Selecția și proiectarea cablurilor pentru centralele fotovoltaice este una dintre verigile cheie pentru a asigura funcționarea eficientă și sigură a sistemului. Selectarea rezonabilă a cablului poate nu numai să reducă pierderile de energie, ci și să prelungească durata de viață a sistemului și să reducă costurile de întreținere.
Puncte cheie ale selecției și designului cablurilor
În funcție de selecția tensiunii nominale a sistemului fotovoltaic:cablul trebuie să îndeplinească cerințele de tensiune nominală ale sistemului fotovoltaic. De exemplu, într-o centrală fotovoltaică cu o tensiune de lucru DC de 600 V sau mai mare, trebuie selectate cabluri care pot rezista la nivelul de tensiune corespunzător.
Luând în considerare caracteristicile de sarcină:Este necesar să se țină cont de caracteristicile de sarcină dintre panoul fotovoltaic și invertor, inclusiv curentul maxim, curentul de scurtcircuit etc., pentru a determina dimensiunea secțiunii transversale și capacitatea portantă a cablului. Pentru sistemele fotovoltaice de uz casnic, cablurile cu miez de aluminiu sunt de obicei folosite pentru a controla costurile, dar cablurile cu miez de cupru sunt mai preferate pentru excitarea motorului, surse importante de energie și alte ocazii.
Rezistență la intemperii și adaptabilitate la mediu:Cablurile de exterior ar trebui să aibă funcții impermeabile și rezistente la UV, precum și o bună rezistență la căldură și ignifugare, în special pentru cablurile care lucrează în medii cu temperaturi ridicate, cum ar fi cele îngropate în sol, o atenție deosebită trebuie acordată performanței lor de disipare a căldurii.
Nivel de izolare și nivel de protecție:Nivelul de izolație al cablurilor de alimentare pentru transmisia de curent continuu trebuie să îndeplinească cerințele de supratensiune internă; Nivelul tensiunii de rezistență la impact al cablurilor din sistemul de comunicații ar trebui să respecte, de asemenea, reglementările standard. În plus, trebuie luat în considerare și impactul metodelor de pozare a cablurilor asupra materialelor izolatoare.
Factor de corecție a capacității de transport curent:Reglați capacitatea reală de transport de curent a cablului în funcție de diferite metode de așezare (îngropare directă, penetrare a conductei etc.), temperatura mediului și alți factori. De exemplu, în condiții de temperatură mai ridicată, capacitatea de transport curent a cablurilor va scădea, așa că este necesar să lăsați o anumită marjă la selectare.
Controlul pierderii și căderii de tensiune în linie:Pentru a asigura eficiența sistemului, pierderea de linie a cablurilor fotovoltaice DC nu trebuie, în general, să depășească 2%, în timp ce căderea de tensiune a cablurilor laterale DC trebuie de obicei controlată între 1% și 2%.
Alegerea tipurilor de cabluri:Există cerințe diferite pentru tipurile de cabluri în diferite scenarii de aplicare. De exemplu, pentru echipamentele electrice mobile sau situații cu cerințe speciale de fiabilitate, se recomandă utilizarea cablurilor cu miez de cupru.
Conformitate cu standardele industriale:Selectarea cablurilor ar trebui să se refere, de asemenea, la standardele naționale relevante, cum ar fi GB50217-2007 „Codul pentru proiectarea cablurilor în inginerie energetică”, precum și la standardele publicate de Comisia Electrotehnică Internațională (IEC), pentru a se asigura că selecția respectă ultimele specificatii tehnice.
Principiul călăuzitor
1. Mediu de aplicație
Este necesar să se precizeze condițiile specifice de mediu în care va fi instalat cablul. Dacă sunt folosite în interior, alegeți cabluri standard care nu necesită straturi de protecție suplimentare; Și cablurile de exterior trebuie să ia în considerare factori precum protecția UV, impermeabilizarea și rezistența la frig. În plus, este necesar să se evalueze dacă în jur există temperaturi ridicate, temperaturi scăzute, substanțe chimice, pete de ulei sau alte condiții dure, care pot afecta selecția cablurilor.
2. Nivel de tensiune
Determinarea tensiunii maxime pe care trebuie să o reziste cablul este un pas crucial. Tensiunea nominală a cablului trebuie să fie mai mare sau egală cu tensiunea reală de funcționare a sistemului pentru a asigura siguranța și fiabilitatea. De exemplu, în sistemele fotovoltaice, tensiunea de operare pe partea de curent continuu este de obicei de 600 V sau mai mare, așa că trebuie selectate cabluri cu nivelul de tensiune corespunzător.
3. Sarcina curentă
Este esențial să se determine aria secțiunii transversale a unui cablu pe baza curentului maxim pe care trebuie să-l transporte. Conform formulei de calcul, monofazat I=P/(U × cos Φ), trifazat I=P/(√ 3 × U × cos Φ), unde P este puterea ( W), U este tensiunea (V), iar cos Φ este factorul de putere (de obicei luat ca 0.8). Pentru scenarii de aplicații specifice, cum ar fi centralele fotovoltaice, este, de asemenea, necesar să se ia în considerare curentul de ieșire al componentelor și curentul maxim de ieșire al invertorului.
4. Tip cablu
Instalare fixă: Potrivit pentru majoritatea situațiilor de cablare din clădiri, utilizate în mod obișnuit includ cabluri izolate din polietilenă reticulat (XLPE), cabluri izolate cu clorură de polivinil (PVC), etc.
Instalare mobilă: Când cablurile trebuie să fie îndoite sau vibrate frecvent, cum ar fi în interiorul echipamentului mecanic, trebuie selectate cabluri izolate cu cauciuc sau cabluri izolate cu cauciuc siliconic, deoarece au o flexibilitate și o rezistență mai bună la uzură.
5. Materiale de izolare
Alegerea materialului de izolare depinde de scenariul specific de utilizare. De exemplu, izolația XLPE este potrivită pentru medii cu temperaturi ridicate și tensiune înaltă, în timp ce izolația PVC este mai potrivită pentru utilizarea în medii generale.
6. Material manta
Materialul învelișului ar trebui să se potrivească, de asemenea, cu mediul de utilizare. Materialele obișnuite ale mantalei includ manta din PVC, manta PE, manta din cauciuc etc. Pentru situații cu cerințe speciale, cum ar fi rezistența la ulei, rezistența la acid și la alcali, rezistența la frig, rezistența la căldură etc., trebuie selectate cablurile speciale corespunzătoare.
7. Material conductor
Materialele conductoare sunt în principal împărțite în două tipuri: cupru și aluminiu. Cuprul are o conductivitate mai bună decât aluminiul, dar costul său este mai mare; Cablurile conductoare din aluminiu sunt mai ușoare și cu costuri mai mici, dar cablurile cu miez de cupru au o capacitate de transport mai mare a curentului și o performanță mai bună de disipare a căldurii sub aceeași zonă de secțiune transversală.
8. Performanță ignifugă și rezistență la foc
În anumite medii specifice, cum ar fi în interiorul clădirilor, poate fi necesară utilizarea cablurilor cu proprietăți ignifuge sau rezistente la foc pentru a îmbunătăți siguranța.
9. Economie
În cele din urmă, deși respectă toate standardele tehnice și de siguranță, trebuie luată în considerare și rentabilitatea cablurilor. Aceasta înseamnă nu doar luarea în considerare a prețului inițial de achiziție, ci și a costurilor de întreținere pe termen lung și a altor costuri potențiale.
10. Standarde și specificații
Este foarte important să se respecte standardele și specificațiile naționale și industriale relevante, cum ar fi GB/T, IEC, ASTM etc. Aceste standarde oferă cerințe specifice pentru proiectarea cablurilor, fabricarea, testarea și alte aspecte, asigurând consistența și fiabilitatea produsului. calitate.
Exemplu
Presupunând că trebuie să proiectăm o schemă de cabluri pentru o centrală fotovoltaică mare la sol, vă rugăm să consultați următorii pași specifici:
Selectarea cablului DC
Componentă la cutia de combinare: pentru cablul DC dintre modulul fotovoltaic și cutia de combinare, având în vedere intensitatea mare a curentului, PV1-F este selectat cablu de specificație 1 * 6mm². Acest tip de cablu are o rezistență mecanică și o performanță electrică bună și este potrivit pentru expunerea pe termen lung la condițiile de mediu externe.
De la cutia de combinare la invertor: această distanță este relativ scurtă, dar dacă curentul este mare, este necesar un cablu cu o secțiune transversală mai mare, cum ar fi PV1-F 1 * 10 mm² sau o dimensiune mai mare. În același timp, ar trebui luată în considerare și problema căderii de presiune pentru a se asigura că nu depășește limita procentuală specificată.
Alegerea cablurilor de comunicare
Ieșirea invertorului către transformator: Această parte a cablului este în principal responsabilă pentru transmiterea puterii AC convertite, deci este necesar să se ia în considerare dacă capacitatea sa de transport este suficientă pentru a face față puterii de vârf. În general, se folosesc cabluri blindate cu trei miezuri sau cu mai multe miezuri, iar materialul trebuie selectat ca miez de cupru sau aluminiu în funcție de situația actuală.
Tratarea cazurilor speciale
Aplicarea modulelor fotovoltaice cu două fețe: Odată cu utilizarea din ce în ce mai mare a modulelor fotovoltaice cu două fețe, selecția cablului trebuie să ia în considerare și creșterea de curent suplimentară adusă de câștigul înapoi. IEC 61215: În 2021, au fost introduse radiația solară cu plăcuță de identificare pe două fețe (BNPI) și iradierea solară de fiabilitate pe două fețe (BSI), ceea ce ajută la o mai bună evaluare a stării de funcționare a componentelor cu două fețe și la ajustarea selecției cablurilor în consecință.
Cum să evitați pierderea liniei de cablu și căderea de tensiune?
Metode tehnice:
1. Alegeți în mod rezonabil specificațiile cablului
Selectați secțiunea transversală a firului în funcție de curentul de sarcină: pentru distanțe scurte, limitați secțiunea transversală a firului în funcție de condițiile de încălzire (capacitate de transport sigură a curentului), iar pentru distanțe lungi, selectați secțiunea transversală a firului pe baza condițiilor de pierdere de tensiune pe baza capacității de transport în siguranță a curentului pentru a se asigura că tensiunea de funcționare la punctul de sarcină se află în intervalul calificat. De exemplu, atunci când se calculează o putere de 50 kW și o linie lungă de 300 de metri, dacă se folosește un cablu cu miez de cupru de 25 mm², căderea de tensiune monofazată este de 20 V, iar căderea totală de tensiune între cele două faze ajunge la 40 V, determinând tensiunea la terminal scade la 360V; După utilizarea cablurilor cu miez de cupru de 35 de milimetri pătrați sau miez de aluminiu de 50 de milimetri pătrați, tensiunile la borne se mențin la aproximativ 370V, respectiv 366V, îndeplinind cerințele pentru funcționarea normală a echipamentului.
Luați în considerare impactul factorilor de mediu: atunci când temperatura ambientală crește, rezistența cablului crește, iar căderea de tensiune crește în consecință. Prin urmare, trebuie evitată utilizarea cablurilor în medii cu temperatură ridicată, iar pentru echipamentele care funcționează continuu perioade lungi de timp, se recomandă utilizarea cablurilor cu specificații mai mari pentru a asigura funcționarea stabilă în condiții de fluctuații de tensiune.
2. Optimizați proiectarea și așezarea liniei
Scurtați distanța de alimentare: Determinați poziția optimă a centrului de sarcină pentru a reduce sau a evita fenomenul de depășire a razei de alimentare. Cerința generală pentru raza de alimentare a liniilor de rețea electrică rurală este ca linia de 400V să nu depășească un anumit interval, ceea ce reduce efectiv rata de pierdere a liniei.
Îmbunătățirea traseului circuitului: prin instalarea de noi linii de transport și distribuție sau renovarea liniilor existente, ținând cont de rentabilitatea, creșterea adecvată a secțiunii transversale a firului și selectarea materialelor adecvate, cum ar fi noi conductori economisiți energie, rezistivitate electrică mai mică și o conductivitate mai bună poate fi atins.
Planificare rezonabilă a punctelor de cotitură: Cablurile de alimentare au cerințe stricte pentru raza de cotitură. În timpul procesului de construcție, trebuie depuse eforturi pentru a minimiza cuplul pe cabluri, iar îndoirea naturală trebuie menținută în rotirea cablului și în părțile rezervate pentru a preveni deteriorarea mecanică internă.
3. Îmbunătățiți eficiența sistemului
Îmbunătățirea factorului de putere: Instalarea dispozitivelor de compensare a puterii reactive la ambele capete ale liniei, cum ar fi băncile de condensatoare paralele, poate îmbunătăți factorul de putere, reduce puterea reactivă inductivă și, prin urmare, scădea valoarea curentului în linie, ceea ce ajută la reducerea pierderilor de linie.
Reglarea echilibrului sarcinilor trifazate: O mai bună echilibrare a sarcinilor trifazate este una dintre cele mai economice și eficiente măsuri de reducere a pierderilor. Prin distribuirea uniformă a utilizatorilor monofazați la fazele A, B și C pentru a reduce curentul pe linia neutră, obiectivul de reducere a pierderii de linie poate fi atins.
4. Consolidați managementul și monitorizarea zilnică
Inspecție și întreținere regulată: Stabiliți un sistem de management cuprinzător, efectuați inspecții în zonele în care pot apărea probleme, identificați și abordați cu promptitudine pericolele potențiale, cum ar fi îmbătrânirea izolației, îmbinările defectuoase etc., pentru a preveni escaladarea acestora în defecțiuni grave.
Utilizarea unor mijloace tehnologice avansate: adoptarea de instrumente avansate de monitorizare online, cum ar fi tehnologia de monitorizare a circulației învelișului exterior, tehnologia de măsurare a temperaturii prin fibră optică online și tehnologia de detectare a descărcării parțiale, pentru a consolida monitorizarea în timp real a stării de funcționare a cablului, avertizarea timpurie a defectelor și prevenirea alimentării. accidente de întrerupere.