DB41∕T 938-2014 道路视频监控设施光伏发电系统设计与施工要求(河南省).pdf
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1、 DB41 河南省地方标准 DB 41/T 9382014 道路视频监控设施光伏发电系统 设计与施工技术要求 2014 - 06 - 30 发布 2014 - 08 - 30 实施 河南省质量技术监督局 发 布 DB41/T 9382014 I 前 言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由河南高速公路发展有限责任公司提出。 本标准起草单位:河南高速公路发展有限责任公司、交通运输部公路科学研究院、北京交通大学、北京建欣业机电工程技术有限公司。 本标准主要起草人:余曙光、赵瑞军、姚建忠、韩文元、赵建东、牛永年、张理祥。 本标准参加起草人:牛建强、盛勇、潘珍亮、董延颖、朱传
2、征、陈玉梅、杨勇、邓艳红、林强、康蕾、史圣、王会敏、马钦、孟骁勇、蒋青林、刘文辉、郭敬东、江帆、张凯、李岩、朱登浩、贺龙飞、程仁德、岳彩光、马晓明、郭九鹭、王蕾。 DB41/T 9382014 II 目 次 前言 . III1 范围 . 12 规范性引用文件 . 13 一般规定 . 14 应用环境条件 . 14.1 日照条件 . 14.2 地形条件 . 24.3 降水条件 . 24.4 温度条件 . 25 系统基本技术要求 . 25.1 负载功率与供电方式 . 25.2 光伏电池阵列 . 25.3 蓄电池组 . 25.4 充放电控制器 . 26 系统设计目标与参数 . 36.1 系统设计目标参
3、数 . 36.2 系统设计参数确定 . 37 系统理论计算 . 47.1 环境设计参数确定 . 47.2 产品设计参数确定 . 58 系统设计 . 58.1 设计文件 . 58.2 设计过程 . 58.3 路段监控中心功能设计 . 68.4 系统设计图 . 69 系统施工及工艺 . 69.1 施工前设备器材检验要求的检查 . 69.2 光伏电池组件的布置要求 . 69.3 光伏电池组件的安装要求 . 79.4 地面混凝土基座要求 . 79.5 支架的安装 . 89.6 防雷设计要求 . 89.7 电缆敷设与连接施工工艺 . 89.8 蓄电池安装与施工工艺 . 8DB41/T 9382014 I
4、II 9.9 摄像机控制箱安装与施工工艺 . 99.10 系统防护措施与工艺要求 . 910 工程验收 . 910.1 竣工技术文件 . 910.2 验收项目及内容 . 10附录A(资料性附录) 产品参数计算 . 12附录B(资料性附录) 道路视频监控设施光伏发电系统设计图 . 19 附录C(资料性附录) 蓄电池防水设计 . 29 参考文献 . 31 DB41/T 9382014 1 道路视频监控设施光伏发电系统设计与施工要求 1 范围 本标准规定了道路视频监控设施光伏发电系统(以下简称“系统”)应用环境条件、系统构成、组成部件性能、系统关键参数理论计算、系统设计、系统施工要求。 本标准适用于
5、高速公路视频监控设施光伏发电系统的设计与施工。其他道路也可参照执行。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件, 仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 9535-1998 地面用晶体硅光伏组件 设计鉴定和定型 GB/T22473-2008 储能用铅酸蓄电池标准 GB 50168-2006 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范 GB/T 29195-2012 地面用晶体硅太阳电池总规范 YD/T 1360-2005 通信用阀控式密封胶体蓄电池 QX/T 190-2013 高速公路设施防
6、雷设计规范 3 一般规定 3.1 系统设计应根据所在地的光照、市电供电电源条件、地理与气象环境条件、工程近期建设和远期发展等因素,进行多方案技术经济综合比较后按以下方案确定: a) 当太阳能应用条件和市电供电条件均满足道路视频监控系统设计需求时,遵循经济、适用、环保、安全、节能等原则,综合比较市电供电方式与光伏供电方式; b) 当采用市电供电存在距离长、成本高、损耗大、施工难等困难时,宜采用光伏供电方式。 3.2 系统应采用技术成熟、安全可靠、通过质量认证的设备,光伏供电系统部分应能保证设备、人身的安全,满足设备对供电的要求,并采用新技术、新材料、新工艺。 3.3 道路视频监控设施光伏发电系统
7、的设计与工程施工质量验收应符合本标准。 4 应用环境条件 4.1 日照条件 全年日照2000 h2600h,年均日照率为4555,年太阳辐射总量110125kCalcm2,三级太阳能资源地区中光能资源较丰富的区域。 4.2 地形条件 4.2.1 在山地、丘陵地区进行光伏电池组件功率设计时,应考虑日照条件的遮荫因素。 DB41/T 9382014 2 4.2.2 在平原和盆地地区进行光伏电池组件功率设计时,可忽略日照条件的遮荫因素。 4.3 降水条件 全年月平均降水在 10d 以下,连续阴雨天数可取 5d,极限条件不超过 10d。 4.4 温度条件 设备极限环境温度在-2050之间。 5 系统基
8、本技术要求 5.1 负载功率与供电方式 5.1.1 负载功率和连续阴天数是系统运行效率最为关键因素, 经试验研究, 宜将摄像机功率控制在 35W以下、视频/数字传输设备功率控制在 10W 以下。 5.1.2 系统中各负载设施宜采用直流供电,系统工作电压可选择 12Vdc 或 24Vdc。 5.1.3 光伏电池阵列、蓄电池组、充放电控制器、负载的额定输出、输入电压应匹配。当负载输入电压相较于额定工作电压波动范围不大于20%时,负载设施应能正常工作。 5.2 光伏电池阵列 5.2.1 系统的光伏电池阵列宜选用单晶体硅电池。单晶体硅光伏电池的性能要求应符合 GB/T 29195和 GB/T 9535
9、 的规定。 5.2.2 光伏电池阵列由一个或多个光伏电池组件构成。如果组件不止一个,各组件的电流特性和电压特性应基本一致。 5.2.3 依据当地的太阳能辐射参数和负载特性,确定光伏电池阵列的总功率,依据所设计系统电压和电流要求,确定光伏电池阵列串并联的组件数量。 5.2.4 光伏电池组件安装最佳倾角范围为 4043,正南向安装。 5.2.5 光伏电池组件安装方式应遵循安全、简洁原则。 5.2.6 支架支撑光伏电池组件,能承受光伏电池组件重量,并承受设计风速。 5.3 蓄电池组 5.3.1 在工作温度低于-20环境宜选用密封免维护阀控胶体电池。在工作温度高于-20,可选用密封免维护阀控铅酸蓄电池
10、或密封免维护阀控胶体电池。 5.3.2 铅酸蓄电池的性能应符合 GB/T22473-2008 的规定。 5.3.3 胶体蓄电池的性能应符合 YD/T 1360-2005 的规定。 5.3.4 蓄电池组应采取地埋措施,蓄电池裸露金属电极和导线连接线均应采取防腐处理。 5.3.5 蓄电池组电源线应满足大电流充电要求,充电接口位置应便于维护人员操作,且具备短路保护措施。 5.4 充放电控制器 5.4.1 控制器应能采集光伏供电系统的状态,包括蓄电池电压、充电电流、放电电流等,以及具备显示蓄电池充满、欠压、过放截止等状态指示功能。 5.4.2 控制器应具备温度补偿功能。 DB41/T 9382014
11、3 5.4.3 控制器应具备通信接口,能接受监控中心发送的命令,能根据协议将光伏供电系统状态数据上传至监控中心相应管理计算机。 5.4.4 充放电控制器应具有的保护功能:蓄电池过充保护和过放保护;负载短路保护;负载、光伏电池阵列或蓄电池极性反接保护;防雷保护;防止蓄电池通过充放电控制器向光伏电池阵列反向放电等。 6 系统设计目标与参数 6.1 系统设计目标参数 道路视频监控设施光伏发电系统设计目标参数如表1所示。 表1 系统设计目标参数 序号 设计参数 序号 设计参数 1 蓄电池工作电压 11 光伏电池组件放置形式 2 蓄电池容量 12 光伏电池组件安装方式 3 蓄电池类型 13 充放电控制器
12、额定电流 4 蓄电池数量及规格 14 充放电控制器主要功能 5 蓄电池安装方式 15 充放电控制器安装方式 6 蓄电池应急充电方式 16 负载种类 7 光伏电池组件额定电压 17 负载功耗 8 光伏电池组件峰值功率 18 负载供电模式 9 光伏电池组件类型 19 负载连续工作时间 10 光伏电池组件数量及规格 6.2 系统设计参数确定 6.2.1 系统设计参数分类 系统设计参数分为环境设计参数和产品设计参数两类。 6.2.2 环境设计参数 环境设计参数包括日照、地形、降水、温度等条件。环境设计参数与设计目标关系见表2。 表2 环境设计参数 参数类别 参数名称 影响目标 日照条件 日平均辐照时间
13、 光伏电池组件功率 光伏电池阵列最佳倾角 光伏电池组件放置形式 地形条件 道路遮荫状况 光伏电池组件安装形式 光伏电池组件功率 道路走向 光伏电池组件放置形式与景观 DB41/T 9382014 4 表 2 环境设计参数(续) 参数类别 参数名称 影响目标 降水条件 最长连续阴雨天数 蓄电池容量 蓄电池组二次充满天数 光伏电池阵列功率 降雨量与季节分布 蓄电池安装方式 充放电控制器安装方式 温度条件 月平均气温与季节分布 充放电控制器性能温度参数 极限高、低温 蓄电池安装方式 充放电控制器参数 6.2.3 产品设计参数 产品设计参数与设计目标关系见表3。 表3 产品设计参数 参数类别 参数名称
14、 影响目标 负载 (摄像机、视频/数字传输设备) 负载工作电压 光伏电池阵列工作电压 蓄电池工作电压 充放电控制器额定电压 负载功耗 光伏电池阵列功率 蓄电池容量 充放电控制器额定电流 光伏电池阵列 不同种类光伏电池组件发电效率与工作特性 光伏电池组件类型 光伏电池组件数量与规格 蓄电池 不同种类蓄电池的充放电效率 蓄电池类型 蓄电池数量与规格 放电深度 蓄电池容量 高、低温工作性能 蓄电池安装方式 7 系统理论计算 7.1 环境设计参数确定 系统环境设计参数见表4。 DB41/T 9382014 5 表4 环境设计参数表 参数类别 参数名称 参数设置 日照条件 日平均辐照时间 4.1h 光伏
15、电池组件最佳倾角 范围在 4043之间 光伏电池组件放置形式 正南方向 地形条件 道路遮荫状况 丘陵地带,不可以忽略日照条件的遮荫因素 降水条件 最长连续阴雨天数 5d 蓄电池组二次充满天数 7d 降雨量与季节分布 应注意夏季防潮,冬季防尘 温度条件 极限高、低温 -2050 7.2 产品设计参数确定 系统产品设计参数见表5。 表5 产品设计参数表 参数类别 参数名称 参数设置 负载 摄像机工作电压 24Vdc/12Vdc 摄像机总功耗 35w 摄像机云台日工作总时长 1h 视频/数字传输设备工作电压 24Vdc 视频/数字传输设备功耗 10w 光伏电池阵列 单晶硅太阳电池组件 蓄电池 胶体蓄
16、电池 蓄电池采取地埋方式 充放电控制器 额定工作电压 12Vdc/24Vdc 过充电压 14.4Vdc/28.8 Vdc 过放电压 10.8Vdc/21.6Vdc 产品参数计算过程参见附录A。 8 系统设计 8.1 设计文件 系统设计文件应包括系统设计方法、计算过程、计算结果、施工图文件、系统施工和养护措施等。 8.2 设计过程 8.2.1 地理和气候环境条件分析,包括沿线日照条件、地形条件、降水情况、极限温度等。 DB41/T 9382014 6 8.2.2 负载功耗和工作电压确定,包括摄像机、视频/数字传输设备等负载的实际功耗和工作电压,以及其对系统整体供电效率的要求。 8.2.3 光伏电
17、池阵列计算与选型设计,包括光伏电池组件选型,计算光伏电池阵列功率;设计光伏电池阵列工作电压、光伏电池组件数量与规格、光伏电池组件的安装方式等。 8.2.4 蓄电池组容量计算与设计,包括选择蓄电池类型;计算蓄电池容量;确定蓄电池工作电压、蓄电池数量与规格;设计蓄电池安装方式、蓄电池的低温保护措施。 8.2.5 充放电控制器设计,包括控制器的充电电流、放电电流;过充保护、过放保护、温度补偿、充电接口、数据通信接口等。 8.3 路段监控中心功能设计 8.3.1 总要求 系统应在路段监控中心设置系统管理计算机, 该计算机接入监控中心计算机网络, 通过通信传输网与道路视频监控设施光伏发电系统相连,并能实
18、现对道路系统的遥测和遥信。 8.3.2 遥测功能 路段监控中心系统管理计算机应能对光伏发电系统的充电电流、充电安时、蓄电池组当前电压、放电安时、直流负载工作电压、工作电流及其他参数等进行远程监测,并具有记录、存储、打印、查询等功能。 8.3.3 遥信功能 路段监控中心系统管理计算机应能对光伏发电系统的充电、浮充、正常放电、过充、过充恢复、过放、过放恢复,及故障等状态进行判断与显示。 8.4 系统设计图 系统设计图应包括:系统构成图、摄像机控制箱接线图、摄像机立柱基础设计图、光伏电组件列安装图、蓄电池安装及基础图等。各种设计图参见附录B。 9 系统施工及工艺 9.1 施工前设备器材检验要求的检查
19、 9.1.1 开工前应对到达施工现场的设备和材料进行数量清点和外观检查。 9.1.2 设备材料的规格应符合设计要求,不得在工程中使用未经鉴定和不合格的设备器材。 9.1.3 对设备进行开箱检查其合格证说明书、测试记录、附件、备件等均应齐全。 9.1.4 按设计要求检查光伏电池组件、蓄电池、充放电控制器、摄像机、视频/数字传输设备、电源连接线等设备的型号规格、数量和完好程度,应无漏气漏水裂缝等损坏现象。 9.2 光伏电池组件的布置要求 9.2.1 应布置在能充分接受阳光、不受其他物遮挡的开阔场所;山丘地带不可忽略日照条件的遮荫因素。 9.2.2 当光伏电池组件按上下分排安装时,应避免互相遮挡阳光
20、,应能保证全年每天上午 9 点到下午3 点光伏电池之间无阴影遮挡。 9.2.3 应设置确保行车安全的空间,且非工作人员不易靠近、触及的场所。 DB41/T 9382014 7 9.2.4 应安装在金属支架上,各金属构件、连接螺栓、螺母应有牢固的防锈镀层,并应加强防盗措施。 9.2.5 光伏电池支架与摄像机立杆应紧固连接,应有足够的机械强度及抗风能力,应能承受当地历史最大风载要求。 9.2.6 平原地区光伏电池组件应面向正南安装。支架安装倾角宜为 4043。山区应根据道路走向与山体位置关系确定安装方向。 9.3 光伏电池组件的安装要求 9.3.1 检查 安装组件前应根据组件参数对每个光伏电池组件
21、进行检查, 其开路电压、 短路电流等参数值应符合产品出厂指标。 9.3.2 光伏电池组件安装 9.3.2.1 安装组件时应轻拿轻放,防止硬物刮伤和撞击表面玻璃。 9.3.2.2 组件在支架上的安装位置和排列方式应符合施工图设计规定。 9.3.2.3 组件固定面与支架表面不相吻合时,应用金属垫片垫平后,方可紧固连接螺栓,严禁用紧拧连接螺栓方法使其吻合。 9.3.2.4 组件与支架的连接螺栓应全部拧紧,并按施工图要求做好防松措施。 9.3.3 接线 9.3.3.1 导线规格应符合施工图设计规定,应选用不同颜色导线作为正极(红)、负极(蓝)和串联连接线。组件间连接线应固定或绑扎在支架上,并留有适当余
22、量。 9.3.3.2 光伏电池组件接线盒出口处的连接线应向下弯曲,防止雨水流入接线盒。 9.3.3.3 接线及检测完毕,应盖上并锁紧所有接线盒盒盖。 9.3.3.4 光伏电池组件的输出端应有明显的编号和极性标志。 9.3.4 光伏电池阵列测试 9.3.4.1 测试条件 测试条件如下: a) 天气晴朗,应用照度计等仪器测量太阳总辐照度不低于 700mW/cm2,且测试周期内辐照不稳定度不应大于 1%; b) 被测光伏电池阵列表面应清洁。 9.3.4.2 技术参数测试及要求 技术参数测试及要求如下: a) 光伏电池阵列的开路电压、短路电流等参数值应符合施工图设计规定; b) 光伏电池阵列实测最大输
23、出功率不应低于各组件最大输出功率总和的 90%。 9.4 地面混凝土基座要求 9.4.1 混凝土基座离地面高度基座强度和水平度偏差应符合施工图设计规定。 9.4.2 地脚螺栓的规格埋设尺寸应符合施工图设计规定。 9.4.3 用 C25 水泥埋设的地脚螺栓须养护 5d 以上方可安装立杆。 DB41/T 9382014 8 9.5 支架的安装 9.5.1 支架的方位和倾角应符合设计要求。 9.5.2 固定光伏电池组件的支架表面应平整。 9.5.3 安装光伏电池组件前,支架上所有连接螺栓应加防松垫片。 9.5.4 支架安装完毕后对安装过程中受到损坏的漆膜应进行补涂。 9.6 防雷设计要求 应符合QX
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