Kable fotowoltaiczne stanowią podstawę wspomagania urządzeń elektrycznych w systemach fotowoltaicznych.Ilość kabli stosowanych w systemach fotowoltaicznych przewyższa ilość kabli stosowanych w ogólnych systemach wytwarzania energii, a także są one jednym z ważnych czynników wpływających na wydajność całego systemu.
Chociaż kable fotowoltaiczne prądu stałego i przemiennego stanowią około 2-3% kosztów rozproszonych systemów fotowoltaicznych, rzeczywiste doświadczenie pokazuje, że użycie niewłaściwych kabli może prowadzić do nadmiernych strat w linii w projekcie, niskiej stabilności zasilania i innych czynników zmniejszających projekt powraca.
Dlatego dobór odpowiednich kabli może skutecznie zmniejszyć wypadkowość projektu, poprawić niezawodność zasilania oraz ułatwić budowę, eksploatację i konserwację.
Rodzaje kabli fotowoltaicznych
Według systemu elektrowni fotowoltaicznych kable można podzielić na kable prądu stałego i kable prądu przemiennego.Według różnych zastosowań i środowisk użytkowania, są one klasyfikowane w następujący sposób:
Kable DC są najczęściej używane do:
Połączenie szeregowe pomiędzy komponentami;
Równoległe połączenie stringów oraz stringów ze skrzynkami rozdzielczymi DC (skrzynki łączeniowe);
Pomiędzy skrzynkami rozdzielczymi prądu stałego i falownikami.
Kable prądu przemiennego są najczęściej używane do:
Połączenie pomiędzy falownikami i transformatorami podwyższającymi napięcie;
Połączenie między transformatorami podwyższającymi a urządzeniami dystrybucyjnymi;
Połączenie pomiędzy urządzeniami dystrybucyjnymi a sieciami energetycznymi lub użytkownikami.
Wymagania dotyczące kabli fotowoltaicznych
Kable stosowane w części przesyłowej niskiego napięcia prądu stałego w fotowoltaicznym systemie wytwarzania energii mają różne wymagania dotyczące łączenia różnych komponentów ze względu na różne środowiska użytkowania i wymagania techniczne.Ogólne czynniki, które należy wziąć pod uwagę, to: wydajność izolacji kabla, odporność na ciepło i płomień, odporność na starzenie i specyfikacje średnicy drutu.Kable prądu stałego są układane głównie na zewnątrz i muszą być odporne na wilgoć, słońce, zimno i promieniowanie UV.Dlatego kable prądu stałego w rozproszonych systemach fotowoltaicznych zazwyczaj wybierają specjalne kable z certyfikatem fotowoltaicznym.Ten typ kabla połączeniowego wykorzystuje dwuwarstwową osłonę izolacyjną, która ma doskonałą odporność na promieniowanie UV, wodę, ozon, erozję kwasową i solną, doskonałą odporność na każdą pogodę i odporność na zużycie.Biorąc pod uwagę złącze DC i prąd wyjściowy modułu fotowoltaicznego, powszechnie stosowanymi kablami fotowoltaicznymi DC są PV1-F1*4mm2, PV1-F1*6mm2 itd.
Kable prądu przemiennego są stosowane głównie od strony prądu przemiennego falownika do skrzynki przyłączeniowej prądu przemiennego lub szafy podłączonej do sieci prądu przemiennego.W przypadku kabli prądu przemiennego instalowanych na zewnątrz należy wziąć pod uwagę wilgoć, słońce, zimno, ochronę przed promieniowaniem UV i układanie na duże odległości.Generalnie stosuje się kable typu YJV;w przypadku kabli prądu przemiennego instalowanych w pomieszczeniach zamkniętych należy uwzględnić ochronę przeciwpożarową oraz ochronę przed szczurami i mrówkami.
Wybór materiału kabla
Kable prądu stałego stosowane w elektrowniach fotowoltaicznych są najczęściej wykorzystywane do długotrwałych prac na zewnątrz.Ze względu na ograniczenia warunków konstrukcyjnych, do połączeń kablowych stosuje się najczęściej złącza.Materiały przewodników kablowych można podzielić na rdzeń miedziany i rdzeń aluminiowy.
Kable z rdzeniem miedzianym mają lepszą zdolność przeciwutleniającą niż aluminium, dłuższą żywotność, lepszą stabilność, niższy spadek napięcia i mniejsze straty mocy.W budownictwie rdzenie miedziane są bardziej elastyczne, a dopuszczalny promień gięcia jest mały, dzięki czemu łatwo jest skręcać i przechodzić przez rury.Co więcej, rdzenie miedziane są odporne na zmęczenie i niełatwo złamać po wielokrotnym zginaniu, dzięki czemu okablowanie jest wygodne.Jednocześnie rdzenie miedziane mają wysoką wytrzymałość mechaniczną i wytrzymują duże naprężenia mechaniczne, co zapewnia dużą wygodę w budowie i układaniu, a także stwarza warunki dla zmechanizowanej konstrukcji.
I odwrotnie, ze względu na właściwości chemiczne aluminium, kable z rdzeniem aluminiowym są podatne na utlenianie (reakcję elektrochemiczną) podczas instalacji, zwłaszcza na pełzanie, co może łatwo doprowadzić do awarii.
Dlatego też, choć koszt kabli z rdzeniem aluminiowym jest niski, w trosce o bezpieczeństwo projektu i długoterminową stabilną pracę Rabbit Jun zaleca stosowanie kabli z rdzeniem miedzianym w projektach fotowoltaicznych.
Obliczenia doboru kabla fotowoltaicznego
Prąd znamionowy
Przekrój poprzeczny kabli prądu stałego w różnych częściach systemu fotowoltaicznego określa się zgodnie z następującymi zasadami: Kable łączące pomiędzy modułami ogniw słonecznych, kable łączące pomiędzy akumulatorami oraz kable łączące odbiorniki prądu przemiennego dobiera się zazwyczaj z napięciem znamionowym prąd 1,25-krotności maksymalnego ciągłego prądu roboczego każdego kabla;
kable łączące między układami i układami ogniw słonecznych oraz kable łączące między akumulatorami (grupami) a falownikami są zazwyczaj wybierane z prądem znamionowym 1,5-krotności maksymalnego ciągłego prądu roboczego każdego kabla.
Obecnie dobór przekroju kabla opiera się głównie na zależności pomiędzy średnicą kabla a prądem, a wpływ temperatury otoczenia, strat napięcia i sposobu ułożenia na obciążalność prądową kabli jest często ignorowany.
W różnych środowiskach użytkowania obciążalność prądowa kabla i zaleca się, aby średnica drutu była wybierana w górę, gdy prąd jest bliski wartości szczytowej.
Nieprawidłowe użycie kabli fotowoltaicznych o małej średnicy spowodowało pożar po przeciążeniu prądu
Utrata napięcia
Stratę napięcia w systemie fotowoltaicznym można scharakteryzować jako: strata napięcia = prąd * długość kabla * współczynnik napięcia.Ze wzoru widać, że strata napięcia jest proporcjonalna do długości kabla.
Dlatego też podczas eksploracji na miejscu należy przestrzegać zasady utrzymywania układu do falownika i falownika do miejsca przyłączenia do sieci jak najbliżej.
W zastosowaniach ogólnych strata w linii prądu stałego pomiędzy układem fotowoltaicznym a falownikiem nie przekracza 5% napięcia wyjściowego układu, a strata w linii prądu przemiennego między falownikiem a punktem przyłączenia do sieci nie przekracza 2% napięcia wyjściowego falownika.
W procesie zastosowań inżynierskich można zastosować wzór empiryczny: △U=(I*L*2)/(r*S)
△U: spadek napięcia na kablu-V
I: kabel musi wytrzymać maksymalne obciążenie kabla A
L: długość ułożenia kabla-m
S: pole przekroju poprzecznego kabla – mm2;
r: przewodność przewodnika-m/(Ω*mm2;), r miedź=57, r aluminium=34
Podczas układania wielu kabli wielożyłowych w wiązkach należy zwrócić uwagę na punkty podczas projektowania
W rzeczywistym zastosowaniu, biorąc pod uwagę takie czynniki, jak sposób okablowania kabla i ograniczenia w prowadzeniu, kable systemów fotowoltaicznych, zwłaszcza kable prądu przemiennego, mogą mieć wiele kabli wielożyłowych ułożonych w wiązkach.
Na przykład w systemie trójfazowym o małej wydajności linia wychodząca prądu przemiennego wykorzystuje kable „jedna linia z czterema żyłami” lub „jedna linia z pięcioma żyłami”;w systemie trójfazowym o dużej pojemności linia wychodząca prądu przemiennego wykorzystuje wiele kabli równolegle zamiast jednożyłowych kabli o dużej średnicy.
W przypadku ułożenia wielu kabli wielożyłowych w wiązkach rzeczywista obciążalność prądowa kabli zostanie zmniejszona o pewną część, co należy uwzględnić na początku projektowania projektu.
Metody układania kabli
Koszt budowy kabli w projektach wytwarzania energii fotowoltaicznej jest na ogół wysoki, a wybór metody układania bezpośrednio wpływa na koszt budowy.
Dlatego rozsądne planowanie i właściwy dobór metod układania kabli są ważnymi ogniwami w pracach związanych z projektowaniem kabli.
Metoda układania kabli jest rozpatrywana kompleksowo w oparciu o sytuację projektową, warunki środowiskowe, specyfikacje kabli, modele, ilość i inne czynniki i jest wybierana zgodnie z wymogami niezawodnego działania i łatwej konserwacji oraz zasadą racjonalności technicznej i ekonomicznej.
Układanie kabli prądu stałego w projektach wytwarzania energii fotowoltaicznej obejmuje głównie bezpośrednie zakopywanie w piasku i cegłach, układanie przez rury, układanie w korytach, układanie w rowach kablowych, układanie w tunelach itp.
Układanie kabli prądu przemiennego nie różni się zbytnio od metod układania w ogólnych systemach elektroenergetycznych.
Kable prądu stałego są najczęściej stosowane pomiędzy modułami fotowoltaicznymi, pomiędzy ciągami przewodów a skrzynkami przyłączeniowymi prądu stałego oraz pomiędzy skrzynkami przyłączeniowymi i falownikami.
Mają małe powierzchnie przekroju poprzecznego i duże ilości.Zwykle kable są wiązane wzdłuż wsporników modułu lub prowadzone przez rury.Podczas układania należy wziąć pod uwagę następujące kwestie:
Do łączenia kabli pomiędzy modułami i łączenia kabli pomiędzy ciągami a skrzynkami łączeniowymi należy w miarę możliwości stosować wsporniki modułów jako podporę i mocowanie kanału do układania kabli, co może w pewnym stopniu ograniczyć wpływ czynników środowiskowych.
Siła układania kabla powinna być jednakowa i odpowiednia oraz nie powinna być zbyt ciasna.Różnica temperatur między dniem i nocą w instalacjach fotowoltaicznych jest na ogół duża i należy unikać rozszerzalności i kurczenia się ciepła, aby zapobiec uszkodzeniu kabla.
Prowadzenie kabla materiału fotowoltaicznego na powierzchni budynku powinno uwzględniać ogólną estetykę budynku.
W pozycji układania należy unikać układania kabli na ostrych krawędziach ścian i wsporników, aby uniknąć przecięcia i zeszlifowania warstwy izolacyjnej, co mogłoby spowodować zwarcia lub działanie siły ścinającej przecinającej przewody i powodującej rozwarcie obwodów.
Jednocześnie należy wziąć pod uwagę problemy takie jak bezpośrednie uderzenia pioruna w linie kablowe.
Rozsądnie planuj ścieżkę układania kabli, zmniejsz liczbę skrzyżowań i połącz układanie w jak największym stopniu, aby ograniczyć wykopy ziemne i zużycie kabli podczas budowy projektu.
Informacje o kosztach kabli fotowoltaicznych
Cena kwalifikowanych kabli fotowoltaicznych prądu stałego na rynku różni się obecnie w zależności od pola przekroju poprzecznego i wielkości zakupu.
Ponadto koszt kabla jest powiązany z projektem elektrowni.Zoptymalizowany układ podzespołów pozwala zaoszczędzić na użyciu kabli prądu stałego.
Ogólnie rzecz biorąc, koszt kabli fotowoltaicznych waha się od około 0,12 do 0,25/W.Jeśli przekracza ona zbyt dużą wartość, może zaistnieć konieczność sprawdzenia, czy projekt jest uzasadniony lub czy ze specjalnych powodów zastosowano specjalne kable.
Streszczenie
Chociaż kable fotowoltaiczne stanowią tylko niewielką część systemu fotowoltaicznego, dobór odpowiednich kabli, które zapewnią niską wypadkowość projektu, poprawią niezawodność zasilania oraz ułatwią budowę, obsługę i konserwację, nie jest tak łatwy, jak sobie wyobrażano.Mam nadzieję, że wprowadzenie w tym artykule zapewni Państwu teoretyczne wsparcie w przyszłym projektowaniu i wyborze.
W celu uzyskania dalszych informacji na temat kabli fotowoltaicznych prosimy o kontakt.
sales5@lifetimecables.com
Tel/Wechat/Whatsapp:+86 19195666830
Czas publikacji: 19 czerwca 2024 r
