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随着可再生能源系统在全球范围内不断扩展，坚固且符合规范的电力基础设施对于确保安全高效的电力输送至关重要。无论是在太阳能光伏 (PV) 阵列、风力涡轮机发电场还是水力发电装置中，一个至关重要但经常被忽视的部件是电气导管系统，它是在恶劣多变的环境中保护和布线导线的骨干。
电气导管 不仅仅是被动式外壳；它们直接影响安装的耐久性、环境保护、维护的便捷性和法规遵从性。选择合适的导管系统至关重要，尤其是在可再生能源项目中，因为这些项目经常暴露在紫外线、潮湿、极端温度、振动甚至盐水中。
本指南全面概述了专为太阳能、风能和水力发电系统定制的电气导管基础知识。我们将介绍导管类型、它们在新能源系统中的合理应用，以及在可再生能源领域选择导管材料时需要考虑的要点。
什么是电气导管？
电气导管是一种管道系统，用于包裹和保护电线免受机械损坏、潮湿、腐蚀、紫外线降解和火灾的影响。它通过维护电路的完整性并降低短路、电弧故障和物理暴露的风险，确保人员和系统的安全。
在可再生能源应用中，电气导管在以下方面发挥着关键作用：
- 保护电缆免受环境损害
- 确保符合 NEC、CEC 和当地法规
- 支持结构化、可维护的安装
- 促进长距离、地下或高架的安全布线
8 种常见的电气导管类型
电线导管大致可分为金属导管和非金属导管两类。每种导管都有其独特的特性，适合特定的用途。
导管类型 | 材料 | 常见应用 | 主要特点 |
紧急医疗救护 | 钢（镀锌） | 室内商业建筑、轻工业工程、隐蔽天花板和墙壁 | 重量轻，易弯曲，不适合埋葬 |
再生材料公司 | 厚镀锌钢 | 暴露的室外/高冲击区域 | 极其耐用、耐腐蚀、螺纹端 |
整合营销传播 | 钢（中壁） | 工业和户外应用，比 RMC 更轻 | 比 RMC 更轻、更便宜，适合暴露使用 |
PVC | 硬质聚氯乙烯 | 住宅、商业和公用事业——地上和地下使用 | 防腐蚀、非金属、强度符合 Schedule 80 标准 |
耳鼻喉 | 瓦楞塑料 | 室内墙腔、干燥处（不可直接埋入或暴露使用） | 轻巧灵活的卡扣式配件 |
低频磁共振 | 柔性金属 | 电机、泵、屋顶暖通空调、易振动设备 | 灵活、防水，适合潮湿的地方 |
联邦移动通信委员会 | 螺旋金属管 | 干燥的室内环境、设备连接 | 狭小空间内的灵活性，而非防水性 |
高密度聚乙烯 | 高密度聚乙烯 | 长距离地下管道铺设（定向钻孔、太阳能发电场、电信） | 灵活、防水，非常适合非开挖安装 |
地上与地下管道应用
电气安装应用种类繁多，可再生能源项目通常包含地上和地下管道，具体取决于太阳能电池板、涡轮机、变压器和电网连接点的布局。每种环境对管道系统都有不同的机械、环境和监管要求。
地上管道
地上管道 指任何暴露在露天的管道，包括安装在屋顶、太阳能支架系统、风力涡轮机塔、电线杆或建筑物外部的管道。
地上使用的主要考虑因素：
- 紫外线照射： 阳光会降解非紫外线防护塑料，导致其变脆开裂。因此，需要使用抗紫外线或彩色PVC（通常为灰色、白色或橙色）。
- 机械保护： 掉落的工具、设备或恶劣天气（例如冰雹或风吹碎屑）可能会损坏导管。在高风险区域，请使用 Schedule 80 PVC 或金属导管。
- 耐腐蚀性： 所有外露的配件和带子必须耐腐蚀（例如不锈钢或涂层金属）。
地下管道
地下或 直埋管道 在太阳能光伏发电场、风力涡轮机场和水力发电设施中很常见，因为这些地方导体必须长距离布线，并且尽量减少表面破坏。
地下使用的关键考虑因素：
- 防潮密封： 规范将地下管道归类为“潮湿位置”。假设会有水进入，因此导体必须适合潮湿条件。
- 机械保护： 管道通常采用混凝土包裹或铺设在沙床上，以防止岩石或沉降造成的损坏。管道深度和回填必须符合规范。
- 连续性： 接头必须防水或使用直埋额定配件以防止电缆性能下降。
- 警示胶带： 塑料标记带通常埋在管道上方，以警告未来的挖掘者。
地上与地下管道对比表
应用 | 地上 | 地下 |
典型暴露 | 阳光、雨水、雪、物理冲击（工具、动物、车辆） | 土壤、水分、移动负载、化学物质暴露、物理回填压力 |
导管要求 | 抗紫外线、耐腐蚀；高物理强度 | 防水密封；耐腐蚀；高物理强度；适用于潮湿环境的电缆 |
常用材料 | 硬质 PVC（防紫外线）、EMT、IMC、RMC、LFMC | 硬质 PVC（40/80 号标准）、HDPE 管道、RMC（有限）、混凝土包裹 PVC |
关键陷阱 | 紫外线导致导管开裂；带子或盒子生锈；支撑不足 | 接头泄漏、管道回填不当导致管道破碎、埋深不足 |
三种可再生能源系统概述
只有充分了解其支持的能源系统，才能有效地进行电气导管的设计和选择。每种可再生能源，无论是太阳能光伏 (PV)、风能还是水力发电，都有其独特的电力和环境需求，这些需求会影响到导管的选择。
什么是太阳能光伏系统？
太阳能光伏 (PV) 系统是一种可再生能源系统，利用半导体技术将阳光直接转化为电能。与利用阳光加热水或空气的热太阳能系统不同，光伏系统在电池板层面产生直流电 (DC)，然后通过逆变器将其转换为交流电 (AC)，供家庭、企业或电网使用。
完整的光伏系统由几个集成组件组成：
太阳能电池板（模块） – 捕获太阳能并将其转换为直流电。
逆变器 – 将直流电转换为可用的交流电。
安装结构 – 将面板固定到屋顶、地面支架或跟踪器上。
太阳能导管、电缆和接线盒 – 形成连接和保护电通路的“神经系统”。
监控系统和可选电池存储 – 跟踪性能或储存多余的能量。
光伏系统的范围从小型住宅屋顶装置到大型公用事业规模的太阳能发电场，人们对混合和浮动太阳能应用的兴趣日益浓厚。
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太阳能光伏系统的分类
太阳能光伏系统分为以下 3 种分类：
系统类型 | 描述 |
并网 | 最常见的系统类型；连接到公共电网。剩余电力可以通过净计量或上网电价输出。 |
离网（独立） | 独立于电网运行；非常适合偏远地区。在日照不足的时段，需要电池储能或发电机来管理电力。 |
光伏直销 | 一种简化的系统，当有阳光时，直接为设备（如泵）供电，无需存储或电网连接。 |
太阳能光伏电池技术
以下是三种不同类型的太阳能光伏电池技术，
细胞类型 | 效率 | 成本 | 常见用途 |
单晶硅 | 高的 | 更高 | 住宅/商业；需要节省空间 |
多晶硅 | 中等的 | 缓和 | 公用事业规模和预算友好的项目 |
薄膜 | 降低 | 降低 | 灵活或集成应用（例如，BIPV） |
太阳能光伏系统的优势
- 清洁和可再生
太阳能在使用过程中不会产生排放，有助于减少对化石燃料的依赖。 - 降低电费
光伏系统可以显著降低电力成本并带来长期节省。 - 低维护
由于没有活动部件，太阳能电池板除了定期清洁外，几乎不需要维护。 - 电网支持和备份选项
并网系统允许净计量，而配备电池的系统则提供停电保护。 - 增加财产价值
由于节能和可持续性，安装太阳能电池板的房屋可能会有更高的转售价值。 - 不同气候条件下的性能
现代太阳能电池板即使在阴天或下雪的环境下也能工作，但在弱光环境下效率会下降。 - 政府激励措施
税收抵免、退税和太阳能可再生能源证书（SREC）可提高财务回报。
太阳能光伏系统的缺点
- 前期成本高
如果没有激励措施或融资支持，安装成本可能会很高。 - 天气依赖性
除非有储存，否则阴天或夜间的能量输出较低。 - 空间要求
需要屋顶或土地面积来满足全部能源需求。 - 存储增加了复杂性和成本
电池系统仍然很昂贵，并且使用寿命比电池板短。 - 制造业的影响
面板和电池的生产涉及能源密集型过程和资源提取。
电气导管在太阳能光伏系统中的作用
在住宅和公用事业规模的光伏系统中，电线导管在保护布线基础设施方面发挥着至关重要的作用。它负责布设直流电缆，包括：
光伏组件到汇流箱
汇流箱到逆变器
逆变器至配电板或变压器
导管必须满足下列要求：
抗紫外线： 所有暴露在地上的管道都必须具有抗紫外线能力，尤其是屋顶和跟踪器上的管道。
防水： 地下管道必须防水，因为 NEC 300.5 将其视为“潮湿的地方”。
机械强度： 容易受到撞击的区域（例如停车场或人行道）需要 Schedule 80 PVC 或金属选项。
守则合规性： 相关规范如 NEC 第 690 条概述了关键的光伏安装标准，包括导管填充、支撑间距和标签等，以确保系统的安全。
什么是风力发电？
风能是一种可再生能源，它利用风力涡轮机将空气流动的动能转化为电能。风能历史上曾用于磨碎谷物或抽水，如今几乎全部用于发电，现代化的风力发电场为家庭、工业和国家电网供电。 截至 2024 年，风能在全球范围内产生了超过 2,400 太瓦时 (TWh) 的电力，占全球电力供应的 8% 以上。
风能被认为是可持续、低排放且高度可扩展的能源。其发展迅速，尤其是在中国和美国等国家。然而，由于风能是一种可变能源，因此通常需要与储能系统或太阳能光伏系统集成，以保持供电的可靠性。
风力涡轮机如何发电
现代风力涡轮机的运行过程简单而又高度工程化：
- 风推动叶片，叶片与中央转子相连。
- 转子带动机舱（塔顶的外壳）内的轴旋转。
- 该轴与发电机相连，发电机将旋转能转化为电能。
- 电流通过升压变压器，然后通过电缆和导管到达输电网或当地使用。
三种不同类型的风力发电系统
这里有三种不同类型的风力发电系统，
系统类型 | 描述 | 优点 | 挑战 |
陆上风电 | 安装在陆地上，通常位于农村或农业区 | 安装更简单，成本更低 | 噪音、土地使用、视觉影响 |
海上风电 | 建在风力较大且较为稳定的海洋中 | 输出更高，视觉干扰更少 | 更高的建设/维护成本，海洋挑战 |
混合风力发电系统 | 将风能与太阳能或电池相结合，以提高可靠性 | 增强稳定性，适合偏远地区 | 需要整合多种技术 |
风力发电系统核心部件
- 风力涡轮机
主要的能量捕获装置，由叶片、转子、机舱和塔架组成。涡轮机的尺寸和设计对其性能有显著影响。 - 电力基础设施
包括发电机、电缆、变压器和电气导管系统。这些组件将电力从涡轮机输送到使用点或电网。电气导管对于保护导线免受天气、振动、腐蚀和机械损坏至关重要，尤其是在塔架立管、地基和集热系统中。 - 控制系统
涡轮机使用机载控制单元来优化方向、叶片间距和速度，确保在风力变化条件下的安全性和最大限度的能量捕获。
风能的优势
- 清洁和可再生： 风能是一种自然再生的能源，运行过程中不会产生任何排放。
- 经济高效： 陆上风电是全球成本最低的新电力来源之一。
- 当地经济效益： 风能项目通过土地租赁费和税收为农村经济做出贡献。
- 创造就业机会： 风能行业为美国提供了近 15 万个就业岗位，是增长最快的就业行业之一。
- 能源安全： 减少对化石燃料的依赖并有助于稳定长期能源价格。
风能的挑战
- 噪音和视觉冲击： 风力发电场可能会因为其视觉效果和低水平的涡轮噪音而遭到社区的抵制。
- 电网集成： 风能是间歇性的，需要电网升级或储能以确保可靠性。
- 野生动物问题： 位置不佳的涡轮机可能会影响鸟类和蝙蝠；正在进行的研究和改进的位置旨在减轻这种影响。
- 基础设施成本： 海上和偏远地区项目需要在基础、管道和传输方面进行大量投资。
风力发电系统中的导管应用
电气导管在陆上和海上风电装置中都发挥着关键作用：
塔内部： 在每个涡轮机塔内，导管保护控制线和电源线免受振动、冷凝和机械应力的影响。
地基立管： 对于地下到塔的连接，使用 PVC 涂层 RMC、HDPE 管道或镀锌钢导管来确保耐腐蚀性和防水完整性。
集电极电路： 地下管道网络将涡轮机连接到中央变电站，通常使用 40号PVC导管 或 HDPE 导管，具有耐用性且易于长距离拉动。
海上应用： 使用海洋级金属导管或耐腐蚀塑料导管，密封以防止盐雾和水侵入。
什么是水动力？
水动力发电是指利用自然流动的水的动能发电，无需水坝或水库。这包括自由流动的河流、洋流、潮汐和波浪。与依赖水坝后蓄水的传统水力发电不同，水动力发电直接利用水体的运动，是一种低影响、可再生的发电解决方案。
由于水的密度是空气的800多倍，水动力系统甚至可以从缓慢流动的溪流中获取大量能量，潜力巨大。研究估计，随着技术的成熟和部署规模的扩大，美国的水动力资源可以为超过6700万户家庭供电。
4 种不同类型的流体动力能源
水动力系统可根据其源环境和捕获能量的方法进行分组：
- 流内流体动力系统
这些系统利用河流、运河和人工水道的水平水流发电。安装的设备可以漂浮、浸没或附着在现有基础设施（例如桥梁）上。常见的涡轮机类型包括：
水平轴涡轮机： 设计类似于风力涡轮机；可能包括集中流量的管道。
垂直轴涡轮机： 轴线垂直于流动，有时呈管道状。
螺旋涡轮机： 类似于螺丝或螺旋钻，用于多向流动。
这些系统在水流稳定但没有水坝可行性或环境可接受性的地区特别有用。
- 潮汐能系统
潮汐系统利用可预测的潮汐流来获取能量，使用方式如下：
拦河坝系统 （河口上的类似水坝的结构）
潮汐发电机 （固定在海底的水下涡轮机）
现代潮汐系统通常类似于水下风力涡轮机，可以固定在海床上、用电缆系住或安装在浮动结构上。阿拉斯加、太平洋西北部和美国东北部等地区拥有强大的潮汐能潜力。
- 波浪能系统
海风产生的波浪能提供强大而集中的能量。各种技术都可以将波浪运动转化为电能：
点吸收器： 随波浪移动以产生水能或电能的浮动装置。
衰减器： 长而有关节的结构与波浪方向一致；波浪引起的弯曲驱动发电机。
振荡水柱： 空气被上升和下降的水压缩，从而驱动涡轮机。
防溢装置： 海浪注满高架水库，回流的水带动涡轮机旋转。
美国太平洋沿岸的波浪能具有广阔的发展前景，因为那里的波浪强度最大。
- 洋流能
墨西哥湾流等洋流携带着巨大的动能。部署在这些洋流中的设备运行方式类似于潮汐流涡轮机，由于这些水下“河流”的可预测性和连续性，可以提供稳定的基本负荷电力。
水动力能量转换技术
以下是两种常见的水能转换方式：
技术 | 来源 | 示例 |
旋转装置 | 河流/潮汐/水流 | 水平/垂直轴涡轮机；水风筝 |
波浪能转换器（WEC） | 海浪 | 点吸收器、衰减器、振荡水柱、溢流装置 |
水动力能的优势
丰富且可预测： 海洋和河流的流动比风或阳光更加稳定和可预测。
全天候供电潜力： 与太阳能和风能不同，一些水运动昼夜不停，提供稳定的输出。
低排放： 无需燃烧燃料即可发电——不会产生温室气体或空气污染。
可扩展且去中心化： 该系统可以针对没有大型基础设施的偏远、沿海或河流社区进行定制。
与其他可再生能源互补： 非常适合与太阳能或风能混合配置，以平衡可变输出。
挑战和环境考虑
虽然水动力系统在运行过程中对环境友好，但它们也会带来独特的生态挑战：
对水生生物的影响： 水下涡轮机可能会扰乱鱼类迁徙、损害底栖生物栖息地或产生噪音。
沉积物扰动： 河道内装置可以改变沉积物的输送，影响水质和栖息地。
视觉和导航干扰： 一些表面波装置可能会对船只或海鸟造成风险。
基础设施成本： 海上部署和水下布线需要专门的施工和维护。
水动力装置中的电气导管应用
电气导管在保护和布线从水下设备到电网的电缆方面发挥着至关重要的作用：
水下电缆： 需要防水、耐腐蚀的导管，例如 HDPE、PVC 导管或专用海洋级材料。
岸上过渡： 管道必须承受潮汐变化、波浪冲击和盐分暴露，通常需要密封的直埋管道，并配有连接入口外壳。
浮动系统： 柔性导管可用于浮动波浪或潮汐装置，以适应运动，同时保持电缆的完整性。
河内设施： 刚性非金属导管 (RNC) 或铠装导管用于沿床或桥梁的水下布线。
为什么导管在可再生能源系统中如此重要
随着太阳能光伏、风能和水力发电系统在全球范围内蓬勃发展，人们的注意力往往集中在涡轮机、电池板和发电设备上。然而，虽然不太显眼，但电线管道系统也同样至关重要。它们构成了可再生能源基础设施的保护层和连接层，确保电力安全可靠地从源头输送到电网。
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1. 恶劣和动态环境下的保护
可再生能源系统经常面临严峻的环境条件：
- 太阳能发电场 承受高紫外线照射、极端温度以及风吹碎片或冰雹的物理冲击。
- 风力涡轮机 面临强烈的机械振动、闪电和偏远的地形暴露，有时甚至是在海上。
- 水动力系统 浸没在腐蚀性、含有碎片或富含沉积物的水体中，需要绝对密封和机械保护。
在所有情况下，导管都会保护电线免受以下影响：
湿气和水侵入（在海洋和潮汐区尤其严重）
紫外线降解
腐蚀和盐雾
啮齿动物、昆虫和机械损伤
地面运动、振动或强风
2. 安全与法规遵从
NEC（国家电气规范）和 CEC（加拿大电气规范）等电气规范要求使用导管时必须满足接地、防火和绝缘标准：
- 正确接地： 金属导管可以作为接地路径；非金属导管必须包含单独的设备接地导体。
- 火灾控制： 在电池组或逆变器区域，LSZH 等阻燃导管可防止火势蔓延。
- 电路隔离： 导管有助于保持交流和直流电路、高压和低压系统或信号线和电源线之间的明确分离。
导管在光伏系统中尤为重要，因为未经保护的直流线路如果布线和屏蔽不当，可能会造成严重的电弧故障和火灾风险。同样，风力涡轮机的线路由于需要在塔内进行长距离垂直布线，因此必须固定在导管内，以防止热量、电磁干扰 (EMI) 以及转子运动造成的电缆疲劳。
3. 延长使用寿命并减少维护
可再生能源设施的建设着眼于长期回报——通常使用寿命为 20 至 30 年。电缆保护不力可能会损害这一回报：
紫外线照射会导致太阳能发电场的电缆护套过早老化。
啮齿动物或昆虫的破坏可能会破坏偏远风力发电场的电缆绝缘层。
水力系统中的水侵入会腐蚀或短路电气连接，造成安全隐患和昂贵的维修。
导管可延长线路使用寿命，减少非计划停机，并最大程度降低维护成本。它还能简化未来的维修或升级，尤其是在地下或水下安装中，如果没有导管，更换电缆不仅费力，成本也高昂。
4. 系统模块化和可扩展性
可再生能源正越来越多地部署在模块化分布式系统中——从住宅屋顶到公用事业规模的混合电厂。Conduit 通过以下功能使系统更易于扩展或重新配置：
清晰地分离和识别电路
更容易在现有基础设施中拉动新电缆
适应整合新技术（如电动汽车充电或储能）
例如，太阳能+储能微电网可能需要不同类型的导管：
光伏板布线（抗紫外线表面导管）
电池组布线（防火导管）
逆变器与电网的连接（地下管道中的刚性导管）
从一开始就使用正确的管道可以支持未来的灵活性——这在快速发展的能源格局中至关重要。
可再生能源系统规范要求
NEC：美国代码要求
美国国家电气规范 (NEC) 是美国广泛采用的一项重要标准，它为包括太阳能光伏 (PV) 和风力涡轮机系统在内的电气系统的安全合规设计和安装奠定了基础。对于可再生能源系统而言，导管的作用不仅仅是布线；它对于保护、接地、隔离以及支持直流和交流电路在实际运行条件下的性能和安全性至关重要。
太阳能光伏系统 - NEC 第 690 条
第690条规定了太阳能光伏系统的安装。该条款详细阐述了布线方法、系统电压、过流保护和接地——所有这些领域中，导线管的选择和使用都至关重要。
1. 接线方法
- 允许使用所有 NEC 认可的管道和布线系统，包括 PVC、EMT、RMC、MC 电缆和柔性导管（如果列为光伏用途）。
- 对于可触及区域中 30V 以上的电压，导体必须封闭在管道中或受到保护。
- 建筑物内的光伏导线必须通过金属线槽或 MC 电缆从建筑物入口处延伸至第一个断路器。
- 柔性导管 (FMC) 必须受到保护，以免受到物理损坏，并且在暴露时得到适当的支撑。
2. 分离与鉴定
除非有隔板隔开，否则光伏电路必须与其他建筑物布线系统隔离。
应通过颜色编码或标签清楚地识别和分组导体。
3. 标签
承载光伏电路的导管必须每隔 10 英尺用红色和白色字母标记“警告：光伏电源”。
4.系统电压
最大电压由温度校正开路电压（Voc）计算得出。
合适的导管材料必须与额定电压和预期环境温度相匹配（例如，屋顶上的温度为 >70°C）。
5.接地和接合
金属导管（EMT、RMC）必须粘合，并可用作设备接地导体（EGC）。
接地光伏系统必须包括具有自动电路隔离的直流接地故障保护（690.5）。
6.过流保护
源电路、输出电路和逆变器输出必须有过流保护，设备额定最大电流≥125%。
导管必须允许正确接触保险丝或断路器，即使不容易接触。
7. 快速关机
Conduit 支持紧急响应人员的电路分段。楼宇集成系统需要管道路径内的快速关闭功能。
风能系统 - NEC 第 694 条
第 694 条涉及小型风力发电系统，定义了涡轮机输出、逆变器互连和电池存储电路的具体导管和接线要求。
1. 接线方法
允许使用所有符合 NEC 标准的接线方法。
可触及区域中的涡轮输出电路 >30V 必须封闭在管道内（例如 EMT、RMC 或 PVC）。
建筑物内的直流涡轮机输出导体必须从入口点到断开点布设在金属管道、MC 电缆或金属外壳中（694.30(C)）。
2. 用于移动部件的柔性电缆
用于机舱至桅杆连接，这些电缆必须：
防日光、防水、超硬使用等级
采用认可的接线片或连接器端接
3.过流保护
根据第 240 条规定，电路需要受到保护。
风力系统中的电流被视为连续的，因此 125% 载流量额定值适用于导管填充和 OCPD 尺寸。
4. 关机和断开连接
风力系统需要手动关闭机制和分组断开装置。
导管必须支持对这些点的访问并在隔离或短路操作期间提供保护。
5. 设备和塔接地
所有金属塔、机舱和外壳必须按照第 250 条进行连接和接地。
如果使用金属导管（EMT、RMC），它有助于接地路径，简化塔接地要求。
电流兼容性很重要——在镀锌钢结构附近接地时，请使用镀锌电极。
笔记： 您可以在我们的网站上了解有关电气导管规范的更多信息 NEC 代码专家指南。
CEC对可再生能源系统的要求
加拿大电气规范 (CEC)，特别是第 64 条，概述了可再生能源系统（包括光伏 (PV) 和风力发电系统）的全面要求。以下是关键条款的简化实用摘要。
太阳能光伏（PV）系统
1. 电压限制和计算：
光伏系统电压按组件开路电压的 125% 计算。对于住宅，系统最高允许电压为 600 Vdc；对于商业用途，如果仅限合格人员操作并贴有适当标签，最高电压为 1500 Vdc。
2. 布线和导管：
模块之间的导体可以使用柔性电线或特定的太阳能电缆（例如，RPVU），但在建筑物内部，它们必须在金属管道或金属护套电缆中运行。
3. 电弧故障和快速关断：
80 Vdc 以上的系统需要电弧故障保护；紧急情况下，屋顶光伏阵列必须在 30 秒内关闭至 30 V。
4.过流保护：
设备必须具有中断连接电源的短路电流的额定值，并在可行的情况下进行分组。
5. 粘合和贴标：
所有组件框架必须粘合，并且在电表和逆变器附近需要贴上关机标签。
小型风能系统（规则 64-300 至 64-312）
1. 电压和电路额定值
连接到单个住宅的涡轮机的运行电压最高可达 600 V。
只有合格人员才能接触对地电压超过 150 V 的电路。
导体的额定电流必须为 125%，额定温度为 90°C。
2. 接线方法
管道内的导体必须适合潮湿的地方。
外部电缆必须使用刚性或柔性液密导管、矿物绝缘电缆或铠装电缆以防潮湿。
塔内的电缆可以使用软线或铠装电缆，但必须在可触及位置 2.5 米范围内得到适当支撑和机械保护。
3.过流保护
每根未接地导体上要求的发电机电流不超过125%。
对于 12 A 以下的小型系统或电路载流量超过所有电源总电流的系统，可享受豁免。
保护必须是可访问的并且考虑多种来源。
4. 断开装置
除非用于涡轮机速度调节，否则每个负载电路都需要。
必须可锁定，额定发电机电流为 125%，并且位于涡轮机 9 米范围内或底座上。
断路器必须将设备与所有未接地的导体隔离。
5.接地和接合
金属塔和外壳必须使用至少 6 号 AWG 接地。
接地电极必须符合第 10 节的规定。
除非结构连接，否则拉线无需接地。
大型风能系统（规则 64-400 至 64-412）
1. 标记
根据规则 84-030，塔基必须永久标有系统额定值、短路值和警告图。
必须根据现场评估安装和更新电弧闪光和电击危险标签。
2.过流保护及断路装置
断路器必须位于塔基，额定电流为 125% 的发电机电流。
如果联锁的话，单个断路器可以为多个变压器提供服务。
断开装置必须有清晰的标记。
3.接地和防雷
塔必须使用 2/0 AWG 裸铜导线接地。
所有接地电极必须互连。
防雷系统必须与涡轮机接地系统连接。
微型水电系统
1.标记：
断开装置处必须有永久标记。
它应包括系统描述、额定功率和镇流器负载电压/电流。
2.接线：
导体的载流量必须≥系统额定电流的125%，额定温度≥90°C。
接线方法必须符合第 12 节和第 22 节关于潮湿环境的规定。
3.过流保护：
如果短路电流 < 导体额定值，则不需要。
每个未接地导体必须受到≤125%额定电流的保护（如果≤12A，则为15A）。
4. 断开方式：
清楚地标明为“微型水力发电机系统断开”。
5.独立系统：
州长必须具备相应的能力。
调速器额定功率的分流负荷=100%。
基于电池的系统必须符合规则 64-800 至 64-814。
6.接地和接合：
结构必须与至少 6 号 AWG 导体连接。
水动力动力系统
1. 接线和导体：
导体额定电流≥125%。
考虑趋肤效应、非单位功率因数，允许高达 10% 的电压降。
2.过流保护：
如果短路电流较低则不需要。
设备必须具有额定频率，并且发电机电流必须设置为≤125%（如果≤12A，则设置为15A）。
3.接线方法：
导体必须适合潮湿环境，并且如果在流动通道中运行则必须受到机械保护。
4.接地：
与其他系统一样，金属部件必须接地，并且断路器必须贴有适当的标签。
为什么这些规则很重要
CEC 第 64 条不仅仅是一套指导方针，更是加拿大可再生能源系统的安全支柱。无论您是为农场的太阳能电池阵列布线、在塔上安装风力涡轮机，还是将微型水电连接到电池组，以下规则都适用：
- 通过适当的过流保护防止火灾危险；
- 通过强制断开和标记确保安全维护和关闭；
- 通过加强绝缘、接地和电弧故障安全来保护人员；
- 通过解决电压下降、接线耐用性和机械保护问题来确保系统的长期性能。
专业提示： 您是电气工程师还是电气承包商？您可以阅读我们上一篇文章，了解更多信息 这 2025年加拿大电气规范，这将有利于您的电气安装和电气项目实施。
AS/NZS 可再生能源系统规范要求
在澳大利亚和新西兰，电力系统（包括可再生能源电力系统）的安装必须符合一系列相互关联的标准。这些标准确保电气安全性、机械耐久性、系统可靠性以及符合国家法规。对于我们提到的这些可再生能源系统，有三个相关的关键标准发挥作用：
- AS/NZS 3000（接线规则）
- AS/NZS 5033（太阳能光伏装置）
- AS/NZS 1170.2（风力作用）
AS/NZS 3000 – 布线规则（基础标准）
AS/NZS 3000 通常被称为“布线规则”，是管理澳大利亚和新西兰所有电气装置的基础标准。它概述了适用于传统能源系统和可再生能源系统的一般安全、布线方法、保护和电缆支撑要求。
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AS/NZS 5033 – 太阳能光伏系统的安装和安全
该标准专门针对光伏系统，对 AS/NZS 3000 进行了补充，对直流电路、串配置和电缆保护提出了更详细的技术要求。
导管相关及安装要求：
直流导管保护： 由于太阳能光伏系统会产生高压直流电，因此 AS/NZS 5033 强调使用阻燃、抗紫外线的导管来容纳直流电缆 - 尤其是在暴露或穿过可燃材料时。
导管标记： 光伏导管必须定期贴上清晰的标签（例如“SOLAR DC”），以便在维护或紧急访问时识别。
机械保护： 在可能受到机械冲击的区域（例如屋顶、裸露的墙壁），直流电缆必须采用双重绝缘或在重型导管中铺设。
电缆布线： 该标准要求所有直流电缆的布线都应尽量缩短长度，避免环路区域（以降低感应电压），并防止热量积聚——影响管道布局和通风需求。
AS/NZS 1170.2 – 结构设计：风作用
虽然 AS/NZS 1170.2 不是电气标准，但它通过定义暴露在风荷载下的设备的结构设计参数，在风能和太阳能装置中发挥着至关重要的作用。
与导管系统的相关性：
导管固定和锚固： 风荷载计算会影响导管在太阳能电池板阵列、风力涡轮机塔或支架等结构上的安装方式。固定不当的导管在暴风雨期间可能会脱落，从而导致损坏或电气危险。
风区评级： 安装设计（包括管道布局和支撑）必须考虑区域风速和湍流，特别是在沿海或高海拔地区。
安装和维护的最佳实践
为太阳能光伏、风能和流体动力系统安装电气导管不仅仅是铺设管道和拉线，还关乎确保系统的长期性能、安全性和规范合规性。无论您遵循的是美国的 NEC、加拿大的 CEC 还是澳大利亚和新西兰的 AS/NZS 布线规则，良好的导管安装的基本原则始终如一。本节概述了可再生能源导管系统的基本规划、安装和维护实践。
1.规划与设计
先布局，后工具
在拿起任何工具之前，应制定整个导管路径的详细规划。这包括标出光伏板、逆变器、风力涡轮机塔、水力发电机组、接线盒和电气外壳的位置。良好的设计可以最大限度地减少不必要的弯曲，缩短导线长度，并确保导管避开物理危险或难以触及的区域。
遵守守则
每个地区都有自己的电气规范，但都强调安全、适当的材料和环境保护。
与当地检查员或管辖机构 (AHJ) 合作可确保及早发现任何合规差距。
选择合适的材料
导管的选择取决于位置、暴露程度和负载。屋顶通常使用抗紫外线 PVC 管。在高冲击区域可能需要使用硬质金属管。地下管道通常使用重型 PVC 或 HDPE 管，并且必须防水。根据环境选择合适的导管可以防止早期故障并减少维护。
2. 安装技巧
使用适当的工具
良好的安装始于使用正确的工具：弯管器用于平滑的曲线，切割器用于保持边缘整洁，鱼带用于拉线，以及去毛刺工具用于防止电缆损坏。锋利的边缘或安装不当的导管会迅速毁掉原本设计良好的系统。
限制弯曲和长度
大多数规范建议拉点之间的总弯曲度不超过360°（即四个90°弯曲），以防止过大的拉力。当必须弯曲时，较大半径的弯曲有助于减少导线应力。在关键点添加接线盒可简化安装和未来维护。
安全地支持 Conduit
松散的导管可能会下垂、移位或断裂。NEC、CEC 和 AS/NZS 均要求导管每隔一定距离设置支撑，通常每个接头或接线盒的间距为 3 英尺（1 米），直线管路的间距为每 10 英尺（3 米）（根据材料和规范略有不同）。室外支撑还必须耐腐蚀。
拉线最佳实践
拉线作业需要团队协作。对于长距离或复杂的线路：
使用润滑剂可以减少摩擦，避免导体损坏。.
事先检查导管内是否有碎屑或锋利边缘。.
施加均匀的张力，避免过度拉伸或卡住电缆。.
遵循规范规定的填充比例，以防止过热并确保空气流通。.
电缆分离要求
保持不同电路类型之间的足够隔离至关重要：
除非经过专门设计并有充分屏蔽，否则交流电缆和直流电缆不得捆绑在一起。.
为防止电磁干扰，电源线和信号/控制线应分别敷设在不同的导管中。.
在多回路导管布线中，最好使用分隔器或专用导管路径。.
导管支撑和修复
适当的机械支撑对于延长导管的使用寿命和符合规范至关重要：
导管必须牢固安装，间距应按照材料类型和规范要求规定。.
支撑结构必须能够抵抗风荷载、振动和热膨胀，特别是对于较长的屋顶太阳能装置或风力涡轮机塔架。.
建议在户外环境中使用抗紫外线夹子和鞍座。.
密封所有连接处
导管系统中的任何开口都可能导致潮气进入。特别是对于埋地或室外系统，所有配件、接头和过渡件都必须妥善密封。.
3. 长期系统完整性
安装工作并非布线完成后就结束了。为了确保系统在多年内保持安全有效，需要定期监测和完善的文档记录。.
例行目视检查
检查是否有磨损、紫外线损伤、支架松动、腐蚀或进水迹象。特别注意裸露的导管、埋地入口点和接线盒。.
保持封条和标签完好
密封剂会随时间推移而老化，尤其是在紫外线和风吹雨淋下。请定期检查并根据需要更换。确保所有电路、断路开关和主要部件都贴有清晰的标签，以便快速排除故障。.
立即解决问题
导管破裂、管道堵塞或接线盒内出现冷凝迹象都应立即处理。忽视这些问题会导致绝缘失效或系统内部腐蚀。.
做好记录
记录所有导管路径、导线类型和关键尺寸。这有助于日后的升级、检查或紧急维修。清晰标记的系统更易于维护，也更安全。.
5个常见挑战及电气导管解决方案
可再生能源系统通常在恶劣的环境中运行，例如酷热的屋顶、狂风呼啸的开阔地带以及潮湿的河岸。这些条件对保护和布线关键电线的导管安装提出了独特的挑战。了解常见问题及其解决方案是确保系统持久耐用、符合规范且维护成本低的关键。.
1. 水渗入和腐蚀
潮湿是管道系统面临的最持久威胁之一。水分可以通过松动的接头、裂缝、冷凝水或洪水进入管道，导致生锈、腐蚀，最终造成系统故障。这在户外和沿海地区的管道系统中尤为突出。.
2. 机械损伤
可再生能源系统中的导管容易受到物理冲击，例如野生动物、移动设备、行人踩踏或风力引起的振动。随着时间的推移，这会导致导管或内部电缆出现挤压、开裂或磨损。.
3. 热膨胀和紫外线照射
阳光直射和温度变化会导致导管材料热胀冷缩。如果没有足够的活动空间，就可能导致导管开裂或连接处受力过大。紫外线照射还会随着时间的推移导致材料老化，尤其是塑料导管。.
4. 接地和连接风险
接地不良会导致触电危险、电压浪涌和系统损坏。在可再生能源系统中，金属部件的正确连接和接地路径对于确保人员安全和设备保护至关重要。.
5. 电路分离和拥挤
可再生能源系统通常需要布线交流电、直流电和通信电缆——每种电缆的电压等级和信号灵敏度都不同。布线布局不当或导管内电缆拥挤会导致干扰、过热或违反规范。.
莱德斯针对这些挑战提出的解决方案
Ledes 提供全系列导管和配件系统，专为应对可再生能源环境的挑战而设计。以下是 Ledes 如何解决每个问题：
防水防腐蚀保护
具有防水密封的IP等级导管系统和配件可防止水分进入。.
耐腐蚀材料，包括PVC涂层金属或玻璃纤维，可确保在潮湿或沿海地区拥有较长的使用寿命。.
坚固、抗冲击的导管
热膨胀解决方案
Ledes导管经过测试，能够承受极端温度变化。.
伸缩缝、环路和偏移设计允许导管移动而不会损坏连接处。.
Ledes 产品采用紫外线稳定材料制成，可避免因阳光照射而开裂或变色。.
关于接地和连接支持
Ledes 提供无需接地的非金属系统，并配备专用配件以维护系统完整性。但如果电气系统规范要求接地，则内部导体仍需接地。.
适用于多种电路类型的智能布线
Ledes 提供多种尺寸和配置的导管，以实现交流电、直流电和数据线的分离。.
线缆管理配件有助于减少线缆拥挤，使维护更加便捷。.
对于封闭或公共区域，可提供防火和低烟无卤 (LSZH) 选项，以确保更安全的安装。.
结论
随着世界加速迈向清洁可再生能源，电线导管系统在确保太阳能、风能和水力发电装置的安全、可靠和使用寿命方面发挥着至关重要却又常常被忽视的作用。从保护恶劣户外环境中的线路到满足不断变化的国家和国际电气规范的要求，导管解决方案的选择必须谨慎且具有前瞻性。.
本文探讨了可再生能源系统的独特需求，回顾了行业内常用的主要导管类型，并分析了美国NEC、加拿大CEC和澳大利亚/新西兰AS/NZS等领先标准如何影响导管安装规范。这些规范为接地、电路隔离、材料选择、环境保护和系统长期性能提供了至关重要的指导。.
无论您是在进行屋顶太阳能项目、海上风电场还是河流动力水动力系统项目，选择合适的管道不仅仅是一个细节，更是构建安全且面向未来的可再生能源基础设施的基础。.
常见问题 (FAQ)
为什么电线管道对于可再生能源系统如此重要？
电线导管可保护线路免受环境危害，例如湿气、紫外线、高温和机械损伤。在可再生能源系统中，尤其是太阳能、风能和水力发电系统，由于暴露在外的位置、较长的线路以及较高的电压，正确的导管安装对于安全性、规范合规性和长期可靠性至关重要。
电气接地和接合之间有什么区别？为什么它们很重要？
接地将电气系统与大地连接起来，以安全地消散故障电流。接地连接所有金属部件，以保持等电位并消除危险的电压差。这两项措施对于可再生能源系统而言都至关重要，可以保护人员和设备，并且是全球电气规范的强制性要求。
为什么在可再生能源系统中隔离交流和直流电路很重要？
隔离交流和直流电路有助于防止电气干扰，降低故障风险，并简化维护和故障排除。许多地区的规范（例如 NEC 和 AS/NZS 3000）都要求交流和直流线路之间进行物理隔离，通常使用不同的导管、线槽或外壳，以确保安全运行并最大限度地降低火灾风险。
我可以将 PVC 导管用于风力发电系统吗？
是的，PVC导管可用于风力发电系统，尤其是地下布线或塔基应用。但是，PVC导管必须具备抗紫外线性能，并且在暴露于空气中时必须具有良好的机械强度。在较为恶劣的环境下或高压线路中，硬质金属导管或玻璃纤维导管可能是更好的选择。
所有太阳能和风能线路都需要导管吗？
并非总是如此，但对于大多数应用，强烈建议或规范要求这样做。裸露的电线必须使用导管进行保护，尤其是在屋顶或室外安装时。使用导管还可以延长系统的使用寿命、提升美观度和安全性，并有助于满足接地、隔离和防风雨的要求。
哪种类型的电线管道最适合太阳能光伏系统？
硬质 PVC 导管因其抗紫外线、耐腐蚀和成本效益而广泛应用于太阳能光伏系统。然而，在阳光直射或机械应力作用下的区域，金属导管（如 EMT 或铝）可能更适合，因为它们更耐用，接地能力更强。
水动力（水基）发电系统使用什么导管？
流体动力系统通常需要重型耐腐蚀导管，尤其是在水下或潮湿环境下。液密柔性非金属导管 (LFNC) 或高密度聚乙烯 (HDPE) 导管通常用于水下应用，而 PVC 导管则可用于干燥的陆基部分。所有类型的导管都必须确保防水保护和机械强度。
NEC 是否要求可再生能源装置采用特殊导管类型？
是的。虽然 NEC 并不总是强制要求使用特定材料，但它确实要求可再生能源系统中使用的导管符合安装的环境、机械和电压要求。例如，第 690 条（太阳能光伏）和第 694 条（风能系统）强调了正确的布线方法、防止物理损坏和紫外线照射，这通常可以指导选择金属导管或耐日光的非金属导管。
CEC 与 NEC 对太阳能导管的要求有何不同？
加拿大电气规范 (CEC) 和美国国家电气规范 (NEC) 在总体目标上基本一致，但在导管尺寸表和审批要求方面有所不同。例如：
CEC对低温性能和机械防护有更严格的要求。.
CEC 通常倾向于为屋顶光伏系统采用铠装电缆或刚性金属导管。.
材料认证（加拿大的 CSA 与美国的 UL）有所不同。.
我可以将柔性导管用于可再生能源应用吗？
是的。液密柔性金属导管 (LFMC) 或非金属柔性导管通常用于连接活动部件（例如太阳能跟踪系统或接线盒），或用于风力涡轮机的抗振。如果在户外使用，柔性导管必须具备抗紫外线、耐高温和防水性能。
用于太阳能装置的导管材料是否需要抗紫外线？
当然。太阳能装置多年来一直暴露在强烈的紫外线辐射下。不耐紫外线的导管会降解、破裂或变脆，最终导致故障。对于户外太阳能应用，建议使用耐紫外线的 PVC、LSZH 或带有保护涂层的金属导管。
什么是流体动力能以及它是如何起作用的？
水动能是指无需水坝即可利用水的运动产生的电能。这类发电系统利用水下涡轮机或浮动发电机，从潮汐流、河流或海浪中获取能量。流水的动能推动涡轮机旋转，进而将动能转化为电能。
太阳能光伏系统如何工作？
太阳能光伏系统利用太阳能电池板将阳光转化为电能。产生的直流电通过逆变器转换为交流电，供家庭或电网使用。导管用于连接和保护整个系统（从太阳能电池板到逆变器再到配电板）的电线。
为什么可再生能源对环境更有利？
太阳能、风能和水力发电等可再生能源几乎不产生温室气体排放，减少了对化石燃料的依赖，并最大程度地减少了空气和水污染。它们还有助于应对气候变化，并且可持续补充，从长远来看，具有环境和经济优势。
参考：
EN 
FR 
ES 
ES_MX 
PT 
AR 
DE 
KO 
ZH 