Kabelių fotovoltinėms elektrinėms parinkimas ir projektavimas yra viena iš pagrindinių grandžių, užtikrinančių efektyvų ir saugų sistemos darbą. Protingai parinkus kabelį galima ne tik sumažinti energijos nuostolius, bet ir prailginti sistemos tarnavimo laiką bei sumažinti priežiūros išlaidas.
Pagrindiniai kabelio pasirinkimo ir projektavimo punktai
Pagal fotovoltinės sistemos vardinės įtampos pasirinkimą:kabelis turi atitikti fotovoltinės sistemos vardinės įtampos reikalavimus. Pavyzdžiui, fotovoltinėje elektrinėje, kurios nuolatinė darbo įtampa yra 600 V ar aukštesnė, reikia pasirinkti kabelius, galinčius atlaikyti atitinkamą įtampos lygį.
Atsižvelgiant į apkrovos charakteristikas:Norint nustatyti kabelio skerspjūvio dydį ir laikomąją galią, būtina atsižvelgti į apkrovos charakteristikas tarp fotovoltinės plokštės ir keitiklio, įskaitant didžiausią srovę, trumpojo jungimo srovę ir kt. Buitinėms fotovoltinėms sistemoms aliuminio gyslų kabeliai dažniausiai naudojami sąnaudoms kontroliuoti, tačiau varinių gyslų kabeliai labiau tinkami variklio sužadinimui, svarbiems maitinimo šaltiniams ir kitais atvejais.
Atsparumas oro sąlygoms ir prisitaikymas prie aplinkos:Lauko kabeliai turi būti atsparūs vandeniui ir UV spinduliams, taip pat turėti gerą atsparumą karščiui ir antipireną, ypač kabeliams, dirbantiems aukštos temperatūros aplinkoje, pavyzdžiui, užkastiems dirvožemyje, ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas jų šilumos išsklaidymui.
Izoliacijos lygis ir apsaugos lygis:Nuolatinės srovės perdavimo maitinimo kabelių izoliacijos lygis turi atitikti vidinės viršįtampio reikalavimus; Ryšių sistemos kabelių atsparumo smūgiams įtampos lygis taip pat turi atitikti standartinius reikalavimus. Be to, reikia atsižvelgti ir į kabelių klojimo metodų įtaką izoliacinėms medžiagoms.
Dabartinės talpos pataisos koeficientas:Sureguliuokite tikrąją kabelio srovės galią, atsižvelgdami į skirtingus klojimo būdus (tiesioginis užkasimas, vamzdžio prasiskverbimas ir kt.), aplinkos temperatūrą ir kitus veiksnius. Pavyzdžiui, esant aukštesnei temperatūrai, kabelių srovės keliamoji galia sumažės, todėl renkantis būtina palikti tam tikrą ribą.
Linijos praradimo ir įtampos kritimo valdymas:Siekiant užtikrinti sistemos efektyvumą, fotovoltinių nuolatinės srovės kabelių linijos nuostoliai paprastai neturi viršyti 2%, o nuolatinės srovės šoninių kabelių įtampos kritimą paprastai reikia reguliuoti nuo 1% iki 2%.
Kabelių tipų pasirinkimas:Skirtinguose taikymo scenarijuose kabelių tipams taikomi skirtingi reikalavimai. Pavyzdžiui, mobiliesiems elektros įrenginiams arba situacijoms, kurioms taikomi specialūs patikimumo reikalavimai, rekomenduojama naudoti vario gyslų kabelius.
Pramonės standartų laikymasis:Norint užtikrinti, kad pasirinkimas atitiktų naujausios techninės specifikacijos.
Pagrindinis principas
1. Taikymo aplinka
Būtina nurodyti konkrečias aplinkos sąlygas, kurioms esant bus montuojamas kabelis. Jei naudojamas patalpose, rinkitės standartinius kabelius, kuriems nereikia papildomų apsauginių sluoksnių; O lauko kabeliai turi atsižvelgti į tokius veiksnius kaip apsauga nuo UV spindulių, hidroizoliacija ir atsparumas šalčiui. Be to, reikia įvertinti, ar aplink nėra aukštų, žemų, chemikalų, alyvos dėmių ar kitų atšiaurių sąlygų, kurios gali turėti įtakos kabelių pasirinkimui.
2. Įtampos lygis
Didžiausios įtampos, kurią kabelis turi atlaikyti, nustatymas yra labai svarbus žingsnis. Kad būtų užtikrintas saugumas ir patikimumas, vardinė kabelio įtampa turi būti didesnė už tikrąją sistemos darbinę įtampą arba jai lygi. Pavyzdžiui, fotovoltinėse sistemose nuolatinės srovės pusėje darbinė įtampa dažniausiai yra 600V arba didesnė, todėl reikėtų rinktis atitinkamo įtampos lygio kabelius.
3. Dabartinė apkrova
Būtina nustatyti kabelio skerspjūvio plotą, atsižvelgiant į didžiausią srovę, kurią jis turi nešti. Pagal skaičiavimo formulę vienfazis I=P/(U × cos Φ), trifazis I=P/(√ 3 × U × cos Φ), kur P yra galia ( W), U yra įtampa (V), o cos Φ yra galios koeficientas (paprastai laikomas 0.8). Konkrečios taikymo scenarijus, pvz., fotovoltinės elektrinės, taip pat būtina atsižvelgti į komponentų išėjimo srovę ir didžiausią keitiklio išėjimo srovę.
4. Kabelio tipas
Stacionarioji instaliacija: tinka daugeliui pastatų laidų prijungimo situacijų, dažniausiai naudojami kryžminiai polietileno (XLPE) izoliuoti kabeliai, polivinilchlorido (PVC) izoliuoti kabeliai ir kt.
Mobilus montavimas: kai kabelius reikia dažnai lenkti arba vibruoti, pvz., mechaninės įrangos viduje, reikia pasirinkti kabelius su gumos izoliacija arba silikonine guma izoliuotus kabelius, nes jie turi didesnį lankstumą ir atsparumą dilimui.
5. Izoliacinės medžiagos
Izoliacinės medžiagos pasirinkimas priklauso nuo konkretaus naudojimo scenarijaus. Pavyzdžiui, XLPE izoliacija tinka aukštos temperatūros ir aukštos įtampos aplinkoje, o PVC izoliacija labiau tinka naudoti bendroje aplinkoje.
6. Apvalkalo medžiaga
Apvalkalo medžiaga taip pat turi atitikti naudojimo aplinką. Įprastos apvalkalo medžiagos yra PVC apvalkalas, PE apvalkalas, guminis apvalkalas ir tt Tais atvejais, kai keliami specialūs reikalavimai, pvz., atsparumas alyvai, atsparumas rūgštims ir šarmams, atsparumas šalčiui, atsparumas karščiui ir kt., reikia pasirinkti atitinkamus specialius kabelius.
7. Laidininko medžiaga
Laidininkų medžiagos daugiausia skirstomos į du tipus: varį ir aliuminį. Varis turi geresnį laidumą nei aliuminis, tačiau jo kaina yra didesnė; Aliuminio laidiniai kabeliai yra lengvesni ir pigesni, tačiau varinių gyslų kabeliai turi didesnę srovės galią ir geresnes šilumos išsklaidymo savybes tame pačiame skerspjūvio plote.
8. Antipirenas ir atsparumas ugniai
Tam tikrose konkrečiose aplinkose, pvz., pastatų viduje, siekiant padidinti saugą, gali prireikti naudoti laidus, turinčius antipireno arba ugniai atsparių savybių.
9. Ekonomika
Galiausiai, nors ir atitinka visus techninius ir saugos standartus, reikia atsižvelgti ir į kabelių ekonomiškumą. Tai reiškia, kad reikia atsižvelgti ne tik į pradinę pirkimo kainą, bet ir į ilgalaikes priežiūros bei kitas galimas išlaidas.
10. Standartai ir specifikacijos
Labai svarbu laikytis atitinkamų nacionalinių ir pramonės standartų bei specifikacijų, tokių kaip GB/T, IEC, ASTM ir kt. Šie standartai numato specifinius kabelių projektavimo, gamybos, testavimo ir kitus aspektus, užtikrinančius gaminio nuoseklumą ir patikimumą. kokybės.
Pavyzdys
Darant prielaidą, kad turime sukurti didelės antžeminės fotovoltinės elektrinės kabelių schemą, žr. šiuos konkrečius veiksmus:
Nuolatinės srovės kabelio pasirinkimas
Komponentas su kombainerio dėžute: DC kabeliui tarp fotovoltinio modulio ir kombainerio dėžutės, atsižvelgiant į didelį srovės intensyvumą, PV1-F pasirenkamas 1 * 6 mm² specifikacijos kabelis. Šio tipo kabeliai pasižymi geru mechaniniu stiprumu ir elektrinėmis savybėmis, todėl tinka ilgalaikiam išorinės aplinkos poveikiui.
Nuo kombinatoriaus dėžutės iki keitiklio: šis atstumas yra palyginti mažas, bet jei srovė yra didelė, reikia didesnio skerspjūvio kabelio, pvz., PV1-F 1 * 10 mm² arba didesnio dydžio. Tuo pačiu metu taip pat reikėtų atsižvelgti į slėgio kritimo klausimą, siekiant užtikrinti, kad jis neviršytų nurodytos procentinės ribos.
Ryšio kabelių parinkimas
Inverterio išvestis į transformatorių: ši kabelio dalis yra daugiausia atsakinga už konvertuotos kintamosios srovės galios perdavimą, todėl reikia apsvarstyti, ar jo srovės galia yra pakankama, kad būtų galima susidoroti su didžiausia galia. Paprastai naudojami trijų gyslų arba kelių gyslų šarvuoti kabeliai, o medžiaga turėtų būti pasirinkta kaip varinė arba aliuminio šerdis, atsižvelgiant į faktinę situaciją.
Specialių atvejų tvarkymas
Dvipusių fotovoltinių modulių taikymas: vis dažniau naudojant dvipusius fotovoltinius modulius, renkantis kabelį taip pat reikia atsižvelgti į papildomą srovės prieaugį, kurį sukelia atgalinis stiprinimas. IEC 61215: 2021 m. buvo pristatyta dvipusė vardinė saulės apšvita (BNPI) ir dvipusė patikimumo saulės spinduliuotė (BSI), padedanti geriau įvertinti dvipusių komponentų darbinę būklę ir atitinkamai pakoreguoti kabelių pasirinkimą.
Kaip išvengti kabelinės linijos praradimo ir įtampos kritimo?
Techniniai metodai:
1. Pagrįstai pasirinkite kabelio specifikacijas
Pasirinkite laido skerspjūvį pagal apkrovos srovę: esant trumpiems atstumams, apribokite laido skerspjūvį pagal šildymo sąlygas (saugi srovės galia), o esant dideliems atstumams, pasirinkite laido skerspjūvį pagal įtampos praradimo sąlygas. saugios srovės galios pagrindas, siekiant užtikrinti, kad darbinė įtampa apkrovos taške būtų kvalifikuotame diapazone. Pavyzdžiui, skaičiuojant 50 kW galios ir 300 metrų ilgio liniją, jei naudojamas 25 mm ² vario gyslos kabelis, vienfazis įtampos kritimas yra 20 V, o bendras įtampos kritimas tarp dviejų fazių siekia 40 V, todėl gnybtų įtampa nukrenta. nuleiskite iki 360 V; Panaudojus kabelius su 35 kvadratinių milimetrų varinėmis arba 50 kvadratinių milimetrų aliuminio gyslomis, gnybtų įtampa palaikoma atitinkamai apie 370 V ir 366 V, atitinkančius normaliam įrangos veikimui keliamus reikalavimus.
Atsižvelkite į aplinkos veiksnių įtaką: Kylant aplinkos temperatūrai didėja kabelio varža, atitinkamai didėja ir įtampos kritimas. Todėl reikėtų vengti naudoti kabelius aukštos temperatūros aplinkoje, o įrangai, kuri nuolat veikia ilgą laiką, rekomenduojama naudoti didesnės specifikacijos kabelius, kad būtų užtikrintas stabilus veikimas esant įtampos svyravimams.
2. Optimizuokite linijos dizainą ir klojimą
Sutrumpinkite maitinimo atstumą: nustatykite optimalią apkrovos centro padėtį, kad sumažintumėte arba išvengtumėte maitinimo šaltinio spindulio viršijimo. Bendrasis reikalavimas kaimo elektros tinklų linijų maitinimo spinduliui yra tas, kad 400 V linija neturi viršyti tam tikro diapazono, o tai efektyviai sumažina linijos nuostolių laipsnį.
Grandinės trajektorijos tobulinimas: įrengiant naujas perdavimo ir skirstymo linijas arba renovuojant esamas linijas, atsižvelgiant į ekonomiškumą, atitinkamai padidinant laido skerspjūvį ir parenkant tinkamas medžiagas, pvz., naujus energiją taupančius laidininkus, mažesnę elektros varžą ir didesnį laidumą. galima pasiekti.
Protingas posūkio taškų planavimas: Maitinimo kabeliams keliami griežti posūkio spindulio reikalavimai. Statybos metu reikia stengtis kuo labiau sumažinti kabelių sukimo momentą ir išlaikyti natūralų troso lenkimą ir rezervuotas dalis, kad būtų išvengta vidinių mechaninių pažeidimų.
3. Pagerinti sistemos efektyvumą
Galios koeficiento gerinimas: Abiejuose linijos galuose įrengus reaktyviosios galios kompensavimo įrenginius, pvz., lygiagrečius kondensatorių blokus, galima pagerinti galios koeficientą, sumažinti indukcinę reaktyviąją galią ir taip sumažinti srovės vertę linijoje, o tai padeda sumažinti linijos nuostolius.
Trifazių apkrovų balanso reguliavimas: Geresnis trifazių apkrovų balansavimas yra viena ekonomiškiausių ir efektyviausių priemonių nuostoliams mažinti. Tolygiai paskirstant vienfazius vartotojus į A, B ir C fazes, siekiant sumažinti srovę neutralioje linijoje, galima pasiekti tikslą sumažinti linijos nuostolius.
4. Stiprinti kasdienį valdymą ir stebėjimą
Reguliarus patikrinimas ir priežiūra: sukurkite išsamią valdymo sistemą, patikrinkite vietas, kuriose gali kilti problemų, greitai nustatykite ir pašalinkite galimus pavojus, tokius kaip izoliacijos senėjimas, prastos jungtys ir pan., kad jie neperaugtų į rimtus gedimus.
Naudojant pažangias technologines priemones: naudojant pažangias internetines stebėjimo priemones, pvz., išorinio apvalkalo cirkuliacijos stebėjimo technologiją, internetinę šviesolaidinio temperatūros matavimo technologiją ir dalinio iškrovimo aptikimo technologiją, siekiant sustiprinti kabelio veikimo būsenos stebėjimą realiuoju laiku, ankstyvą įspėjimą apie defektus ir užkirsti kelią elektros tiekimui. gedimų avarijos.