直埋电缆+光伏场区外架空线路混合方式 

该方案主要将方案一集电线路一~三回、十三~十六回终端箱变至转接箱的原电缆直埋改为在光伏场区外架设架空线路后，再通过直埋电缆进入升压站；集电线路七~十二回的敷设方案不变，敷设路径根据架空线路杆塔位置适当调整。架空线路采用单分裂LGJ-300/40导线，架空路径考虑后期运维检修，路径未重合区段按照单回路布置，路径重合区段按照双回路布置，更多回路路径重合，按照多条单/双回路布置。

 表2 方案一直埋电缆工程量汇总表

集电线路编号 箱变台数 接入容量 起点 终点 回路电缆总长（m） 回路架空线路

总长

1 7 22.4 箱变1-1 光伏并网开关柜1 2272.8 单回路 3km

2 8 25.6 箱变2-1 光伏并网开关柜2 3405.6 同塔双回

1.83km 

3 8 25.6 箱变3-1 光伏并网开关柜3 2654.4

4 8 25.6 箱变4-1 光伏并网开关柜4 1937.2

5 8 25.6 箱变5-1 光伏并网开关柜5 3578.8

6 8 25.6 箱变6-1 光伏并网开关柜6 4526.8

7 8 25.6 箱变7-1 光伏并网开关柜7 5194

8 8 25.6 箱变8-1 光伏并网开关柜8 4938.4

9 8 25.6 箱变9-1 光伏并网开关柜9 2519.2

10 8 25.6 箱变10-1 光伏并网开关柜10 6232

11 8 25.6 箱变11-1 光伏并网开关柜11 4848.4

12 8 25.6 箱变12-1 光伏并网开关柜12 4783.6

13 8 25.6 箱变13-1 光伏并网开关柜13 3000 同塔双回

2.5km

14 8 25. 箱变14-1 光伏并网开关柜14 3598.8

15 7 22.4 箱变15-1 光伏并网开关柜15 2332.8 同塔双回

3.23km

16 7 22. 箱变16-1 光伏并网开关柜16 1894.8

合计 125 400 57717.6 3/7.56

LGJ-300

表3 方案二光伏场区外架空线路长度汇总表

分支线路序号 总长度（km） 单回路长度（km） 双回路长度

1 3 3 0

2、3 1.83 0 1.83

13、14 2.14 0 2.5

15、16 2.14 0 3.23

合计 10.56 3　 7.56

表4 35kV集电线路方案造价对比

材料名称 方案一 方案二 方案一总费用（万元） 方案二总费用（万元）

35kV电缆（千米） 95.3668 57.7176 2484.66 1617.89 

35kV电缆头（个） 328 314 114.58 109.44

电缆转接箱（个） 64 25 206.83 80.79

电缆直埋（千米） 95.3668 57.7176 212.91 127.65

电缆转接箱（个） 16 9 51.71 29.09

35kV 架空线路

LGJ-300/40 单回/

双回（千米） / 3/7.56 / 1114.57

合计 3070.69 3079.43 

五、结论

根据上述方案一、方案二的对比可见，采用铝芯电缆的直埋方案一的总费用略低，方案二架空线路施工难度较大，存在塔架施工增加高空作业风险，安全管理任务较重，安全风险较高，采购设备材料种类多，周期较长，额外造成投资成本的增加；本项目为季节性沙尘天气，容易发生突发性飓风，昼夜温差大，影响架空线路输电安全运行；同时增加未来检修工作量及安全，隐性的运维成本较高。故在光伏项目场地相对平整的情况，集电线路直埋铝芯电缆的方案在整体运营期相对较好。

参考文献：

[1]邢海文.电力电缆故障诊断技术的研究［D］.南宁：广西大学，2005.

[2]国家电网有限公司．关于印发十八项电网重大反事故措施（修订版）的通知［Z］.北京.2018.

[3]中国电力企业联合会.66~220kV交联聚乙烯绝缘电力电缆户外终端安装规程：DL/T 344-2010[S].北京：中国电力出版社，2010.