Os cabos fotovoltaicos são a base de suporte dos equipamentos elétricos em sistemas fotovoltaicos.A quantidade de cabos utilizados nos sistemas fotovoltaicos excede a dos sistemas gerais de geração de energia, sendo também um dos fatores importantes que afetam a eficiência de todo o sistema.
Embora os cabos fotovoltaicos CC e CA representem cerca de 2-3% do custo dos sistemas fotovoltaicos distribuídos, a experiência real descobriu que o uso de cabos errados pode levar à perda excessiva de linha no projeto, baixa estabilidade da fonte de alimentação e outros fatores que reduzem retorno do projeto.
Portanto, a escolha dos cabos certos pode efetivamente reduzir a taxa de acidentes do projeto, melhorar a confiabilidade do fornecimento de energia e facilitar a construção, operação e manutenção.
Tipos de cabos fotovoltaicos
De acordo com o sistema de centrais fotovoltaicas, os cabos podem ser divididos em cabos DC e cabos AC.De acordo com os diferentes usos e ambientes de utilização, são classificados da seguinte forma:
Os cabos DC são usados principalmente para:
Conexão em série entre componentes;
Conexão paralela entre strings e entre strings e caixas de distribuição DC (caixas combinadoras);
Entre caixas de distribuição DC e inversores.
Os cabos AC são usados principalmente para:
Conexão entre inversores e transformadores elevadores;
Conexão entre transformadores elevadores e dispositivos de distribuição;
Conexão entre dispositivos de distribuição e redes elétricas ou usuários.
Requisitos para cabos fotovoltaicos
Os cabos utilizados na parte de transmissão CC de baixa tensão do sistema de geração de energia solar fotovoltaica possuem diferentes requisitos para a conexão de diferentes componentes devido a diferentes ambientes de uso e requisitos técnicos.Os fatores gerais a serem considerados são: desempenho de isolamento do cabo, desempenho retardador de calor e chama, desempenho antienvelhecimento e especificações de diâmetro do fio.Os cabos CC são principalmente colocados ao ar livre e precisam ser à prova de umidade, de sol, de frio e de UV.Portanto, os cabos CC em sistemas fotovoltaicos distribuídos geralmente escolhem cabos especiais com certificação fotovoltaica.Este tipo de cabo de conexão usa uma bainha de isolamento de camada dupla, que possui excelente resistência à erosão UV, água, ozônio, ácido e sal, excelente capacidade para qualquer clima e resistência ao desgaste.Considerando o conector DC e a corrente de saída do módulo fotovoltaico, os cabos DC fotovoltaicos comumente usados são PV1-F1*4mm2, PV1-F1*6mm2, etc.
Os cabos CA são usados principalmente do lado CA do inversor até a caixa combinadora CA ou gabinete conectado à rede CA.Para os cabos CA instalados ao ar livre, deve-se considerar umidade, sol, frio, proteção UV e assentamento de longa distância.Geralmente, são usados cabos do tipo YJV;para cabos CA instalados em ambientes internos, deve-se considerar proteção contra incêndio e proteção contra ratos e formigas.
Seleção de material de cabo
Os cabos DC usados em usinas fotovoltaicas são usados principalmente para trabalhos externos de longo prazo.Devido às limitações das condições de construção, os conectores são usados principalmente para conexão de cabos.Os materiais condutores do cabo podem ser divididos em núcleo de cobre e núcleo de alumínio.
Os cabos com núcleo de cobre têm melhor capacidade antioxidante que o alumínio, vida útil mais longa, melhor estabilidade, menor queda de tensão e menor perda de energia.Na construção, os núcleos de cobre são mais flexíveis e o raio de curvatura permitido é pequeno, por isso é fácil girar e passar pelos tubos.Além disso, os núcleos de cobre são resistentes à fadiga e não são fáceis de quebrar após dobras repetidas, portanto a fiação é conveniente.Ao mesmo tempo, os núcleos de cobre possuem alta resistência mecânica e podem suportar grandes tensões mecânicas, o que traz grande comodidade à construção e assentamento, além de criar condições para a construção mecanizada.
Pelo contrário, devido às propriedades químicas do alumínio, os cabos com núcleo de alumínio são propensos à oxidação (reação eletroquímica) durante a instalação, especialmente à fluência, o que pode facilmente levar a falhas.
Portanto, embora o custo dos cabos com núcleo de alumínio seja baixo, por uma questão de segurança do projeto e operação estável a longo prazo, Rabbit Jun recomenda o uso de cabos com núcleo de cobre em projetos fotovoltaicos.
Cálculo da seleção do cabo fotovoltaico
Corrente nominal
A área da seção transversal dos cabos CC em várias partes do sistema fotovoltaico é determinada de acordo com os seguintes princípios: Os cabos de conexão entre módulos de células solares, os cabos de conexão entre baterias e os cabos de conexão de cargas CA são geralmente selecionados com uma classificação nominal corrente de 1,25 vezes a corrente máxima contínua de trabalho de cada cabo;
os cabos de conexão entre conjuntos e conjuntos de células solares e os cabos de conexão entre baterias (grupos) e inversores são geralmente selecionados com uma corrente nominal de 1,5 vezes a corrente máxima de trabalho contínuo de cada cabo.
Atualmente, a seleção da seção transversal do cabo baseia-se principalmente na relação entre o diâmetro do cabo e a corrente, e a influência da temperatura ambiente, da perda de tensão e do método de colocação na capacidade de transporte de corrente dos cabos é frequentemente ignorada.
Em diferentes ambientes de uso, a capacidade de transporte de corrente do cabo, e é recomendado que o diâmetro do fio seja selecionado para cima quando a corrente estiver próxima do valor de pico.
O uso incorreto de cabos fotovoltaicos de pequeno diâmetro causou incêndio após sobrecarga de corrente
Perda de tensão
A perda de tensão no sistema fotovoltaico pode ser caracterizada como: perda de tensão = corrente * comprimento do cabo * fator de tensão.Pode-se observar pela fórmula que a perda de tensão é proporcional ao comprimento do cabo.
Portanto, durante a exploração no local, deve ser seguido o princípio de manter o conjunto do inversor e o inversor do ponto de conexão à rede o mais próximo possível.
Em aplicações gerais, a perda de linha CC entre o conjunto fotovoltaico e o inversor não excede 5% da tensão de saída do conjunto, e a perda de linha CA entre o inversor e o ponto de conexão à rede não excede 2% da tensão de saída do inversor.
No processo de aplicação de engenharia, a fórmula empírica pode ser utilizada: △U=(I*L*2)/(r*S)
△U: queda de tensão do cabo-V
I: o cabo precisa suportar o máximo cabo-A
L: comprimento de colocação do cabo-m
S: área da seção transversal do cabo-mm2;
r: condutividade do condutor-m/(Ω*mm2;), r cobre=57, r alumínio=34
Ao colocar vários cabos multicondutores em feixes, o projeto precisa prestar atenção aos pontos
Na aplicação real, considerando fatores como método de fiação de cabos e restrições de roteamento, os cabos de sistemas fotovoltaicos, especialmente cabos CA, podem ter vários cabos multicondutores dispostos em feixes.
Por exemplo, num sistema trifásico de pequena capacidade, a linha de saída CA utiliza cabos “uma linha de quatro núcleos” ou “uma linha de cinco núcleos”;em um sistema trifásico de grande capacidade, a linha de saída CA usa vários cabos em paralelo, em vez de cabos unipolares de grande diâmetro.
Quando vários cabos multicondutores são colocados em feixes, a capacidade real de transporte de corrente dos cabos será atenuada em uma certa proporção, e esta situação de atenuação precisa ser considerada no início da concepção do projeto.
Métodos de colocação de cabos
O custo de construção da engenharia de cabos em projetos de geração de energia fotovoltaica é geralmente alto, e a escolha do método de colocação afeta diretamente o custo de construção.
Portanto, o planejamento razoável e a seleção correta dos métodos de assentamento de cabos são elos importantes no trabalho de projeto de cabos.
O método de colocação de cabos é considerado de forma abrangente com base na situação do projeto, condições ambientais, especificações de cabos, modelos, quantidade e outros fatores, e é selecionado de acordo com os requisitos de operação confiável e fácil manutenção e o princípio da racionalidade técnica e econômica.
A colocação de cabos CC em projetos de geração de energia fotovoltaica inclui principalmente o enterramento direto com areia e tijolos, colocação através de tubos, colocação em calhas, colocação em valas de cabos, colocação em túneis, etc.
A colocação de cabos CA não é muito diferente dos métodos de colocação de sistemas de energia em geral.
Os cabos CC são usados principalmente entre módulos fotovoltaicos, entre strings e caixas combinadoras CC e entre caixas combinadoras e inversores.
Eles têm pequenas áreas transversais e grandes quantidades.Normalmente, os cabos são amarrados ao longo dos suportes do módulo ou colocados através de tubos.Ao colocar, deve-se considerar o seguinte:
Para conectar cabos entre módulos e conectar cabos entre strings e caixas combinadoras, os suportes do módulo devem ser usados como suporte de canal e fixação para colocação de cabos, tanto quanto possível, o que pode reduzir até certo ponto o impacto de fatores ambientais.
A força de colocação dos cabos deve ser uniforme e apropriada e não deve ser muito apertada.A diferença de temperatura entre o dia e a noite em locais fotovoltaicos é geralmente grande, e a expansão e contração térmica devem ser evitadas para evitar a quebra do cabo.
Os cabos de material fotovoltaico na superfície do edifício devem levar em consideração a estética geral do edifício.
A posição de assentamento deve evitar colocar cabos nas bordas afiadas das paredes e suportes para evitar cortar e esmerilhar a camada de isolamento para causar curto-circuitos ou força de cisalhamento para cortar os fios e causar circuitos abertos.
Ao mesmo tempo, problemas como descargas atmosféricas diretas nas linhas de cabos devem ser considerados.
Planeje razoavelmente o caminho de assentamento dos cabos, reduza as travessias e combine o assentamento tanto quanto possível para reduzir a escavação de terra e o uso de cabos durante a construção do projeto.
Informações sobre custos de cabos fotovoltaicos
O preço dos cabos CC fotovoltaicos qualificados no mercado atualmente varia de acordo com a área da seção transversal e o volume de compra.
Além disso, o custo do cabo está relacionado ao projeto da central elétrica.O layout otimizado dos componentes pode economizar o uso de cabos CC.
De modo geral, o custo dos cabos fotovoltaicos varia de cerca de 0,12 a 0,25/W.Se exceder muito, pode ser necessário verificar se o projeto é razoável ou se cabos especiais são usados por motivos especiais.
Resumo
Embora os cabos fotovoltaicos sejam apenas uma pequena parte do sistema fotovoltaico, não é tão fácil quanto se imagina escolher cabos adequados para garantir baixo índice de acidentes do projeto, melhorar a confiabilidade do fornecimento de energia e facilitar a construção, operação e manutenção.Espero que a introdução neste artigo possa fornecer algum suporte teórico no projeto e seleção futuros.
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Horário da postagem: 19 de junho de 2024
