I cavi fotovoltaici sono la base di supporto delle apparecchiature elettriche negli impianti fotovoltaici.La quantità di cavi utilizzati nei sistemi fotovoltaici supera quella dei sistemi generali di generazione di energia e sono anche uno dei fattori importanti che influenzano l'efficienza dell'intero sistema.
Sebbene i cavi fotovoltaici CC e CA rappresentino circa il 2-3% del costo dei sistemi fotovoltaici distribuiti, l’esperienza reale ha dimostrato che l’utilizzo di cavi sbagliati può portare a un’eccessiva perdita di linea nel progetto, a una bassa stabilità dell’alimentazione e ad altri fattori che riducono ritorni del progetto.
Pertanto, la scelta dei cavi giusti può ridurre efficacemente il tasso di incidenti del progetto, migliorare l'affidabilità dell'alimentazione elettrica e facilitare la costruzione, il funzionamento e la manutenzione.
Tipologie di cavi fotovoltaici
Secondo il sistema delle centrali fotovoltaiche, i cavi possono essere suddivisi in cavi CC e cavi CA.A seconda degli usi e degli ambienti di utilizzo, vengono classificati come segue:
I cavi CC vengono utilizzati principalmente per:
Collegamento in serie tra componenti;
Collegamento in parallelo tra stringhe e tra stringhe e scatole di distribuzione DC (scatola combinatore);
Tra scatole di distribuzione DC e inverter.
I cavi CA sono utilizzati principalmente per:
Collegamento tra inverter e trasformatori elevatori;
Collegamento tra trasformatori elevati e dispositivi di distribuzione;
Collegamento tra apparecchi di distribuzione e reti elettriche o utenze.
Requisiti dei cavi fotovoltaici
I cavi utilizzati nella parte di trasmissione CC a bassa tensione del sistema di generazione di energia solare fotovoltaica hanno requisiti diversi per il collegamento di diversi componenti a causa dei diversi ambienti di utilizzo e requisiti tecnici.I fattori generali da considerare sono: prestazioni di isolamento del cavo, prestazioni ignifughe e di calore, prestazioni anti-invecchiamento e specifiche del diametro del filo.I cavi CC vengono posati principalmente all'aperto e devono essere resistenti all'umidità, al sole, al freddo e ai raggi UV.Pertanto i cavi DC negli impianti fotovoltaici distribuiti scelgono generalmente cavi speciali certificati fotovoltaici.Questo tipo di cavo di collegamento utilizza una guaina isolante a doppio strato, che ha un'eccellente resistenza ai raggi UV, all'acqua, all'ozono, agli acidi e all'erosione salina, eccellente resistenza a tutte le condizioni atmosferiche e resistenza all'usura.Considerando il connettore CC e la corrente di uscita del modulo fotovoltaico, i cavi CC fotovoltaici comunemente utilizzati sono PV1-F1*4mm2, PV1-F1*6mm2, ecc.
I cavi CA vengono utilizzati principalmente dal lato CA dell'inverter alla scatola combinatrice CA o all'armadio collegato alla rete CA.Per i cavi AC installati all'esterno è necessario considerare l'umidità, il sole, il freddo, la protezione dai raggi UV e la posa a lunga distanza.Generalmente vengono utilizzati cavi di tipo YJV;per i cavi CA installati all'interno, è necessario considerare la protezione antincendio e la protezione da ratti e formiche.
Selezione del materiale del cavo
I cavi CC utilizzati nelle centrali fotovoltaiche vengono utilizzati principalmente per lavori all'aperto a lungo termine.A causa delle limitazioni delle condizioni di costruzione, i connettori vengono utilizzati principalmente per il collegamento dei cavi.I materiali conduttori del cavo possono essere suddivisi in nucleo di rame e nucleo di alluminio.
I cavi con nucleo in rame hanno una migliore capacità antiossidante rispetto all'alluminio, una maggiore durata, una migliore stabilità, una minore caduta di tensione e una minore perdita di potenza.Nella costruzione, i nuclei di rame sono più flessibili e il raggio di curvatura consentito è piccolo, quindi è facile girare e passare attraverso i tubi.Inoltre, i nuclei in rame sono resistenti alla fatica e non si rompono facilmente dopo ripetute piegature, quindi il cablaggio è conveniente.Allo stesso tempo, i nuclei di rame hanno un'elevata resistenza meccanica e possono sopportare grandi tensioni meccaniche, il che offre grande comodità alla costruzione e alla posa e crea anche le condizioni per la costruzione meccanizzata.
Al contrario, a causa delle proprietà chimiche dell'alluminio, i cavi con anima in alluminio sono soggetti all'ossidazione (reazione elettrochimica) durante l'installazione, in particolare al creep, che può facilmente portare a guasti.
Pertanto, sebbene il costo dei cavi con anima in alluminio sia basso, per motivi di sicurezza del progetto e di funzionamento stabile a lungo termine, Rabbit Jun consiglia di utilizzare cavi con anima in rame nei progetti fotovoltaici.
Calcolo della scelta del cavo fotovoltaico
Corrente nominale
La sezione trasversale dei cavi DC nelle varie parti dell'impianto fotovoltaico viene determinata secondo i seguenti principi: i cavi di collegamento tra i moduli delle celle solari, i cavi di collegamento tra le batterie e i cavi di collegamento dei carichi AC sono generalmente selezionati con una sezione nominale corrente pari a 1,25 volte la corrente di funzionamento continua massima di ciascun cavo;
i cavi di collegamento tra array e array di celle solari e i cavi di collegamento tra batterie (gruppi) e inverter sono generalmente selezionati con una corrente nominale pari a 1,5 volte la corrente di funzionamento continua massima di ciascun cavo.
Attualmente, la scelta della sezione trasversale del cavo si basa principalmente sul rapporto tra diametro del cavo e corrente, mentre l'influenza della temperatura ambiente, della perdita di tensione e del metodo di posa sulla capacità di carico di corrente dei cavi viene spesso ignorata.
In diversi ambienti di utilizzo, la capacità di carico di corrente del cavo e si consiglia di selezionare il diametro del filo verso l'alto quando la corrente è vicina al valore di picco.
L'errato utilizzo di cavi fotovoltaici di piccolo diametro ha causato un incendio per sovraccarico di corrente
Perdita di tensione
La perdita di tensione nell'impianto fotovoltaico può essere caratterizzata come: perdita di tensione = corrente * lunghezza del cavo * fattore di tensione.Dalla formula si può vedere che la perdita di tensione è proporzionale alla lunghezza del cavo.
Pertanto, durante l'esplorazione in loco, dovrebbe essere seguito il principio di mantenere il più vicino possibile l'array all'inverter e l'inverter al punto di connessione alla rete.
Nelle applicazioni generali, la perdita della linea CC tra l'array fotovoltaico e l'inverter non supera il 5% della tensione di uscita dell'array e la perdita della linea CA tra l'inverter e il punto di connessione alla rete non supera il 2% della tensione di uscita dell'inverter.
Nel processo di applicazione ingegneristica, può essere utilizzata la formula empirica: △U=(I*L*2)/(r*S)
△U: caduta di tensione del cavo-V
I: il cavo deve resistere al massimo cavo-A
L: lunghezza posa cavo-m
S: sezione del cavo-mm2;
r: conduttività conduttore-m/(Ω*mm2;), r rame=57, r alluminio=34
Quando si posano più cavi multipolari in fasci, la progettazione deve prestare attenzione ai punti
Nell'applicazione reale, considerando fattori quali il metodo di cablaggio dei cavi e le restrizioni di percorso, i cavi dei sistemi fotovoltaici, in particolare i cavi CA, possono avere più cavi multipolari disposti in fasci.
Ad esempio, in un sistema trifase di piccola capacità, la linea AC in uscita utilizza cavi “una linea a quattro conduttori” o “una linea a cinque conduttori”;in un sistema trifase di grande capacità, la linea AC in uscita utilizza più cavi in parallelo anziché cavi unipolari di grande diametro.
Quando più cavi multipolari vengono posati in fasci, la capacità di trasporto di corrente effettiva dei cavi sarà attenuata di una certa proporzione e questa situazione di attenuazione deve essere considerata all'inizio della progettazione.
Metodi di posa dei cavi
Il costo di costruzione dell'ingegneria dei cavi nei progetti di generazione di energia fotovoltaica è generalmente elevato e la scelta del metodo di posa influisce direttamente sul costo di costruzione.
Pertanto, una pianificazione ragionevole e una corretta selezione dei metodi di posa dei cavi sono elementi importanti nel lavoro di progettazione dei cavi.
Il metodo di posa dei cavi viene considerato in modo esaustivo in base alla situazione del progetto, alle condizioni ambientali, alle specifiche dei cavi, ai modelli, alla quantità e ad altri fattori e viene selezionato in base ai requisiti di funzionamento affidabile e facile manutenzione e al principio di razionalità tecnica ed economica.
La posa di cavi CC nei progetti di generazione di energia fotovoltaica comprende principalmente l'interramento diretto con sabbia e mattoni, la posa attraverso tubi, la posa in vasche, la posa in trincee per cavi, la posa in tunnel, ecc.
La posa dei cavi CA non è molto diversa dai metodi di posa dei sistemi elettrici generali.
I cavi CC vengono utilizzati principalmente tra moduli fotovoltaici, tra stringhe e quadri elettrici CC e tra quadri elettrici e inverter.
Hanno piccole aree trasversali e grandi quantità.Di solito i cavi vengono legati lungo le staffe dei moduli o posati attraverso tubi.Durante la posa è necessario considerare quanto segue:
Per il collegamento dei cavi tra i moduli e tra le stringhe e i quadri elettrici, le staffe dei moduli dovrebbero essere utilizzate il più possibile come supporto e fissaggio del canale per la posa dei cavi, il che può ridurre in una certa misura l'impatto dei fattori ambientali.
La forza di posa del cavo deve essere uniforme e adeguata e non deve essere eccessiva.La differenza di temperatura tra il giorno e la notte nei siti fotovoltaici è generalmente ampia e l'espansione e la contrazione termica dovrebbero essere evitate per prevenire la rottura del cavo.
I cavi in materiale fotovoltaico sulla superficie dell'edificio devono tenere conto dell'estetica complessiva dell'edificio.
La posizione di posa dovrebbe evitare di posare i cavi sugli spigoli vivi delle pareti e delle staffe per evitare di tagliare e macinare lo strato isolante per causare cortocircuiti o forza di taglio per tagliare i cavi e causare circuiti aperti.
Allo stesso tempo dovrebbero essere considerati problemi come i fulmini diretti sulle linee in cavo.
Pianificare ragionevolmente il percorso di posa dei cavi, ridurre gli incroci e combinare il più possibile la posa per ridurre lo scavo della terra e l'utilizzo dei cavi durante la costruzione del progetto.
Informazioni sui costi dei cavi fotovoltaici
Il prezzo dei cavi DC fotovoltaici qualificati attualmente sul mercato varia in base alla sezione e al volume di acquisto.
Inoltre, il costo del cavo è legato alla progettazione della centrale elettrica.La disposizione ottimizzata dei componenti può far risparmiare l'uso di cavi CC.
In generale il costo dei cavi fotovoltaici varia da circa 0,12 a 0,25/W.Se eccede, potrebbe essere necessario verificare se la progettazione è ragionevole o se per ragioni particolari vengono utilizzati cavi speciali.
Riepilogo
Sebbene i cavi fotovoltaici siano solo una piccola parte del sistema fotovoltaico, non è così facile come si immagina scegliere cavi adatti per garantire un basso tasso di incidenti del progetto, migliorare l'affidabilità dell'alimentazione elettrica e facilitare la costruzione, il funzionamento e la manutenzione.Spero che l'introduzione in questo articolo possa fornirti un supporto teorico nella progettazione e nella selezione future.
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Orario di pubblicazione: 19 giugno 2024
