Cáp và dây điện mặt trời được coi là động mạch và tĩnh mạch của bất kỳ hệ thống PV ( photovoltaics )nào.
Hầu hết, điện được tạo ra bởi các tấm pin mặt trời PV được sử dụng ở một nơi khác. Cáp và dây điện mặt trời được yêu cầu để vận chuyển điện này. Và một dây cáp bao gồm hai hoặc nhiều dây cách điện được bọc trong một hay nhiều lớp chống chịu tùy môi trường.
Một cáp có thể chứa bất kỳ số lượng (nhiều hơn một) dây dẫn và thay đổi đường kính ngoài của nó tùy thuộc vào số lượng dây dẫn. Các cáp được phân loại theo số lượng dây và công năng của chúng.
Một sự khác biệt được thực hiện giữa cáp mô-đun năng lượng mặt trời (hoặc chuỗi), cáp chính DC solar và cáp kết nối AC solar. Chúng ta sẽ phân biệt rõ hơn trong phần sau:
Cáp Solar DC
Có hai loại cáp DC mặt trời:
‘Cáp Module’ hay ‘Cáp string.’
.png)
Các cáp này thường được tích hợp vào các tấm pin mặt trời PV và được trang bị các đầu nối phù hợp để được kết nối với nhau.
Và ở đây, loại cáp được sử dụng sẽ được thảo luận kĩ ở các bài viết khác.
Cáp DC chính trong hệ thống:
Cáp mở rộng đặc biệt nên được sử dụng để kết nối cáp dương và cáp âm từ dây với hộp kết nối máy phát (hoặc trực tiếp với biến tần năng lượng mặt trời).
Tùy thuộc vào công suất đầu ra của các mô-đun, cáp PV có diện tích mặt cắt là 2,5mm², 4mm² và 6 mm² thường được sử dụng.
Các cáp DC được sử dụng ngoài trời. Để đảm bảo lỗi nối đất và ngắn mạch, cáp dương và cáp âm có thể không được đặt cùng một dây cáp.
Cáp một dây với cách điện kép đã được chứng minh là một giải pháp thực tế và cung cấp độ tin cậy cao.
Cáp DC giữa các mô-đun cũng như giữa hộp kết nối máy phát và biến tần năng lượng mặt trời là cáp hai lõi, dây mang dòng thường có màu đỏ và dây màu xanh âm, cả hai thường được bao quanh bởi một lớp cách điện.
Có ba loại thiết kế để kết nối các chuỗi PV với biến tần năng lượng mặt trời:
Hệ thống chuỗi nút
Hệ thống PV với Hộp kết hợp DC
Kết nối trực tiếp
Cáp kết nối AC
Kết nối Cáp AC liên kết biến tần năng lượng mặt trời với lưới điện thông qua thiết bị bảo vệ.
Trong trường hợp bộ biến tần ba pha, kết nối với lưới điện áp thấp được thực hiện bằng cáp AC năm lõi (ba dây nóng cho ba pha mang dòng điện, một dây nguội mang dòng điện ra khỏi thiết bị và dây nối đất (dây an toàn) kết nối vỏ của thiết bị với mặt đất).
Các hệ thống có bộ biến tần một pha yêu cầu cáp ba lõi (Một nóng, dây nguội và dây nối đất).
Tiêu chuẩn kĩ thuật được qui định ở quốc gia hiện hành cần phải được tuân theo.
Định cỡ chính xác các dây cáp và dây dẫn năng lượng mặt trời trong hệ thống solar
Điều cần thiết là sử dụng kích thước cáp năng lượng mặt trời chính xác khi kết nối các thành phần khác nhau của hệ thống PV năng lượng mặt trời.
Kích thước chính xác các dây cáp mặt trời đảm bảo rằng thực tế không có quá nóng và rất ít mất năng lượng.
Sử dụng cáp quá nhỏ không chỉ gây ra hỏa hoạn do quá nóng mà còn là vi phạm tiêu chuẩn kĩ thuật được qui định.
Các yếu tố xác định kích thước dây năng lượng mặt trời
Kích thước của dây được sử dụng phụ thuộc vào:
- Khả năng tạo điện của Tấm pin năng lượng mặt trời (tạo ra dòng điện lớn hơn, kích thước lớn hơn)
- Khoảng cách của hệ thống pin năng lượng mặt trời đến các tải (khoảng cách lớn hơn, kích thước lớn hơn)
Mặt cắt cáp nào phù hợp với cáp chính DC?
Trong trường hợp kết nối loạt các tấm pin mặt trời (một tình huống điển hình), các bộ biến tần nên được gắn càng gần bộ đếm nạp liệu (hầm) càng tốt vì tổn thất do chiều dài của cáp mặt trời nằm ở phía AC cao hơn như ở phía DC.
Dòng điện trực tiếp được tạo ra từ các tấm pin mặt trời phải đạt đến mức có thể mà không làm tổn thất đến biến tần năng lượng mặt trời. Mất mát là không thể thực hiện được vì mỗi cáp có điện trở mất ở nhiệt độ môi trường.
Mặt cắt cáp của cáp chính DC dày bao nhiêu để giữ tổn thất ở mức hợp lý, sẽ được giải thích trong đoạn sau.
Người ta thiết kế cáp chính DC sao cho tổn thất của nó nhỏ hơn 1% sản lượng đỉnh của máy phát.
Mỗi cáp có một điện trở ohmic. Việc giảm điện áp ở điện trở này là theo định luật Ohm, U = R * I (theo đó điện áp U, R điện trở và I là dòng điện).
Điện trở R của cáp phụ thuộc vào ba tham số:
Chiều dài cáp: cáp càng dài thì điện trở càng nhiều.
Diện tích mặt cắt cáp: diện tích này càng lớn thì điện trở càng nhỏ.
Các vật liệu được sử dụng và sức đề kháng cụ thể của nó, nói chung, đồng hoặc nhôm. Độ dẫn điện của hai chất là:
Đồng: σ> = 58 * 106 S / m (Siemens pro m) = 58 m / (Ω · mm²)
Nhôm: σ> = 36,59 * 106 S / m = 36,59m / (Ω · mm²)
Cả hai giá trị được tính toán ở 300 K (khoảng 27 ° C). Ở nhiệt độ cao hơn, điện trở của vật liệu tăng và độ dẫn điện giảm.
Tính toán điện trở cáp (Ví dụ)
Điện trở ohmic của cáp mặt trời được tính theo công thức:
R = 1 / σ * l / A (theo đó l là chiều dài cáp và A là diện tích mặt cắt cáp)
Khoảng cách giữa các tấm pin mặt trời và biến tần năng lượng mặt trời là 15 mét. Kết quả là, tổng chiều dài cáp, trong đó dòng điện trực tiếp là 30 mét (cáp đi và đến). Chúng tôi sử dụng cáp năng lượng mặt trời với diện tích mặt cắt cáp 4mm².
Điện trở ohmic là:
R = 1 / (58 m / Ω · mm²) * 30m / 4mm² = 129,3mΩ (Milliohm)
Liệu ta sẽ mất bao nhiêu công suất khi sử dụng?
Mất Công suất P ở điện trở ohmic: P = U * I = R * I2
Chúng tôi có một chuỗi mô-đun với 11 mô-đun (Schott poly 230, 60 mô-đun tế bào 230Wp), công suất trên mỗi chuỗi là 2,53 Wp.
Mất điện nên dưới 1% (2530W * 1% = 25,3W).
Với dòng điện 7,66 Ampe (Impp), điện trở cáp tối đa là:
25,2Wp / (7,66 A) 2 = 0,431Ω
Nếu chúng ta sử dụng đồng làm vật liệu cáp, mặt cắt cáp tối thiểu ở chiều dài cáp 30m là:
A = 1 / (58 m / Ω · mm²) * 30m /0.431Ω> = 1.2mm²
Người ta có thể thấy rằng ở đây, một mặt cắt cáp 1x 2,5mm² là đủ để duy trì tổn thất dưới 1%.
Một số lượng lớn các công cụ có mặt trên internet giúp chọn cáp có kích thước phù hợp để lắp đặt bảng điều khiển năng lượng mặt trời của bạn.
AWG (Chuẩn đo dây cáp của Mỹ)
Chuẩn đo dây cáp của Mỹ (AWG) là một hệ thống đo dây tiêu chuẩn được sử dụng ở Bắc Mỹ cho đường kính của dây.
Số AWG càng lớn, dây càng nhỏ.
Biểu đồ dưới đây cho thấy dung lượng của các kích cỡ thước dây khác nhau và xếp hạng amp trung bình của chúng:
Cách kiểm tra chất lượng cáp mặt trời
Cáp năng lượng mặt trời phải đáp ứng các yêu cầu sau để đủ điều kiện sử dụng trong các ứng dụng PV:
- Thời tiết tốt, ozone và chống tia cực tím: Cáp mặt trời thường được sử dụng ngoài trời và chịu tác động của bức xạ mặt trời trực tiếp và độ ẩm không khí.
- Thích hợp cho phạm vi nhiệt độ lớn (-40 ° C đến 90 ° C).
- Chịu được ứng suất cơ học như nén, căng, uốn và cắt tải.
- Do đó, khả năng chịu mài mòn, do đó hầu hết các vỏ bọc được làm bằng nhựa liên kết ngang bằng cách sử dụng điện tử
- Bằng chứng axit và bazơ
- Độ bền điện môi cao (tùy thuộc vào loại ứng dụng)
- chống cháy và không halogen (cáp không chứa halogen có hành vi được cải thiện trong trường hợp hỏa hoạn)
- Bằng chứng ngắn mạch ngay cả ở nhiệt độ cao.
- Có đường kính ngoài nhỏ (tiết kiệm không gian)
- Gia cố tùy chọn (g., Lưới kim loại) để bảo vệ chống lại mart, động vật gặm nhấm và mối.
- Trong trường hợp bạn là một doanh nghiệp nông nghiệp, Hào Phú khuyên bạn nên chọn các loại cáp có thêm các khả năng chống chịu các hóa chất như amoniac, khí digester, axit oxalic, xút và các loại hóa học nông nghiệp khác.
