Udvælgelse og design af kabler til solcelleanlæg er et af nøgleleddet for at sikre effektiv og sikker drift af systemet. Rimeligt kabelvalg kan ikke kun reducere energitab, men også forlænge systemets levetid og reducere vedligeholdelsesomkostningerne.
Nøglepunkter i kabelvalg og design
I henhold til det nominelle spændingsvalg for det fotovoltaiske system:kablet skal opfylde solcelleanlæggets nominelle spændingskrav. For eksempel skal der i et solcelleanlæg med en DC-arbejdsspænding på 600V eller højere vælges kabler, der kan modstå det tilsvarende spændingsniveau.
I betragtning af belastningskarakteristika:Det er nødvendigt at tage hensyn til belastningsegenskaberne mellem solcellepanelet og vekselretteren, herunder maksimal strøm, kortslutningsstrøm osv., for at bestemme kablets tværsnitsstørrelse og bæreevne. Til husholdningsfotovoltaiske systemer bruges aluminiumskernekabler normalt til at kontrollere omkostningerne, men kobberkernekabler er mere foretrukne til motorexcitation, vigtige strømkilder og andre lejligheder.
Vejrbestandighed og miljøtilpasningsevne:Udendørs kabler skal have vandtætte og UV-bestandige funktioner samt god varmebestandighed og flammehæmmende egenskaber, især for kabler, der arbejder i højtemperaturmiljøer, såsom dem, der er begravet i jord, skal der lægges særlig vægt på deres varmeafledningsevne.
Isoleringsniveau og beskyttelsesniveau:Isoleringsniveauet for strømkabler til jævnstrømstransmission skal opfylde kravene til intern overspænding; Slagmodstandsspændingsniveauet for kabler i kommunikationssystemet bør også overholde standardbestemmelserne. Derudover skal indvirkningen af kabellægningsmetoder på isoleringsmaterialer også overvejes.
Aktuel bæreevne korrektionsfaktor:Juster kablets faktiske strømbærende kapacitet i henhold til forskellige lægningsmetoder (direkte nedgravning, rørgennemføring osv.), miljøtemperatur og andre faktorer. For eksempel, under højere temperaturforhold, vil den nuværende bæreevne af kabler falde, så det er nødvendigt at efterlade en vis margin, når du vælger.
Linjetab og spændingsfaldskontrol:For at sikre systemets effektivitet bør ledningstabet af fotovoltaiske DC-kabler generelt ikke overstige 2%, mens spændingsfaldet af DC-sidekabler normalt skal styres mellem 1% og 2%.
Udvalget af kabeltyper:Der er forskellige krav til kabeltyper i forskellige anvendelsesscenarier. For eksempel til mobilt elektrisk udstyr eller situationer med særlige krav til pålidelighed anbefales det at bruge kobberkernekabler.
Overholdelse af industristandarder:Kabelvalg bør også henvise til relevante nationale standarder, såsom GB50217-2007 "Code for Design of Cables in Power Engineering", samt standarder udgivet af International Electrotechnical Commission (IEC), for at sikre, at valget er i overensstemmelse med de seneste tekniske specifikationer.
Vejledende princip
1. Applikationsmiljø
Det er nødvendigt at specificere de specifikke miljøforhold, hvorunder kablet vil blive installeret. Hvis det bruges indendørs, skal du vælge standardkabler, der ikke kræver yderligere beskyttelseslag; Og udendørs kabler skal tage hensyn til faktorer som UV-beskyttelse, vandtætning og kuldebestandighed. Derudover er det nødvendigt at vurdere, om der er høje temperaturer, lave temperaturer, kemikalier, oliepletter eller andre barske forhold omkring, som kan påvirke valget af kabler.
2. Spændingsniveau
At bestemme den maksimale spænding, som kablet skal modstå, er et afgørende skridt. Kablets nominelle spænding skal være højere end eller lig med systemets faktiske driftsspænding for at sikre sikkerhed og pålidelighed. For eksempel i solcelleanlæg er driftsspændingen på DC-siden normalt 600V eller højere, så kabler med det tilsvarende spændingsniveau bør vælges.
3. Aktuel belastning
Det er vigtigt at bestemme tværsnitsarealet af et kabel baseret på den maksimale strøm, det skal bære. Ifølge beregningsformlen, enkeltfaset I=P/(U × cos Φ), trefaset I=P/(√ 3 × U × cos Φ), hvor P er effekt ( W), U er spænding (V), og cos Φ er effektfaktor (normalt taget som 0.8). Til specifikke anvendelsesscenarier, såsom fotovoltaiske kraftværker, er det også nødvendigt at overveje komponenternes udgangsstrøm og omformerens maksimale udgangsstrøm.
4. Kabeltype
Fast installation: Velegnet til de fleste ledningssituationer i bygninger, almindeligt anvendt omfatter tværbundne polyethylen (XLPE) isolerede kabler, polyvinylchlorid (PVC) isolerede kabler osv.
Mobil installation: Når kabler ofte skal bøjes eller vibreres, såsom inde i mekanisk udstyr, bør gummiisolerede kabler eller silikonegummiisolerede kabler vælges, da de har bedre fleksibilitet og slidstyrke.
5. Isoleringsmaterialer
Valget af isoleringsmateriale afhænger af det specifikke brugsscenarie. For eksempel er XLPE-isolering velegnet til højtemperatur- og højspændingsmiljøer, mens PVC-isolering er mere velegnet til brug i generelle miljøer.
6. Skedemateriale
Skedematerialet skal også passe til brugsmiljøet. Almindelige kappematerialer omfatter PVC-kappe, PE-kappe, gummikappe osv. Til situationer med særlige krav som oliebestandighed, syre- og alkalibestandighed, kuldebestandighed, varmebestandighed osv., bør tilsvarende specialkabler vælges.
7. Ledermateriale
Ledermaterialer er hovedsageligt opdelt i to typer: kobber og aluminium. Kobber har bedre ledningsevne end aluminium, men dets omkostninger er højere; Aluminiumslederkabler er lettere og billigere, men kobberkernekabler har en højere strømbærende kapacitet og bedre varmeafledningsydelse under det samme tværsnitsareal.
8. Flammehæmning og brandmodstandsevne
I visse specifikke miljøer, såsom inde i bygninger, kan det være nødvendigt at bruge kabler med flammehæmmende eller brandhæmmende egenskaber for at forbedre sikkerheden.
9. Økonomi
Endelig skal omkostningseffektiviteten af kabler også tages i betragtning, mens de opfylder alle tekniske standarder og sikkerhedsstandarder. Det betyder, at man ikke kun tager den oprindelige købspris i betragtning, men også langsigtede vedligeholdelsesomkostninger og andre potentielle omkostninger.
10. Standarder og specifikationer
Det er meget vigtigt at overholde relevante nationale og industristandarder og specifikationer, såsom GB/T, IEC, ASTM osv. Disse standarder stiller specifikke krav til kabeldesign, fremstilling, testning og andre aspekter, hvilket sikrer ensartethed og pålidelighed af produktet kvalitet.
Eksempel
Hvis vi antager, at vi skal designe et kabelskema til et stort jordbaseret solcelleanlæg, skal du henvise til følgende specifikke trin:
Valg af DC-kabel
Komponent til kombinationsboks: For DC-kablet mellem det fotovoltaiske modul og kombinationsboksen, i betragtning af den høje strømintensitet, er PV1-F valgt 1 * 6 mm² specifikationskabel. Denne type kabel har god mekanisk styrke og elektrisk ydeevne og er velegnet til langvarig eksponering for eksterne miljøforhold.
Fra kombinationsboks til inverter: Denne afstand er relativt kort, men hvis strømmen er høj, kræves der et kabel med større tværsnitsareal, såsom PV1-F 1 * 10mm ² eller større størrelse. Samtidig bør spørgsmålet om trykfald også overvejes for at sikre, at det ikke overskrider den angivne procentgrænse.
Valg af kommunikationskabler
Inverterudgang til transformer: Denne del af kablet er hovedsageligt ansvarlig for at overføre den konverterede vekselstrøm, så det er nødvendigt at overveje, om dets strømbærende kapacitet er tilstrækkelig til at klare spidseffekten. Generelt bruges tre- eller multi-core pansrede kabler, og materialet skal vælges som kobber- eller aluminiumskerne i henhold til den faktiske situation.
Særlig sagsbehandling
Anvendelsen af dobbeltsidede fotovoltaiske moduler: Med den stigende brug af dobbeltsidede fotovoltaiske moduler, skal kabelvalg også tage højde for den ekstra strømtilvækst som følge af tilbageforstærkningen. IEC 61215: I 2021 blev dobbeltsidet navneskilt solar irradiance (BNPI) og dobbeltsidet reliability solar irradiance (BSI) introduceret, hvilket hjælper med bedre at evaluere arbejdsstatus for dobbeltsidede komponenter og justere kabelvalg i overensstemmelse hermed.
Hvordan undgår man kabeltab og spændingsfald?
Tekniske metoder:
1. Vælg med rimelighed kabelspecifikationer
Vælg ledningstværsnittet baseret på belastningsstrømmen: for korte afstande begrænses ledningstværsnittet baseret på varmeforhold (sikker strømbærende kapacitet), og for lange afstande vælges ledningstværsnittet baseret på spændingstabsforhold på grundlaget for sikker strømbærende kapacitet for at sikre, at driftsspændingen ved belastningspunktet er inden for det kvalificerede område. For eksempel, når man beregner en 50kW effekt og 300 meter lang ledning, hvis der anvendes et 25mm² kobberkernekabel, er det enfasede spændingsfald 20V, og det samlede spændingsfald mellem de to faser når 40V, hvilket får terminalspændingen til at fald til 360V; Efter brug af kabler med 35 kvadratmillimeter kobberkerne eller 50 kvadratmillimeter aluminiumkerner holdes terminalspændingerne på henholdsvis omkring 370V og 366V, hvilket opfylder kravene til normal drift af udstyret.
Overvej påvirkningen af miljøfaktorer: Når den omgivende temperatur stiger, øges kablets modstand, og spændingsfaldet stiger også tilsvarende. Derfor bør brug af kabler i højtemperaturmiljøer undgås, og for udstyr, der fungerer kontinuerligt i længere perioder, anbefales det at bruge kabler med en større specifikation for at sikre stabil drift under spændingsudsving.
2. Optimer linjedesign og lægning
Forkort strømforsyningsafstanden: Bestem den optimale position af belastningscentret for at reducere eller undgå fænomenet med at overskride strømforsyningens radius. Det generelle krav til strømforsyningsradius for landlige elnetlinjer er, at 400V-linjen ikke må overskride et vist område, hvilket effektivt reducerer ledningstabet.
Forbedring af kredsløbsvejen: Ved at installere nye transmissions- og distributionsledninger eller renovere eksisterende ledninger under hensyntagen til omkostningseffektivitet, passende forøgelse af ledningstværsnittet og valg af passende materialer såsom nye energibesparende ledere, lavere elektrisk modstand og bedre ledningsevne kan opnås.
Rimelig planlægning af vendepunkter: Strømkabler har strenge krav til venderadius. Under byggeprocessen bør der gøres en indsats for at minimere drejningsmomentet på kablerne, og naturlig bøjning bør opretholdes i kablets drejning og reserverede dele for at forhindre indvendig mekanisk skade.
3. Forbedre systemets effektivitet
Forbedring af effektfaktor: Installation af reaktiv effektkompensationsenheder i begge ender af linjen, såsom parallelle kondensatorbanker, kan forbedre effektfaktoren, reducere induktiv reaktiv effekt og derved sænke den aktuelle værdi i linjen, hvilket hjælper med at reducere linjetab.
Justering af balancen mellem trefasede belastninger: Bedre afbalancering af de trefasede belastninger er en af de mest økonomiske og effektive foranstaltninger til at reducere tab. Ved jævnt at fordele enfasede brugere til fase A, B og C for at reducere strømmen på den neutrale linje, kan målet om at reducere linjetab opnås.
4. Styrk den daglige ledelse og overvågning
Regelmæssig inspektion og vedligeholdelse: Etabler et omfattende ledelsessystem, foretag inspektioner på områder, hvor der kan opstå problemer, identificer og adresser omgående potentielle farer såsom ældning af isoleringen, dårlige samlinger osv., for at forhindre dem i at eskalere til alvorlige fejl.
Brug av avancerede teknologiske midler: vedtagelse af avancerede online overvågningsværktøjer såsom ydre kappecirkulationsovervågningsteknologi, online fiberoptisk temperaturmålingsteknologi og teknologi til registrering af delvis udladning for at styrke realtidsovervågning af kabeldriftsstatus, tidlig advarsel om defekter og forhindre strøm afbrydelsesulykker.