CN112787297A - 一种用于太阳能发电路面的电力配套设施及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明的用于太阳能发电路面的电力配套设施自下而上依次包括综合管廊和变电室，综合管廊包括田字格分布的多个相对独立的管道，所述变电室包括防雨遮阳棚，防雨遮阳棚内设有上横梁和下横梁，上横梁和下横梁上悬挂有电力设备，所述防雨遮阳棚的底部设有检修井，其施工方法包括A.电缆管道模筑，B.检修井砌筑，C.电缆敷设，D.防雨遮阳棚模筑，E.电力设备安装。本发明可实现对太阳能发电路面所用电缆、逆变器、控制器以及信息采集设备在土路肩位置处的合理安置、有效固定和安全保护，且充分考虑了逆变器防雨、遮阳、通风以及便于后期检修的技术要求，确保了逆变器工作的稳定性、使用耐久性和安全性。

Description

一种用于太阳能发电路面的电力配套设施及施工方法

技术领域

本发明属于太阳能发电路面技术领域，涉及一种用于太阳能发电路面的电力配套设施及施工方法。

背景技术

太阳能发电路面技术是横跨交通、能源、汽车和信息等多个产业的跨界融合技术，太阳能发电路面作为未来智能交通的基础性载体，是实现公路沿线电气化，智能化，解决交通运输行业能源供应，资源集约和生态环境协调建设发展的有效途径，具有巨大的发展潜力和不可估量的社会价值、经济效益和环境效益。

伴随着太阳能发电路面技术的日益成熟，太阳能发电路面技术逐渐在道路中开始试验应用。中国、美国、荷兰和法国等国家均研发出不同结构设计原理和形式的太阳能发电组件，并铺筑了不同规模和荷载等级的试验段。尤其在中国高速公路上铺筑的太阳能发电路面试验段的通车运营，标志着中国太阳能发电路面技术在承载能力、抗滑性能以及发电效率等方面均获得重大突破，已达到世界领先水平。根据我国高速公路太阳能发电路面试验段的施工建设，可知太阳能发电路面要考虑逆变器、汇流箱、信息采集设备以及电力电缆在路面范围外合理安置、有效固定和安全保护的技术难题。目前传统光伏行业通常是将逆变器等电力设备安置在用以支撑光伏组件的支架上，或是将其安置在现场砌筑的圬工结构上，亦或是将其安置在附近建设的光伏电站内，电力电缆通过地埋接至光伏电站内。然而，太阳能发电路面的光伏组件是直接铺设在道路上的，没有支架可以利用，且沿道路呈带状分部，为了降低输电损耗和成本问题，故不能将全部逆变器等电力设备集中安置在光伏电站内，因此根据道路铺设光伏组件矩阵组串的汇流位置应将其在路面范围外就近安置。然而，高速公路路面范围以外即是围栏以外的边坡位置，由于平原地区高速公路通常为填方路堤，边坡坡度较大，在其上开挖沟槽埋设电力电缆和建设圬工砌体结构均较困难，且对边坡产生的附加压力，极易造成边坡滑塌，失稳破坏。此外，高速公路铺设太阳能发电路面是交通工程和电气工程融合发展的试验应用，虽然解决了高速公路沿线用电设施的能源供应，但同时也对沿线太阳能发电路面电力收集、转换及传输的电力配套设施提出了新的技术要求。逆变器和电力电缆在高速边坡安置还要考虑安全保护、防撞、防雨、遮阳、通风以及便于检修等技术要求。因此，基于中国高速公路太阳能发电路面试验段的施工建设，同时经调研市面上还没有专门一种用于太阳能发电路面的电力配套设施及施工，因此，设计一种用于太阳能发电路面的电力配套设施及施工是非常有必要的。

所以，如何设计一种用于太阳能发电路面的电力配套设施及施工，成为我们当前要解决的问题。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种用于太阳能发电路面的电力配套设施及施工。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于太阳能发电路面的电力配套设施所述电力配套设施包括自下而上设置的综合管廊和变电室；所述综合管廊包括按田字格状分布的多个相对独立的电缆管道；所述变电室包括防雨遮阳棚，所述防雨遮阳棚内设有上横梁和下横梁，所述上横梁和下横梁上悬挂有电力设备，所述防雨遮阳棚的底部设有检修井。

进一步的，所述综合管廊与所述变电室连接方式为锚接，充分保证了防雨遮阳棚整体的强度、刚度和稳定性，具有较强的防撞和抗冲击能力，实现了对电力设备的二次保护。

进一步的，所述综合管廊为现场拼装的装配式结构、现场支模整体浇筑的水泥混凝土结构、块石砌筑的圬工结构中的一种；其纵截面为圆形或方形。

进一步的，所述变电室结构为现场拼装的装配式结构、现场支模整体浇筑的水泥混凝土结构、块石砌筑的圬工结构或钢结构中的一种。

进一步的，所述检修井深入综合管廊底部，检修井顶部高出综合管廊顶面10-20cm，有效防止了防雨遮阳棚内从安全门进入的雨水，通过检修井灌入至综合管廊的电缆管道内致使电缆短路现象的发生。

进一步的，所述电力设备为逆变器、控制器以及信息采集器中的一种或多种。

进一步的，所述电缆管道为4个，其分别为供配电电缆管道、低压电缆管道、通讯电缆管道和光伏电缆管道；供配电、低压、通讯和光伏电缆管道独立设置，满足了强电、弱电、直流及交流电缆敷设的技术规范要求，有效避免了电缆间的相互干扰和影响，提高了输电安全性，便于电缆的敷设、更换和检修。所述供配电电缆管道和所述低压电缆管道分别设置在所述综合管廊下端的左侧和右侧，具有较大的埋置深度和转弯半径，便于供配电和低压电力电缆的敷设和检修；所述通讯电缆管道和光伏电缆管道分别设置在综合管廊上端的左侧和右侧，距路表较近，便于光伏电缆沿路表横向电力沟槽进入综合管廊光伏电缆管道。

进一步的，所述防雨遮阳棚上设有安全门，所述安全门为围栏式安全门，安全门上设置有锁扣，安全门与防雨遮阳棚之间铰接，安全门采用通风散热的围栏结构，且其上设置有锁扣，保证了电力设备使用的安全性，同时满足了电力设备通风、干燥和散热的技术要求。

作为本发明的另一个发明目的，本申请提供了一种用于太阳能发电路面的电力配套设置的施工方法，包括如下步骤：

A.综合管廊模筑，在土路肩位置砌筑、模筑或者现场拼装综合管廊；

B.检修井砌筑，按照光伏组件板矩阵组串的分布和电力设备的配备情况，在光伏路面车道开设的横向电力沟槽对应的综合管廊顶面砌筑检修井；

C.电缆敷设，将供配电电缆、低压电缆、通讯电缆和光伏电缆通过检修井分别敷设到相应的电缆管道内；光伏电缆穿管保护后沿光伏路面车道开设的横向电力沟槽从综合管廊侧面预留的进线孔进入光伏电缆管道，光伏电缆穿入后，进线孔使用防水材料进行封堵密封，所述进线孔为预留孔或现场打孔。

D.防雨遮阳棚模筑，在检修井位置处进行防雨遮阳棚的砌筑、模筑或现场拼装，并在防雨遮阳棚上设置上下横梁和安全门；

E.电力设备安装，将电力设备安装固定在防雨遮阳棚内设置的上横梁及下横梁上，并把电缆通过检修井接至电力设备上。

作为本发明太阳能发电路面的电力配套设施及施工方法的一种优化的方案，所述供配电电缆、低压电缆和通讯电缆可采用吹缆机进行敷设，光伏电缆穿管保护后经过横向电力沟槽敷设到综合管廊光伏电缆管道内。

本发明的有益效果是：

供配电电缆、低压电缆、通讯电缆和光伏电缆管道独立设置，满足了强电、弱电、直流及交流电缆敷设的技术规范要求，有效避免了电缆间的相互干扰和影响，提高了输电安全性，便于电缆的敷设、更换和检修。

供配电和低压电缆管道分别设置在综合管廊下端的左右侧，具有较大的埋置深度和转弯半径，便于供配电和低压电力电缆的敷设和检修。

通讯和光伏电缆管道设置在综合管廊上端的左右侧，距路表较近，便于光伏电缆沿路表横向电力沟槽进入综合管廊光伏电缆管道。

综合管廊顶面间断设置有检修井，便于电缆的敷设、更换、检修和电力设备的接入。

检修井上面设置有防雨遮阳棚，用于保护逆变器、控制器以及信息采集器等电力设备免遭雨水侵蚀和阳光直射，保证了电力设备工作的稳定性和使用耐久性。

防雨遮阳棚上设置有上下横梁，用于电力设备的挂靠和固定。

防雨遮阳棚一侧设置有安全门，安全门采用通风散热的围栏结构，且其上设置有锁扣，保证了电力设备使用的安全性，同时满足了电力设备通风、干燥和散热的技术要求。

综上，本发明的用于太阳能发电路面的电力配套设施及其施工方法，可实现对太阳能发电路面沿线所用逆变器、信息采集设备以及电缆在土路肩位置处的合理安置、有效固定和安全保护。且充分考虑了电力设备安全保护、防雨、遮阳、通风以及便于后期检修的技术要求，确保了电力设备和电缆工作的稳定性和使用耐久性；同时具有结构简单、布置合理、安全保护效果好的特点；有益效果显著，适于应用推广。

附图说明

图1为本发明太阳能发电路面的电力配套设施的侧视图；

图2为本发明太阳能发电路面的电力配套设施的俯视图；

图3为本发明太阳能发电路面的电力配套设施变电室主视图；

图4为本发明太阳能发电路面的电力配套设施变电室侧视图；

图5为本发明太阳能发电路面的电力配套设施变电室俯视图；

图6为本发明太阳能发电路面的电力配套设施综合管廊示意图；

图中：1-综合管廊，2-变电室，3-电缆管道，4-防雨遮阳棚，5-上横梁，6-下横梁，7-逆变器，8-检修井，9-供配电电缆管道，10-低压电缆管道，11-通讯电缆管道，12-光伏电缆管道，13-安全门，14-锁扣，15-横向电力沟槽，16-土路肩，17-光伏路面车道。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明，以便本领域技术人员可以更好的了解本发明，但并不因此限制本发明。

一种用于太阳能发电路面的电力配套设施所述电力配套设施包括自下而上设置的综合管廊1和变电室2；所述综合管廊1与所述变电室2连接方式为锚接，所述综合管廊1其纵截面为方形，包括按田字格状分布的4个相对独立的电缆管道3；其分别为供配电电缆管道9、低压电缆管道10、通讯电缆管道11和光伏电缆管道12；所述供配电电缆管道9和所述低压电缆管道10分别设置在所述综合管廊1下端的左侧和右侧；所述通讯电缆管道11和光伏电缆管道12分别设置在综合管廊1上端的左侧和右侧，距路表较近，便于光伏电缆沿路表横向电力沟槽15进入综合管廊1的光伏电缆管道12。

本实施例综合管廊1采用现场支模整体浇筑的水泥混凝土结构，要满足隔水、防水和防渗的技术要求，保证电缆正常工作的干燥环境。

所述变电室2包括防雨遮阳棚4，所述防雨遮阳棚4内设有上横梁5和下横梁6，所述上横梁5和下横梁6上通过悬挂板悬挂有电力设备，所述电力设备为逆变器7，所述防雨遮阳棚4的底部设有检修井8，所述检修井8深入综合管廊1底部，检修井8顶部高出综合管廊1 顶面10-20cm；所述防雨遮阳棚4上设有安全门13，所述安全门13为围栏式安全门，安全门13上设置有锁扣14，安全门13与防雨遮阳棚4之间铰接，安全门13采用通风散热的围栏结构，且其上设置有锁扣14，保证了逆变器7使用的安全性，同时满足了电力设备通风、干燥和散热的技术要求。

本实施例中变电室2采用现场支模整体浇筑的水泥混凝土结构。

实施例2

本实施例中结构与实施例1相同，其不同点在于，

本实施例综合管廊1采用可采用现场拼装的装配式结构或块石砌筑的圬工结构。

本实施例中变电室2采用现场拼装的装配式结构或块石砌筑的圬工结构或焊接的钢结构。

实施例3

本发明的用于太阳能发电路面的电力配套设施的施工方法包括：

a).电缆管道模筑，首先，在高速公路土路肩16护栏外侧位置开挖综合管廊1的基础，然后，支模板进行综合管廊1的浇筑，基础开挖宽度和深度为(1.2-1.5)m，综合管廊1的宽度和高度为(0.8-1.0)m。

b).检修井砌筑，按照光伏组件板矩阵组串的分布和逆变器7的配备情况，在光伏路面车道17开设的横向电力沟槽15对应的综合管廊1顶面砌筑检修井8。检修井8直径为(0.6-0.8) cm。

c).电缆敷设，将供配电、低压、通讯和光伏电缆通过检修井8分别敷设到相应的电缆管道内。其中供配电、电压和通讯电缆可使用吹缆机进行敷设，光伏电缆穿管保护后沿光伏路面车道17开设的横向电力沟槽15从综合管廊1侧面预留的进线孔进入光伏电缆管道12，光伏电缆穿入后，进线孔要使用防水胶泥或沥青等防水材料进行封堵密封，所述进线孔为预留孔或现场打孔。

d).防雨遮阳棚模筑，在检修井8位置处进行防雨遮阳棚4的模筑，浇筑混凝土时在侧墙上预埋上横梁5和下横梁6，使上横梁5和下横梁6可靠的锚固在防雨遮阳棚4上，防雨遮阳棚4浇筑完成后，再把提前焊接好的安全门13和锁扣14安装在防雨遮阳棚4上，同时在安全门13上悬挂变电室、当心触电和请勿靠近等安全警示标志

e).电力设备安装，首先，将逆变器7自带的挂板通过在上横梁5和下横梁6上钻孔，使用锚固螺栓将其可靠固定后，在把逆变器7安装在挂板上。然后，将综合管廊1的光伏电缆管道12内汇流的光伏电缆接至逆变器7的直流端子上，将综合管廊1的低压电缆管道10 内敷设的低压电缆接至逆变器7的交流输出端。

Claims (10)

1.一种用于太阳能发电路面的电力配套设施，其特征在于：

所述电力配套设施包括自下而上设置的综合管廊和变电室；所述综合管廊包括按田字格状分布的多个相对独立的电缆管道；所述变电室包括防雨遮阳棚，所述防雨遮阳棚内设有上横梁和下横梁，所述上横梁和下横梁上悬挂有电力设备，所述防雨遮阳棚的底部设有检修井。

2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能发电路面的电力配套设施，其特征在于：

所述综合管廊与所述变电室连接方式为锚接。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于太阳能发电路面的电力配套设施，其特征在于：

所述综合管廊为现场拼装的装配式结构、现场支模整体浇筑的水泥混凝土结构、块石砌筑的圬工结构中的一种；其纵截面为圆形或方形。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于太阳能发电路面的电力配套设施，其特征在于：

所述变电室结构为现场拼装的装配式结构、现场支模整体浇筑的水泥混凝土结构、块石砌筑的圬工结构或钢结构中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种用于太阳能发电路面的电力配套设施，其特征在于：

所述检修井深入综合管廊底部，检修井顶部高出综合管廊顶面10-20cm。

6.根据权利要求1所述的一种用于太阳能发电路面的电力配套设施，其特征在于：

所述电力设备为逆变器、控制器以及信息采集器中的一种或多种。

7.根据权利要求1或2所述的一种用于太阳能发电路面的电力配套设施，其特征在于：

所述电缆管道为4个，其分别为供配电电缆管道、低压电缆管道、通讯电缆管道和光伏电缆管道；所述供配电电缆管道和所述低压电缆管道分别设置在所述综合管廊下端的左侧和右侧；所述通讯电缆管道和光伏电缆管道分别设置在综合管廊上端的左侧和右侧。

8.根据权利要求1所述的一种用于太阳能发电路面的电力配套设施，其特征在于：

所述防雨遮阳棚上设有安全门，所述安全门为围栏式安全门，安全门上设置有锁扣，安全门与防雨遮阳棚之间铰接。

9.根据权利要求1所述的一种用于太阳能发电路面的电力配套设施的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

A.综合管廊模筑，在土路肩位置砌筑、模筑或者现场拼装综合管廊；

B.检修井砌筑，按照光伏组件板矩阵组串的分布和电力设备的配备情况，在光伏路面车道开设的横向电力沟槽对应的综合管廊顶面砌筑检修井；

C.电缆敷设，将供配电电缆、低压电缆、通讯电缆和光伏电缆通过检修井分别敷设到相应的电缆管道内；光伏电缆穿管保护后沿光伏路面车道开设的横向电力沟槽从综合管廊侧面预留的进线孔进入光伏电缆管道，光伏电缆穿入后，进线孔使用防水材料进行封堵密封，所述进线孔为预留孔或现场打孔。

D.防雨遮阳棚模筑，在检修井位置处进行防雨遮阳棚的砌筑、模筑或现场拼装，并在防雨遮阳棚上设置上下横梁和安全门；

E.电力设备安装，将电力设备安装固定在防雨遮阳棚内设置的上横梁及下横梁上，并把电缆通过检修井接至电力设备上。

10.根据权利要求9所述的一种用于太阳能发电路面的电力配套设施的施工方法，其特征在于：

所述供配电电缆、低压电缆和通讯电缆采用吹缆机进行敷设，光伏电缆穿管保护后经过横向电力沟槽敷设到综合管廊光伏电缆管道内。

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