La selecció i disseny de cables per a centrals fotovoltaiques és un dels eixos clau per garantir un funcionament eficient i segur del sistema. La selecció de cables raonable no només pot reduir la pèrdua d'energia, sinó que també allarga la vida útil del sistema i reduir els costos de manteniment.
Punts clau de la selecció i disseny del cable
Segons la selecció de tensió nominal del sistema fotovoltaic:el cable ha de complir els requisits de tensió nominal del sistema fotovoltaic. Per exemple, en una central fotovoltaica amb una tensió de treball de CC de 600 V o superior, s'han de seleccionar cables que puguin suportar el nivell de tensió corresponent.
Tenint en compte les característiques de càrrega:Cal tenir en compte les característiques de càrrega entre el panell fotovoltaic i l'inversor, inclosa el corrent màxim, el corrent de curtcircuit, etc., per determinar la mida de la secció transversal i la capacitat de càrrega del cable. Per als sistemes fotovoltaics domèstics, els cables de nucli d'alumini s'utilitzen normalment per controlar els costos, però els cables de coure són més preferits per a l'excitació del motor, fonts d'alimentació importants i altres ocasions.
Resistència a la intempèrie i adaptabilitat al medi ambient:Els cables exteriors han de tenir funcions impermeables i resistents als raigs UV, així com una bona resistència a la calor i retard de flama, especialment per als cables que treballen en ambients d'alta temperatura, com els enterrats a terra, s'ha de prestar especial atenció al seu rendiment de dissipació de calor.
Nivell d'aïllament i nivell de protecció:El nivell d'aïllament dels cables d'alimentació per a la transmissió de corrent continu ha de complir els requisits de sobretensió interna; El nivell de tensió de resistència a l'impacte dels cables del sistema de comunicació també ha de complir amb les normatives estàndard. A més, també cal tenir en compte l'impacte dels mètodes de posada de cables sobre els materials d'aïllament.
Factor de correcció de la capacitat de càrrega actual:Ajusteu la capacitat de corrent real del cable segons els diferents mètodes de col·locació (enterrament directe, penetració de canonades, etc.), la temperatura ambiental i altres factors. Per exemple, en condicions de temperatura més alta, la capacitat de càrrega actual dels cables disminuirà, per la qual cosa cal deixar un marge a l'hora de seleccionar.
Control de pèrdua de línia i caiguda de tensió:Per tal de garantir l'eficiència del sistema, la pèrdua de línia dels cables fotovoltaics de CC en general no hauria de superar el 2%, mentre que la caiguda de tensió dels cables laterals de CC normalment s'ha de controlar entre l'1% i el 2%.
Selecció de tipus de cable:Hi ha diferents requisits per als tipus de cable en diferents escenaris d'aplicació. Per exemple, per a equips elèctrics mòbils o situacions amb requisits especials de fiabilitat, es recomana utilitzar cables de coure.
Compliment de les normes de la indústria:La selecció de cables també ha de fer referència als estàndards nacionals rellevants, com ara GB50217-2007 "Codi per al disseny de cables en enginyeria elèctrica", així com els estàndards publicats per la Comissió Electrotècnica Internacional (IEC), per garantir que la selecció compleixi amb les últimes especificacions tècniques.
Principi rector
1. Entorn d'aplicació
Cal especificar les condicions ambientals específiques en què s'instal·larà el cable. Si s'utilitza a l'interior, trieu cables estàndard que no requereixin capes protectores addicionals; I els cables exteriors han de tenir en compte factors com ara la protecció UV, la impermeabilització i la resistència al fred. A més, cal avaluar si hi ha altes temperatures, baixes temperatures, productes químics, taques d'oli o altres condicions dures al voltant, que poden afectar la selecció dels cables.
2. Nivell de tensió
Determinar la tensió màxima que ha de suportar el cable és un pas crucial. La tensió nominal del cable ha de ser superior o igual a la tensió de funcionament real del sistema per garantir la seguretat i la fiabilitat. Per exemple, en sistemes fotovoltaics, la tensió de funcionament al costat de CC sol ser de 600 V o superior, de manera que s'han de seleccionar cables del nivell de tensió corresponent.
3. Càrrega actual
És essencial determinar l'àrea de la secció transversal d'un cable en funció del corrent màxim que necessita transportar. Segons la fórmula de càlcul, monofàsica I=P/(U × cos Φ), trifàsica I=P/(√ 3 × U × cos Φ), on P és la potència ( W), U és la tensió (V) i cos Φ és el factor de potència (normalment es pren com a 0.8). Per a escenaris d'aplicació específics, com les centrals fotovoltaiques, també cal tenir en compte el corrent de sortida dels components i el corrent màxim de sortida de l'inversor.
4. Tipus de cable
Instal·lació fixa: Apte per a la majoria de situacions de cablejat en edificis, els que s'utilitzen habitualment inclouen cables aïllats de polietilè reticulat (XLPE), cables aïllats amb clorur de polivinil (PVC), etc.
Instal·lació mòbil: quan els cables s'han de doblegar o vibrar amb freqüència, com ara l'interior d'equips mecànics, s'han de seleccionar cables aïllats de cautxú o cables aïllats de cautxú de silicona, ja que tenen una millor flexibilitat i resistència al desgast.
5. Materials d'aïllament
L'elecció del material d'aïllament depèn de l'escenari d'ús específic. Per exemple, l'aïllament XLPE és adequat per a entorns d'alta temperatura i alta tensió, mentre que l'aïllament de PVC és més adequat per al seu ús en entorns generals.
6. Material de la funda
El material de la funda també ha de coincidir amb l'entorn d'ús. Els materials de la funda habituals inclouen la funda de PVC, la funda de PE, la funda de goma, etc. Per a situacions amb requisits especials com ara resistència a l'oli, resistència a àcids i àlcalis, resistència al fred, resistència a la calor, etc., s'han de seleccionar els cables especials corresponents.
7. Material conductor
Els materials conductors es divideixen principalment en dos tipus: coure i alumini. El coure té una millor conductivitat que l'alumini, però el seu cost és més elevat; Els cables conductors d'alumini són més lleugers i de menor cost, però els cables de nucli de coure tenen una major capacitat de transport de corrent i un millor rendiment de dissipació de calor sota la mateixa àrea de secció transversal.
8. Rendiment ignífug i resistència al foc
En determinats entorns específics, com a l'interior d'edificis, pot ser necessari utilitzar cables amb propietats ignífugues o ignífugues per millorar la seguretat.
9. Economia
Finalment, tot i complir amb tots els estàndards tècnics i de seguretat, també cal tenir en compte la rendibilitat dels cables. Això significa no només tenir en compte el preu de compra inicial, sinó també els costos de manteniment a llarg termini i altres costos potencials.
10. Normes i especificacions
És molt important complir amb les normes i especificacions nacionals i industrials rellevants, com ara GB/T, IEC, ASTM, etc. Aquestes normes proporcionen requisits específics per al disseny, fabricació, proves i altres aspectes de cables, garantint la coherència i la fiabilitat del producte. qualitat.
Exemple
Suposant que hem de dissenyar un esquema de cables per a una gran central fotovoltaica terrestre, consulteu els passos específics següents:
Selecció de cable DC
Component a caixa combinadora: per al cable de CC entre el mòdul fotovoltaic i la caixa combinadora, tenint en compte l'alta intensitat de corrent, s'ha seleccionat un cable d'especificació PV1-F d'1 * 6 mm². Aquest tipus de cable té una bona resistència mecànica i un rendiment elèctric, i és adequat per a l'exposició a llarg termini a condicions ambientals externes.
De la caixa combinadora a l'inversor: aquesta distància és relativament curta, però si el corrent és elevat, cal un cable de secció transversal més gran, com ara PV1-F 1 * 10 mm² o una mida més gran. Al mateix temps, també s'ha de tenir en compte el problema de la caiguda de pressió per garantir que no superi el límit percentual especificat.
Selecció de cables de comunicació
Sortida de l'inversor al transformador: aquesta part del cable s'encarrega principalment de transmetre la potència CA convertida, per la qual cosa cal considerar si la seva capacitat de càrrega de corrent és suficient per fer front a la potència màxima de sortida. En general, s'utilitzen cables blindats de tres nuclis o de múltiples nuclis, i el material s'ha de seleccionar com a nucli de coure o alumini segons la situació real.
Tractament de casos especials
Aplicació de mòduls fotovoltaics de doble cara: amb l'ús creixent de mòduls fotovoltaics de doble cara, la selecció del cable també ha de tenir en compte l'increment de corrent addicional que comporta el guany posterior. IEC 61215: El 2021, es van introduir la irradiància solar de placa de doble cara (BNPI) i la irradiància solar de fiabilitat de doble cara (BSI), cosa que ajuda a avaluar millor l'estat de treball dels components de doble cara i ajustar la selecció de cables en conseqüència.
Com evitar la pèrdua de la línia del cable i la caiguda de tensió?
Mètodes tècnics:
1. Trieu raonablement les especificacions del cable
Seleccioneu la secció transversal del cable en funció del corrent de càrrega: per a distàncies curtes, limiteu la secció transversal del cable en funció de les condicions de calefacció (capacitat de transport de corrent segura) i, per a distàncies llargues, seleccioneu la secció transversal del cable en funció de les condicions de pèrdua de tensió a la base de la capacitat de transport de corrent segura per garantir que la tensió de funcionament al punt de càrrega estigui dins del rang qualificat. Per exemple, quan es calcula una potència de 50 kW i una línia de 300 metres de llarg, si s'utilitza un cable de nucli de coure de 25 mm², la caiguda de tensió monofàsica és de 20 V i la caiguda de tensió total entre les dues fases arriba als 40 V, fent que la tensió del terminal baixar a 360V; Després d'utilitzar cables amb nuclis de coure de 35 mil·límetres quadrats o nuclis d'alumini de 50 mil·límetres quadrats, les tensions terminals es mantenen al voltant de 370 V i 366 V, respectivament, complint els requisits per al funcionament normal de l'equip.
Tingueu en compte l'impacte dels factors ambientals: quan la temperatura ambient augmenta, la resistència del cable augmenta i la caiguda de tensió també augmenta en conseqüència. Per tant, s'ha d'evitar l'ús de cables en entorns d'alta temperatura i, per als equips que funcionen de manera continuada durant llargs períodes de temps, es recomana utilitzar cables d'una especificació més gran per garantir un funcionament estable sota fluctuacions de tensió.
2. Optimitzar el disseny i la col·locació de línies
Escurçar la distància de la font d'alimentació: determineu la posició òptima del centre de càrrega per reduir o evitar el fenomen de sobrepassar el radi de la font d'alimentació. El requisit general per al radi d'alimentació de les línies de la xarxa elèctrica rural és que la línia de 400 V no ha de superar un determinat rang, la qual cosa redueix efectivament la taxa de pèrdua de línia.
Millora de la ruta del circuit: mitjançant la instal·lació de noves línies de transmissió i distribució o la renovació de línies existents, tenint en compte la rendibilitat, augmentant adequadament la secció transversal del cable i seleccionant materials adequats, com ara nous conductors d'estalvi d'energia, menor resistivitat elèctrica i millor conductivitat. es pot aconseguir.
Planificació raonable dels punts d'inflexió: els cables d'alimentació tenen requisits estrictes de radi de gir. Durant el procés de construcció, s'han de fer esforços per minimitzar el parell dels cables, i s'ha de mantenir la flexió natural en el gir del cable i les peces reservades per evitar danys mecànics interns.
3. Millorar l'eficiència del sistema
Millora del factor de potència: la instal·lació de dispositius de compensació de potència reactiva als dos extrems de la línia, com ara bancs de condensadors paral·lels, pot millorar el factor de potència, reduir la potència reactiva inductiva i, per tant, reduir el valor actual de la línia, cosa que ajuda a reduir les pèrdues de línia.
Ajust de l'equilibri de les càrregues trifàsiques: Un millor equilibri de les càrregues trifàsiques és una de les mesures més econòmiques i efectives per reduir les pèrdues. Mitjançant la distribució uniforme dels usuaris monofàsics a les fases A, B i C per reduir el corrent a la línia neutra, es pot aconseguir l'objectiu de reduir la pèrdua de línia.
4. Reforçar la gestió i el seguiment diaris
Inspecció i manteniment periòdics: establir un sistema de gestió integral, realitzar inspeccions a les zones on es puguin produir problemes, identificar i abordar ràpidament els perills potencials com l'envelliment de l'aïllament, les juntes deficients, etc., per evitar que s'escaldin en fallades greus.
Ús de mitjans tecnològics avançats: adoptar eines de monitorització en línia avançades, com ara tecnologia de control de la circulació de la coberta exterior, tecnologia de mesura de temperatura de fibra òptica en línia i tecnologia de detecció de descàrrega parcial, per reforçar el control en temps real de l'estat de funcionament del cable, l'alerta primerenca de defectes i prevenir l'alimentació. accidents d'apagada.