Избор и пројектовање каблова за фотонапонске електране је једна од кључних карика за ефикасан и сигуран рад система. Разуман избор каблова не само да може смањити губитак енергије, већ и продужити век трајања система и смањити трошкове одржавања.
Кључне тачке избора и дизајна каблова
Према избору називног напона фотонапонског система:кабл мора да испуњава захтеве за називни напон фотонапонског система. На пример, у фотонапонској електрани са ДЦ радним напоном од 600В или више, треба изабрати каблове који могу да издрже одговарајући ниво напона.
Узимајући у обзир карактеристике оптерећења:Потребно је узети у обзир карактеристике оптерећења између фотонапонског панела и претварача, укључујући максималну струју, струју кратког споја итд., како би се одредила величина попречног пресека и носивост кабла. За кућне фотонапонске системе, каблови са алуминијумским језгром се обично користе за контролу трошкова, али каблови са бакарним језгром су пожељнији за побуду мотора, важне изворе енергије и друге прилике.
Отпорност на временске услове и прилагодљивост околини:Спољни каблови треба да имају водоотпорне и УВ отпорне функције, као и добру отпорност на топлоту и отпорност на пламен, посебно за каблове који раде у окружењима са високим температурама, као што су они закопани у земљу, посебну пажњу треба обратити на њихове перформансе одвођења топлоте.
Ниво изолације и ниво заштите:Ниво изолације енергетских каблова за пренос једносмерне струје треба да задовољи захтеве унутрашњег пренапона; Ниво напона отпорног на ударце каблова у комуникационом систему такође треба да буде у складу са стандардним прописима. Поред тога, такође треба узети у обзир утицај метода полагања каблова на изолационе материјале.
Корекциони фактор тренутне носивости:Подесите стварну струјну носивост кабла према различитим методама полагања (директно закопавање, продирање цеви, итд.), температури околине и другим факторима. На пример, под вишим температурним условима, тренутна носивост каблова ће се смањити, тако да је потребно оставити одређену маргину приликом избора.
Контрола губитка линије и пада напона:Да би се обезбедила ефикасност система, губитак на линији фотонапонских једносмерних каблова генерално не би требало да прелази 2%, док пад напона бочних ДЦ каблова обично треба контролисати између 1% и 2%.
Избор типова каблова:Постоје различити захтеви за типове каблова у различитим сценаријима примене. На пример, за мобилну електричну опрему или ситуације са посебним захтевима за поузданост, препоручује се употреба каблова са бакарним језгром.
Усклађеност са индустријским стандардима:Избор каблова такође треба да се односи на релевантне националне стандарде, као што је ГБ50217-2007 „Кодекс за пројектовање каблова у електроенергетици“, као и на стандарде које је објавила Међународна електротехничка комисија (ИЕЦ), како би се осигурало да је избор у складу са најновије техничке спецификације.
Водећи принцип
1. Окружење апликације
Неопходно је навести специфичне услове околине под којима ће кабл бити инсталиран. Ако се користи у затвореном простору, изаберите стандардне каблове који не захтевају додатне заштитне слојеве; А спољни каблови морају узети у обзир факторе као што су УВ заштита, хидроизолација и отпорност на хладноћу. Поред тога, потребно је проценити да ли постоје високе температуре, ниске температуре, хемикалије, мрље од уља или други тешки услови који могу утицати на избор каблова.
2. Ниво напона
Одређивање максималног напона који кабл треба да издржи је кључни корак. Називни напон кабла треба да буде већи или једнак стварном радном напону система како би се осигурала сигурност и поузданост. На пример, у фотонапонским системима радни напон на страни једносмерне струје је обично 600В или већи, тако да треба изабрати каблове одговарајућег напонског нивоа.
3. Струјно оптерећење
Неопходно је одредити површину попречног пресека кабла на основу максималне струје коју треба да носи. Према формули прорачуна, једнофазни И=П/(У × цос Φ), трофазни И=П/(√ 3 × У × цос Φ), где је П снага ( В), У је напон (В), а цос Φ је фактор снаге (обично се узима као 0.8). За специфичне сценарије примене, као што су фотонапонске електране, такође је потребно узети у обзир излазну струју компоненти и максималну излазну струју претварача.
4. Тип кабла
Фиксна инсталација: Погодно за већину ситуација ожичења у зградама, обично се користе укључују каблове изоловане умреженим полиетиленом (КСЛПЕ), каблове изоловане поливинил хлоридом (ПВЦ) итд.
Мобилна инсталација: Када каблове треба често савијати или вибрирати, као што је унутар механичке опреме, треба изабрати каблове изоловане гумом или каблове изоловане силиконском гумом јер имају бољу флексибилност и отпорност на хабање.
5. Изолациони материјали
Избор изолационог материјала зависи од специфичног сценарија употребе. На пример, КСЛПЕ изолација је погодна за окружења високе температуре и високог напона, док је ПВЦ изолација погоднија за употребу у општим окружењима.
6. Материјал омотача
Материјал омотача такође треба да одговара окружењу употребе. Уобичајени материјали омотача укључују ПВЦ плашт, ПЕ омотач, гумени омотач, итд. За ситуације са посебним захтевима као што су отпорност на уље, отпорност на киселине и алкалије, отпорност на хладноћу, отпорност на топлоту итд., потребно је одабрати одговарајуће специјалне каблове.
7. Материјал проводника
Материјали проводника се углавном деле на два типа: бакар и алуминијум. Бакар има бољу проводљивост од алуминијума, али је његова цена већа; Каблови са алуминијумским проводницима су лакши и јефтинији, али каблови са бакарним језгром имају већи капацитет струје и боље перформансе одвођења топлоте под истом површином попречног пресека.
8. Отпорност на пламен и отпорност на ватру
У одређеним специфичним окружењима, као што су унутар зграда, можда ће бити неопходно користити каблове са својствима отпорности на ватру или ватру да би се побољшала безбедност.
9. Економија
Коначно, уз испуњавање свих техничких и сигурносних стандарда, потребно је узети у обзир и исплативост каблова. То значи не само разматрање почетне набавне цене, већ и дугорочне трошкове одржавања и друге потенцијалне трошкове.
10. Стандарди и спецификације
Веома је важно поштовати релевантне националне и индустријске стандарде и спецификације, као што су ГБ/Т, ИЕЦ, АСТМ, итд. Ови стандарди дају специфичне захтеве за дизајн каблова, производњу, тестирање и друге аспекте, обезбеђујући доследност и поузданост производа квалитета.
Пример
Под претпоставком да треба да дизајнирамо кабловску шему за велику земаљску фотонапонску електрану, погледајте следеће конкретне кораке:
Избор ДЦ кабла
Компонента до кутије за комбиновање: За кабл за једносмерну струју између фотонапонског модула и комбиноване кутије, с обзиром на висок интензитет струје, ПВ1-Ф је изабран кабл спецификације 1 * 6 мм². Овај тип кабла има добру механичку чврстоћу и електричне перформансе и погодан је за дуготрајно излагање спољним условима околине.
Од комбиноване кутије до инвертера: Ово растојање је релативно кратко, али ако је струја велика, потребан је кабл веће површине попречног пресека, као што је ПВ1-Ф 1 * 10 мм² или веће величине. У исто време, питање пада притиска такође треба размотрити како би се осигурало да он не премашује одређену процентуалну границу.
Избор комуникационих каблова
Излаз претварача у трансформатор: Овај део кабла је углавном одговоран за пренос конвертоване наизменичне струје, тако да је неопходно размотрити да ли је његов тренутни капацитет носивости довољан да се носи са вршном излазном снагом. Генерално, користе се трожилни или вишежилни оклопни каблови, а материјал треба изабрати као бакар или алуминијумско језгро према стварној ситуацији.
Руковање посебним случајевима
Примена двостраних фотонапонских модула: Са све већом употребом двостраних фотонапонских модула, избор кабла такође треба да узме у обзир додатни прираст струје који доноси повратно појачање. ИЕЦ 61215: 2021. године уведени су двострано соларно зрачење на плочици са називима (БНПИ) и двострано поуздано соларно зрачење (БСИ), што помаже да се боље процени радни статус двостраних компоненти и у складу са тим прилагоди избор каблова.
Како избећи губитак кабловске линије и пад напона?
Техничке методе:
1. Разумно изаберите спецификације каблова
Изаберите попречни пресек жице на основу струје оптерећења: за кратке удаљености, ограничите пресек жице на основу услова грејања (безбедна носивост струје), а за велике удаљености изаберите пресек жице на основу услова губитка напона на основа безбедног струјног капацитета како би се осигурало да је радни напон на тачки оптерећења унутар квалификованог опсега. На пример, када се израчунава снага од 50 кВ и дугачак вод од 300 метара, ако се користи кабл са бакарним језгром од 25 мм², једнофазни пад напона је 20 В, а укупан пад напона између две фазе достиже 40 В, што доводи до смањења напона на терминалу. пад на 360В; Након употребе каблова са бакарним језгром од 35 квадратних милиметара или алуминијумским језграма од 50 квадратних милиметара, напони терминала се одржавају на око 370В и 366В, респективно, испуњавајући захтеве за нормалан рад опреме.
Узмите у обзир утицај фактора околине: Када температура околине расте, отпор кабла се повећава, а сходно томе се повећава и пад напона. Због тога треба избегавати употребу каблова у окружењима са високим температурама, а за опрему која ради непрекидно у дужем временском периоду, препоручује се коришћење каблова веће спецификације како би се обезбедио стабилан рад под напонским флуктуацијама.
2. Оптимизујте дизајн линија и полагање
Скратите раздаљину напајања: Одредите оптималну позицију центра оптерећења да бисте смањили или избегли појаву прекорачења радијуса напајања. Општи захтев за радијус напајања сеоских линија електричне мреже је да линија од 400 В не би требало да прелази одређени опсег, што ефективно смањује стопу губитка линије.
Побољшање путање кола: Инсталирањем нових преносних и дистрибутивних водова или реновирањем постојећих водова, узимајући у обзир економичност, одговарајуће повећање попречног пресека жице и одабиром одговарајућих материјала као што су нови проводници који штеде енергију, нижа електрична отпорност и боља проводљивост може се постићи.
Разумно планирање тачака окретања: Каблови за напајање имају строге захтеве за радијус окретања. Током процеса изградње треба уложити напоре да се минимизира обртни момент на кабловима, а природно савијање треба одржавати у окретању каблова и резервисаним деловима како би се спречила унутрашња механичка оштећења.
3. Побољшајте ефикасност система
Побољшање фактора снаге: Инсталирање уређаја за компензацију реактивне снаге на оба краја линије, као што су паралелне кондензаторске банке, може побољшати фактор снаге, смањити индуктивну реактивну снагу и на тај начин смањити тренутну вредност у линији, што помаже у смањењу губитака у линији.
Подешавање баланса трофазних оптерећења: Боље балансирање трофазних оптерећења је једна од најекономичнијих и најефикаснијих мера за смањење губитака. Равномерном дистрибуцијом монофазних корисника на фазе А, Б и Ц ради смањења струје на неутралној линији, може се постићи циљ смањења губитка линије.
4. Ојачати свакодневно управљање и праћење
Редовне инспекције и одржавање: Успоставите свеобухватан систем управљања, спроводите инспекције у областима у којима се могу појавити проблеми, благовремено идентификовати и адресирати потенцијалне опасности као што су старење изолације, лоши спојеви, итд., како би се спречило њихово прерастање у озбиљне кварове.
Коришћење напредних технолошких средстава: усвајање напредних алата за праћење на мрежи као што су технологија за праћење циркулације спољашњег омотача, онлајн технологија мерења температуре оптичким влакнима и технологија детекције делимичног пражњења, да би се ојачало праћење стања рада кабла у реалном времену, рано упозорење на кварове и спречавање напајања хаварије у случају прекида рада.