De selectie en het ontwerp van kabels voor fotovoltaïsche energiecentrales is een van de belangrijkste schakels om een efficiënte en veilige werking van het systeem te garanderen. Een redelijke kabelkeuze kan niet alleen het energieverlies verminderen, maar ook de levensduur van het systeem verlengen en de onderhoudskosten verlagen.
Belangrijke punten bij kabelselectie en -ontwerp
Afhankelijk van de nominale spanningskeuze van het fotovoltaïsche systeem:de kabel moet voldoen aan de nominale spanningsvereisten van het fotovoltaïsche systeem. In een fotovoltaïsche energiecentrale met een DC-werkspanning van 600 V of hoger moeten bijvoorbeeld kabels worden geselecteerd die bestand zijn tegen het overeenkomstige spanningsniveau.
Rekening houdend met de belastingskarakteristieken:Het is noodzakelijk om rekening te houden met de belastingskarakteristieken tussen het fotovoltaïsche paneel en de omvormer, inclusief maximale stroom, kortsluitstroom, enz., om de dwarsdoorsnede en het draagvermogen van de kabel te bepalen. Voor huishoudelijke fotovoltaïsche systemen worden gewoonlijk kabels met aluminium kern gebruikt om de kosten te beheersen, maar kabels met koperen kern hebben meer de voorkeur voor motorbekrachtiging, belangrijke stroombronnen en andere gelegenheden.
Weerbestendigheid en aanpassingsvermogen aan de omgeving:Buitenkabels moeten waterdichte en UV-bestendige functies hebben, evenals een goede hittebestendigheid en vlamvertraging. Vooral voor kabels die in omgevingen met hoge temperaturen werken, zoals die begraven in de grond, moet speciale aandacht worden besteed aan hun warmteafvoerprestaties.
Isolatieniveau en beschermingsniveau:Het isolatieniveau van stroomkabels voor gelijkstroomtransmissie moet voldoen aan de eisen van interne overspanning; Het schokbestendige spanningsniveau van kabels in het communicatiesysteem moet ook voldoen aan de standaardvoorschriften. Bovendien moet ook rekening worden gehouden met de impact van kabellegmethoden op isolatiematerialen.
Correctiefactor voor stroomdraagvermogen:Pas de werkelijke stroomdraagcapaciteit van de kabel aan op basis van verschillende legmethoden (directe ingraving, pijppenetratie, enz.), omgevingstemperatuur en andere factoren. Bij hogere temperaturen zal bijvoorbeeld het stroomdraagvermogen van kabels afnemen, dus het is noodzakelijk om bij de selectie enige marge over te laten.
Lijnverlies- en spanningsvalcontrole:Om de efficiëntie van het systeem te garanderen, mag het lijnverlies van fotovoltaïsche DC-kabels over het algemeen niet groter zijn dan 2%, terwijl de spanningsval van DC-zijkabels doorgaans tussen 1% en 2% moet worden geregeld.
De selectie van kabeltypes:Er zijn verschillende vereisten voor kabeltypen in verschillende toepassingsscenario's. Voor mobiele elektrische apparatuur of situaties met speciale betrouwbaarheidseisen wordt het gebruik van koperen kernkabels aanbevolen.
Naleving van industriestandaarden:Kabelselectie moet ook verwijzen naar relevante nationale normen, zoals GB50217-2007 "Code for Design of Cables in Power Engineering", evenals normen gepubliceerd door de International Electrotechnical Commission (IEC), om ervoor te zorgen dat de selectie voldoet aan de nieuwste technische specificaties.
Leidend principe
1. Applicatieomgeving
Het is noodzakelijk om de specifieke omgevingsomstandigheden te specificeren waaronder de kabel zal worden geïnstalleerd. Kies bij gebruik binnenshuis voor standaardkabels die geen extra beschermlagen nodig hebben; En buitenkabels moeten rekening houden met factoren als UV-bescherming, waterdichtheid en koudebestendigheid. Bovendien is het noodzakelijk om te evalueren of er sprake is van hoge temperaturen, lage temperaturen, chemicaliën, olievlekken of andere barre omstandigheden die de keuze van kabels kunnen beïnvloeden.
2. Spanningsniveau
Het bepalen van de maximale spanning die de kabel moet kunnen weerstaan is een cruciale stap. De nominale spanning van de kabel moet hoger zijn dan of gelijk zijn aan de werkelijke bedrijfsspanning van het systeem om de veiligheid en betrouwbaarheid te garanderen. In fotovoltaïsche systemen is de bedrijfsspanning aan de DC-zijde bijvoorbeeld gewoonlijk 600 V of hoger, dus kabels met het overeenkomstige spanningsniveau moeten worden geselecteerd.
3. Huidige belasting
Het is essentieel om het dwarsdoorsnedeoppervlak van een kabel te bepalen op basis van de maximale stroom die deze moet dragen. Volgens de berekeningsformule is eenfasig I=P/(U × cos Φ), driefasig I=P/(√ 3 × U × cos Φ), waarbij P vermogen is ( W), U is de spanning (V) en cos Φ is de arbeidsfactor (meestal genomen als 0.8). Voor specifieke toepassingsscenario's, zoals fotovoltaïsche energiecentrales, moet ook rekening worden gehouden met de uitgangsstroom van de componenten en de maximale uitgangsstroom van de omvormer.
4. Kabeltype
Vaste installatie: Geschikt voor de meeste bedradingssituaties in gebouwen. Veelgebruikte kabels zijn onder meer verknoopte polyethyleen (XLPE) geïsoleerde kabels, polyvinylchloride (PVC) geïsoleerde kabels, enz.
Mobiele installatie: Wanneer kabels vaak moeten worden gebogen of getrild, zoals in mechanische apparatuur, moeten met rubber geïsoleerde kabels of met siliconenrubber geïsoleerde kabels worden gekozen, omdat deze een betere flexibiliteit en slijtvastheid hebben.
5. Isolatiematerialen
De keuze van het isolatiemateriaal is afhankelijk van het specifieke gebruiksscenario. XLPE-isolatie is bijvoorbeeld geschikt voor omgevingen met hoge temperaturen en hoge spanning, terwijl PVC-isolatie geschikter is voor gebruik in algemene omgevingen.
6. Materiaal van de mantel
Het omhulselmateriaal moet ook passen bij de gebruiksomgeving. Gebruikelijke mantelmaterialen zijn onder meer PVC-mantel, PE-mantel, rubberen mantel, enz. Voor situaties met speciale vereisten zoals oliebestendigheid, zuur- en alkalibestendigheid, koudebestendigheid, hittebestendigheid, enz. moeten overeenkomstige speciale kabels worden geselecteerd.
7. Geleidermateriaal
Geleidermaterialen zijn hoofdzakelijk verdeeld in twee soorten: koper en aluminium. Koper heeft een betere geleidbaarheid dan aluminium, maar de kosten zijn hoger; Aluminium geleiderkabels zijn lichter en goedkoper, maar koperen kernkabels hebben een hoger stroomdraagvermogen en betere warmteafvoerprestaties onder hetzelfde dwarsdoorsnedeoppervlak.
8. Vlamvertraging en brandwerendheid
In bepaalde specifieke omgevingen, zoals binnen gebouwen, kan het nodig zijn om kabels met vlamvertragende of brandwerende eigenschappen te gebruiken om de veiligheid te verbeteren.
9. Economie
Ten slotte moet er, hoewel aan alle technische en veiligheidsnormen wordt voldaan, ook rekening worden gehouden met de kosteneffectiviteit van kabels. Dit betekent dat niet alleen rekening moet worden gehouden met de initiële aankoopprijs, maar ook met de onderhoudskosten op de lange termijn en andere potentiële kosten.
10. Normen en specificaties
Het is erg belangrijk om te voldoen aan de relevante nationale en industriële normen en specificaties, zoals GB/T, IEC, ASTM, enz. Deze normen bieden specifieke vereisten voor kabelontwerp, productie, testen en andere aspecten, waardoor de consistentie en betrouwbaarheid van het product wordt gegarandeerd. kwaliteit.
Voorbeeld
Ervan uitgaande dat we een kabelschema moeten ontwerpen voor een grote fotovoltaïsche elektriciteitscentrale op de grond, verwijzen we u naar de volgende specifieke stappen:
Selectie van gelijkstroomkabels
Component naar combinerbox: Voor de DC-kabel tussen de fotovoltaïsche module en de combinerbox is, gezien de hoge stroomintensiteit, PV1-F gekozen voor een kabel met een specificatie van 1 * 6 mm². Dit type kabel heeft een goede mechanische sterkte en elektrische prestaties en is geschikt voor langdurige blootstelling aan externe omgevingsomstandigheden.
Van combinerbox naar omvormer: deze afstand is relatief kort, maar als de stroom hoog is, is een kabel met een grotere dwarsdoorsnede vereist, zoals PV1-F 1 * 10 mm² of groter. Tegelijkertijd moet ook rekening worden gehouden met het probleem van de drukval om ervoor te zorgen dat deze de gespecificeerde procentuele limiet niet overschrijdt.
Selectie van communicatiekabels
Omvormeruitgang naar transformator: Dit deel van de kabel is hoofdzakelijk verantwoordelijk voor het verzenden van de geconverteerde wisselstroom, dus het is noodzakelijk om te overwegen of de stroomdraagcapaciteit voldoende is om het piekvermogen op te vangen. Over het algemeen worden driekernige of meeraderige gepantserde kabels gebruikt en moet het materiaal worden gekozen als koperen of aluminium kern, afhankelijk van de werkelijke situatie.
Afhandeling van speciale gevallen
De toepassing van dubbelzijdige fotovoltaïsche modules: Met het toenemende gebruik van dubbelzijdige fotovoltaïsche modules moet bij de kabelselectie ook rekening worden gehouden met de extra stroomtoename die door de back-gain wordt veroorzaakt. IEC 61215: In 2021 werden dubbelzijdige zonnestraling (BNPI) en dubbelzijdige betrouwbaarheid zonnestraling (BSI) geïntroduceerd, wat helpt om de werkstatus van dubbelzijdige componenten beter te evalueren en de kabelselectie dienovereenkomstig aan te passen.
Hoe kabelverlies en spanningsval voorkomen?
Technische methoden:
1. Kies redelijkerwijs kabelspecificaties
Selecteer de draaddoorsnede op basis van de belastingsstroom: beperk voor korte afstanden de draaddoorsnede op basis van de verwarmingsomstandigheden (veilige stroomdraagcapaciteit), en voor lange afstanden selecteert u de draaddoorsnede op basis van spanningsverliesomstandigheden op de basis van een veilige stroomdraagcapaciteit om ervoor te zorgen dat de bedrijfsspanning op het laadpunt binnen het gekwalificeerde bereik ligt. Als u bijvoorbeeld een vermogen van 50 kW en een lijn van 300 meter lang berekent en een kabel met koperen kern van 25 mm² gebruikt, bedraagt de enkelfasige spanningsval 20 V en bereikt de totale spanningsval tussen de twee fasen 40 V, waardoor de klemspanning daalt. dalen tot 360V; Na gebruik van kabels met koperen kernen van 35 vierkante millimeter of aluminiumkernen van 50 vierkante millimeter, worden de klemspanningen op respectievelijk ongeveer 370V en 366V gehouden, wat voldoet aan de vereisten voor normaal gebruik van de apparatuur.
Houd rekening met de impact van omgevingsfactoren: wanneer de omgevingstemperatuur stijgt, neemt de weerstand van de kabel toe en neemt ook de spanningsval dienovereenkomstig toe. Daarom moet het gebruik van kabels in omgevingen met hoge temperaturen worden vermeden, en voor apparatuur die gedurende langere tijd continu werkt, wordt aanbevolen om kabels met een grotere specificatie te gebruiken om een stabiele werking bij spanningsschommelingen te garanderen.
2. Optimaliseer lijnontwerp en plaatsing
Verkort de voedingsafstand: Bepaal de optimale positie van het laadcentrum om het fenomeen van overschrijding van de voedingsradius te verminderen of te voorkomen. De algemene vereiste voor de stroomtoevoerradius van elektriciteitsnetlijnen op het platteland is dat de 400V-lijn een bepaald bereik niet mag overschrijden, waardoor het lijnverlies effectief wordt verminderd.
Verbetering van het circuitpad: door het installeren van nieuwe transmissie- en distributielijnen of het renoveren van bestaande lijnen, rekening houdend met de kosteneffectiviteit, het op passende wijze vergroten van de draaddoorsnede en het selecteren van geschikte materialen zoals nieuwe energiebesparende geleiders, een lagere elektrische weerstand en een betere geleiding kan worden bereikt.
Redelijke planning van draaipunten: Stroomkabels stellen strenge eisen aan de draaicirkel. Tijdens het constructieproces moeten inspanningen worden geleverd om het koppel op de kabels te minimaliseren, en de natuurlijke buiging van de kabeldraaiende en gereserveerde onderdelen moet worden gehandhaafd om interne mechanische schade te voorkomen.
3. Verbeter de systeemefficiëntie
Verbetering van de arbeidsfactor: het installeren van apparaten voor blindvermogencompensatie aan beide uiteinden van de lijn, zoals parallelle condensatorbanken, kan de arbeidsfactor verbeteren, het inductieve reactieve vermogen verminderen en daardoor de huidige waarde in de lijn verlagen, wat helpt om lijnverliezen te verminderen.
De balans van driefasige belastingen aanpassen: Een betere balans van de driefasige belastingen is een van de meest economische en effectieve maatregelen om verliezen te verminderen. Door eenfasige gebruikers gelijkmatig te verdelen over de fasen A, B en C om de stroom op de neutrale lijn te verminderen, kan het doel van het verminderen van lijnverlies worden bereikt.
4. Versterk het dagelijks beheer en toezicht
Regelmatige inspectie en onderhoud: Zet een alomvattend managementsysteem op, voer inspecties uit op gebieden waar zich problemen kunnen voordoen, identificeer en pak onmiddellijk potentiële gevaren aan, zoals veroudering van de isolatie, slechte verbindingen, enz., om te voorkomen dat deze escaleren tot ernstige storingen.
Gebruik maken van geavanceerde technologische middelen: het gebruik van geavanceerde online monitoringtools zoals monitoringtechnologie voor de buitenmantelcirculatie, online glasvezeltemperatuurmeettechnologie en detectietechnologie voor gedeeltelijke ontlading, om de realtime monitoring van de status van de kabelwerking te versterken, vroegtijdige waarschuwing voor defecten en stroomvoorziening te voorkomen uitval ongelukken.