Fotovoltaik enerji santrallerine yönelik kabloların seçimi ve tasarımı, sistemin verimli ve güvenli çalışmasını sağlayan temel bağlantılardan biridir. Makul kablo seçimi yalnızca enerji kaybını azaltmakla kalmaz, aynı zamanda sistemin servis ömrünü uzatabilir ve bakım maliyetlerini azaltabilir.
Kablo seçimi ve tasarımının önemli noktaları
Fotovoltaik sistemin anma gerilimi seçimine göre:kablo fotovoltaik sistemin nominal voltaj gereksinimlerini karşılamalıdır. Örneğin, DC çalışma voltajı 600V veya daha yüksek olan bir fotovoltaik enerji santralinde, ilgili voltaj seviyesine dayanabilecek kablolar seçilmelidir.
Yük özellikleri dikkate alındığında:Kablonun kesit boyutunu ve yük taşıma kapasitesini belirlemek için fotovoltaik panel ile invertör arasındaki maksimum akım, kısa devre akımı vb. dahil olmak üzere yük özelliklerinin dikkate alınması gerekir. Ev tipi fotovoltaik sistemlerde, maliyetleri kontrol etmek için genellikle alüminyum damarlı kablolar kullanılır, ancak motor uyarımı, önemli güç kaynakları ve diğer durumlar için bakır damarlı kablolar daha çok tercih edilir.
Hava koşullarına dayanıklılık ve çevreye uyum:Dış mekan kabloları, su geçirmez ve UV ışınlarına dayanıklı işlevlere sahip olmalı, ayrıca iyi bir ısı direnci ve alev geciktirici özelliğe sahip olmalıdır, özellikle toprağa gömülü olanlar gibi yüksek sıcaklıktaki ortamlarda çalışan kablolar için, ısı dağıtma performanslarına özel dikkat gösterilmelidir.
Yalıtım seviyesi ve koruma seviyesi:Doğru akım iletimi için güç kablolarının yalıtım düzeyi, dahili aşırı gerilim gereksinimlerini karşılamalıdır; Haberleşme sistemindeki kabloların darbe dayanım gerilim seviyesi de standart düzenlemelere uygun olmalıdır. Ayrıca kablo döşeme yöntemlerinin yalıtım malzemeleri üzerindeki etkisinin de dikkate alınması gerekir.
Akım taşıma kapasitesi düzeltme faktörü:Kablonun gerçek akım taşıma kapasitesini farklı döşeme yöntemlerine (doğrudan gömme, boru delme vb.), çevre sıcaklığına ve diğer faktörlere göre ayarlayın. Örneğin daha yüksek sıcaklık koşullarında kabloların akım taşıma kapasitesi azalacağından seçim yaparken bir miktar boşluk bırakmak gerekir.
Hat kaybı ve voltaj düşüşü kontrolü:Sistemin verimliliğinin sağlanabilmesi için fotovoltaik DC kabloların hat kaybının genellikle %2'yi geçmemesi gerekirken, DC yan kabloların gerilim düşümünün genellikle %1 ile %2 arasında kontrol edilmesi gerekmektedir.
Kablo tiplerinin seçimi:Farklı uygulama senaryolarında kablo türleri için farklı gereksinimler vardır. Örneğin, mobil elektrikli ekipmanlar veya özel güvenilirlik gereksinimleri olan durumlar için bakır damarlı kabloların kullanılması tavsiye edilir.
Endüstri standardına uygunluk:Kablo seçimi aynı zamanda GB50217-2007 "Enerji Mühendisliğinde Kablo Tasarımı Kodu" gibi ilgili ulusal standartların yanı sıra seçimin aşağıdaki standartlara uygun olmasını sağlamak için Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC) tarafından yayınlanan standartlara da başvurmalıdır. en son teknik özellikler.
Yol gösterici prensip
1. Uygulama ortamı
Kablonun döşeneceği spesifik çevre koşullarını belirtmek gerekir. İç mekanda kullanılıyorsa ek koruyucu katman gerektirmeyen standart kabloları seçin; Dış mekan kablolarında UV koruması, su geçirmezlik ve soğuğa dayanıklılık gibi faktörlerin dikkate alınması gerekir. Ayrıca etrafta kablo seçimini etkileyebilecek yüksek sıcaklık, düşük sıcaklık, kimyasallar, yağ lekeleri veya diğer zorlu koşulların bulunup bulunmadığının da değerlendirilmesi gerekir.
2. Gerilim seviyesi
Kablonun dayanması gereken maksimum voltajın belirlenmesi çok önemli bir adımdır. Güvenliği ve güvenilirliği sağlamak için kablonun nominal voltajı, sistemin gerçek çalışma voltajından yüksek veya ona eşit olmalıdır. Örneğin fotovoltaik sistemlerde DC tarafındaki çalışma voltajı genellikle 600V veya daha yüksektir, dolayısıyla ilgili voltaj seviyesindeki kablolar seçilmelidir.
3. Mevcut yük
Bir kablonun kesit alanını, taşıması gereken maksimum akıma göre belirlemek önemlidir. Hesaplama formülüne göre, tek fazlı I=P/(U × cos Φ), üç fazlı I=P/(√ 3 × U × cos Φ), burada P güçtür ( W), U voltajdır (V) ve cos Φ güç faktörüdür (genellikle 0.8 olarak alınır). Fotovoltaik enerji santralleri gibi özel uygulama senaryoları için bileşenlerin çıkış akımının ve invertörün maksimum çıkış akımının dikkate alınması da gereklidir.
4. Kablo tipi
Sabit kurulum: Binalardaki çoğu kablolama durumu için uygundur; yaygın olarak kullanılanlar arasında çapraz bağlı polietilen (XLPE) yalıtımlı kablolar, polivinil klorür (PVC) yalıtımlı kablolar vb. bulunur.
Mobil kurulum: Mekanik ekipmanın içi gibi kabloların sık sık bükülmesi veya titreşmesi gerektiğinde, daha iyi esnekliğe ve aşınma direncine sahip oldukları için kauçuk yalıtımlı kablolar veya silikon kauçuk yalıtımlı kablolar seçilmelidir.
5. Yalıtım malzemeleri
Yalıtım malzemesi seçimi özel kullanım senaryosuna bağlıdır. Örneğin XLPE izolasyon yüksek sıcaklık ve yüksek gerilim ortamları için uygunken, PVC izolasyon genel ortamlarda kullanıma daha uygundur.
6. Kılıf malzemesi
Kılıf malzemesi aynı zamanda kullanım ortamına da uygun olmalıdır. Yaygın kılıf malzemeleri arasında PVC kılıf, PE kılıf, kauçuk kılıf vb. yer alır. Yağa dayanıklılık, asit ve alkaliye dayanıklılık, soğuğa dayanıklılık, ısıya dayanıklılık vb. gibi özel gereksinimlerin olduğu durumlar için ilgili özel kablolar seçilmelidir.
7. İletken malzeme
İletken malzemeler esas olarak iki türe ayrılır: bakır ve alüminyum. Bakır, alüminyumdan daha iyi iletkenliğe sahiptir ancak maliyeti daha yüksektir; Alüminyum iletkenli kablolar daha hafiftir ve maliyeti daha düşüktür, ancak bakır damarlı kablolar aynı kesit alanı altında daha yüksek akım taşıma kapasitesine ve daha iyi ısı dağıtma performansına sahiptir.
8. Alev geciktirici ve yangına dayanıklılık performansı
Bina içi gibi belirli belirli ortamlarda güvenliği artırmak için alev geciktirici veya yangına dayanıklı kabloların kullanılması gerekli olabilir.
9. Ekonomi
Son olarak, tüm teknik ve güvenlik standartlarını karşılarken kabloların maliyet etkinliğinin de dikkate alınması gerekir. Bu, yalnızca ilk satın alma fiyatının değil, aynı zamanda uzun vadeli bakım maliyetlerinin ve diğer potansiyel maliyetlerin de dikkate alınması anlamına gelir.
10. Standartlar ve spesifikasyonlar
GB/T, IEC, ASTM vb. gibi ilgili ulusal ve endüstri standartlarına ve spesifikasyonlarına uymak çok önemlidir. Bu standartlar, ürünün tutarlılığını ve güvenilirliğini sağlayarak kablo tasarımı, üretim, test ve diğer hususlara ilişkin özel gereklilikler sağlar. kalite.
Örnek
Büyük bir yer tabanlı fotovoltaik güç istasyonu için bir kablo şeması tasarlamamız gerektiğini varsayalım, lütfen aşağıdaki spesifik adımlara bakın:
DC kablo seçimi
Bileşenden birleştirici kutuya: Fotovoltaik modül ile birleştirici kutu arasındaki DC kablo için yüksek akım yoğunluğu dikkate alınarak PV1-F 1 * 6mm² spesifikasyonlu kablo seçilir. Bu tip kablo iyi bir mekanik dayanıma ve elektriksel performansa sahiptir ve dış çevre koşullarına uzun süre maruz kalmaya uygundur.
Birleştirici kutudan invertöre: Bu mesafe nispeten kısadır ancak akım yüksekse PV1-F 1 * 10mm² veya daha büyük boyutlu gibi daha büyük kesit alanlı bir kablo gerekir. Aynı zamanda belirtilen yüzde sınırını aşmamasını sağlamak için basınç düşüşü konusu da dikkate alınmalıdır.
İletişim kablolarının seçimi
Transformatöre invertör çıkışı: Kablonun bu kısmı esas olarak dönüştürülen AC gücünün iletilmesinden sorumludur, bu nedenle akım taşıma kapasitesinin en yüksek güç çıkışıyla başa çıkmak için yeterli olup olmadığının dikkate alınması gerekir. Genellikle üç damarlı veya çok damarlı zırhlı kablolar kullanılmakta olup, malzemenin fiili duruma göre bakır veya alüminyum damarlı olarak seçilmesi gerekmektedir.
Özel durum yönetimi
Çift taraflı fotovoltaik modüllerin uygulanması: Çift taraflı fotovoltaik modüllerin kullanımının artmasıyla birlikte, kablo seçiminde geri kazancın getirdiği ek akım artışını da dikkate almak gerekir. IEC 61215: 2021'de, çift taraflı bileşenlerin çalışma durumunun daha iyi değerlendirilmesine ve kablo seçiminin buna göre ayarlanmasına yardımcı olan çift taraflı isim plakalı güneş ışınımı (BNPI) ve çift taraflı güvenilir güneş ışınımı (BSI) tanıtıldı.
Kablo hattı kaybı ve voltaj düşüşü nasıl önlenir?
Teknik yöntemler:
1. Kablo özelliklerini makul bir şekilde seçin
Kablo kesitini yük akımına göre seçin: kısa mesafeler için kablo kesitini ısıtma koşullarına (güvenli akım taşıma kapasitesi) göre sınırlayın ve uzun mesafeler için kablo kesitini gerilim kaybı koşullarına göre seçin. Yük noktasındaki çalışma voltajının nitelikli aralıkta olmasını sağlamak için güvenli akım taşıma kapasitesinin temeli. Örneğin 50kW güçte ve 300 metre uzunluğunda bir hat hesaplanırken 25mm² bakır damarlı kablo kullanılırsa tek fazlı gerilim düşümü 20V olup, iki faz arasındaki toplam gerilim düşümü 40V'a ulaşarak terminal geriliminin düşmesine neden olur. 360V'a düşürün; 35 milimetrekare bakır çekirdekli veya 50 milimetrekare alüminyum çekirdekli kablolar kullanıldıktan sonra terminal voltajları sırasıyla 370V ve 366V civarında tutularak ekipmanın normal çalışması gereksinimlerini karşılar.
Çevresel faktörlerin etkisini düşünün: Ortam sıcaklığı arttığında kablonun direnci artar ve buna bağlı olarak voltaj düşüşü de artar. Bu nedenle yüksek sıcaklıktaki ortamlarda kablo kullanımından kaçınılmalı, uzun süre sürekli olarak çalışan ekipmanlarda voltaj dalgalanmaları altında stabil çalışmayı sağlamak için daha büyük spesifikasyona sahip kabloların kullanılması tavsiye edilir.
2. Hat tasarımını ve döşemeyi optimize edin
Güç kaynağı mesafesini kısaltın: Güç kaynağı yarıçapını aşma olgusunu azaltmak veya önlemek için yük merkezinin en uygun konumunu belirleyin. Kırsal elektrik şebekesi hatlarının güç kaynağı yarıçapına ilişkin genel gereklilik, 400V hattının belirli bir aralığı aşmamasıdır; bu da hat kaybı oranını etkili bir şekilde azaltır.
Devre yolunun iyileştirilmesi: Yeni iletim ve dağıtım hatları kurarak veya mevcut hatları yenileyerek, maliyet etkinliğini dikkate alarak, kablo kesitini uygun şekilde artırarak ve yeni enerji tasarrufu sağlayan iletkenler, daha düşük elektrik direnci ve daha iyi iletkenlik gibi uygun malzemeleri seçerek ulaşılabilir.
Dönüş noktalarının makul şekilde planlanması: Güç kablolarının dönüş yarıçapı konusunda katı gereksinimleri vardır. İnşaat sürecinde kablolara gelen torkun en aza indirilmesi için çaba gösterilmeli, iç mekanik hasarı önlemek için kablo dönüşlerinde ve ayrılmış kısımlarda doğal bükülme korunmalıdır.
3. Sistem verimliliğini artırın
Güç faktörünün iyileştirilmesi: Paralel kapasitör bankları gibi hattın her iki ucuna reaktif güç kompanzasyon cihazlarının kurulması, güç faktörünü iyileştirebilir, endüktif reaktif gücü azaltabilir ve böylece hattaki akım değerini düşürebilir, bu da hat kayıplarının azaltılmasına yardımcı olur.
Üç fazlı yüklerin dengesinin ayarlanması: Üç fazlı yüklerin daha iyi dengelenmesi, kayıpları azaltmak için en ekonomik ve etkili önlemlerden biridir. Nötr hattaki akımı azaltmak için tek fazlı kullanıcıları A, B ve C fazlarına eşit olarak dağıtarak hat kaybının azaltılması hedefine ulaşılabilir.
4. Günlük yönetim ve izlemeyi güçlendirin
Düzenli denetim ve bakım: Kapsamlı bir yönetim sistemi oluşturun, sorunların oluşabileceği alanlarda denetimler yapın, yalıtımın eskimesi, zayıf bağlantılar vb. gibi potansiyel tehlikeleri derhal tanımlayıp ele alarak bunların ciddi arızalara dönüşmesini önleyin.
Gelişmiş teknolojik araçların kullanılması: Kablo çalışma durumunun gerçek zamanlı izlenmesini güçlendirmek, kusurların erken uyarısını sağlamak ve elektriği önlemek için dış kılıf sirkülasyon izleme teknolojisi, çevrimiçi fiber optik sıcaklık ölçüm teknolojisi ve kısmi deşarj algılama teknolojisi gibi gelişmiş çevrimiçi izleme araçlarının benimsenmesi kesinti kazaları.