Cáp và dây điện được coi là động mạch và tĩnh mạch của bất kỳ hệ thống điện mặt trời nào.
Phần lớn, điện năng được tạo ra bởi các tấm pin mặt trời PV được sử dụng ở một nơi khác. Cần phải có cáp và dây điện mặt trời để vận chuyển lượng điện này.
Sự khác biệt giữa cáp và dây điện là gì?
Các thuật ngữ dây và cáp thường bị nhầm lẫn, nhưng trên thực tế, có một sự khác biệt lớn giữa hai loại này
Dây điện năng lượng mặt trời là một dây dẫn đơn, trong khi cáp năng lượng mặt trời là một nhóm gồm hai hoặc nhiều dây dẫn bên trong một lớp vỏ cách điện. Dây là một thành phần trong dây cáp.
Dây điện
Dây dẫn là một dây dẫn đơn (thường được làm bằng đồng hoặc nhôm, cả hai đều có tính dẫn điện, dễ uốn và độ dẻo rất tốt). Có hai dạng dây:
Dây đơn hoặc dây rắn
Dây đơn hoặc dây rắn là dây dẫn đơn, được để trần hoặc cách điện bằng vỏ bọc bảo vệ.
Nó được sử dụng trong các ứng dụng tĩnh, chẳng hạn như các ứng dụng trong nhà như hệ thống dây điện, được trát bên trong
Dây rắn rẻ hơn và có đường kính nhỏ gọn hơn cho cùng khả năng mang dòng điện như dây bện. Tuy nhiên, chúng chỉ có sẵn trong các đồng hồ đo nhỏ
Dây bện
Dây bện bao gồm nhiều sợi dây mỏng xoắn lại với nhau để tạo thành một lõi dây duy nhất.
Chúng thích hợp cho các ứng dụng có chuyển động thường xuyên hoặc thậm chí là rung (ví dụ: ứng dụng robot hoặc xe cộ).
Dây bện dễ định tuyến hơn, nhưng chúng có đường kính lớn hơn để có cùng khả năng truyền tải như dây rắn và cũng đắt hơn.
Cáp
Cáp bao gồm hai hoặc nhiều dây cách điện được bọc lại với nhau trong một lớp vỏ
Một sợi cáp có thể chứa bất kỳ số lượng (nhiều hơn một) ruột dẫn và thay đổi về đường kính ngoài của nó tùy thuộc vào số lượng ruột dẫn. Các loại cáp được phân loại theo số lượng dây và khổ của chúng.
Sự phân biệt được thực hiện giữa cáp pin năng lượng mặt trời (hoặc dây), cáp chính DC năng lượng mặt trời và cáp kết nối AC năng lượng mặt trời.
Cáp năng lượng mặt trời DC
Có hai loại cáp DC solar:
Cáp mô-đun hoặc cáp chuỗi.
Các loại cáp này thường được tích hợp vào các tấm pin mặt trời PV và được trang bị các đầu nối phù hợp để kết nối với nhau.
Cáp chính DC
Được sử dụng để kết nối cáp dương và cáp âm từ dây đến hộp kết nối máy phát điện (hoặc trực tiếp với bộ biến tần năng lượng mặt trời).
Tùy thuộc vào công suất đầu ra của các tấm pin, cáp PV có mặt cắt ngang 2,5mm², 4mm² và 6mm² thường được sử dụng.
Cáp DC được sử dụng ngoài trời. Để đảm bảo sự cố chạm đất và ngắn mạch, cáp dương và cáp âm không được đặt cùng nhau trong cùng một cáp.
Cáp một dây với lớp cách điện kép đã được chứng minh là một giải pháp thiết thực và mang lại độ tin cậy cao.
Cáp DC giữa các mô-đun cũng như giữa hộp kết nối máy phát điện và inverter năng lượng mặt trời là cáp hai lõi, dây dẫn dòng điện thường là dây màu đỏ sống và dây màu xanh âm, cả hai thường được bao quanh bởi một lớp cách điện.
Có ba loại thiết kế để kết nối dây PV với bộ biến tần:
- Hệ thống chuỗi nút
- Hệ thống PV với Hộp kết hợp DC
- Kết nối trực tiếp
Cáp kết nối AC
Cáp kết nối AC liên kết biến tần năng lượng mặt trời với lưới điện thông qua thiết bị bảo vệ.
Trong trường hợp biến tần ba pha, đấu nối vào lưới điện hạ áp được thực hiện bằng cáp xoay chiều năm lõi (ba dây dẫn điện cho ba pha mang dòng điện, một dây trung tính mang dòng điện ra khỏi thiết bị và dây nối đất (dây an toàn) nối vỏ của thiết bị với đất).
Hệ thống với bộ biến tần một pha yêu cầu cáp ba lõi (Một dây sống, một dây trung tính và dây nối đất).
Các quy tắc và quy định quốc gia cần phải được tuân thủ.
Định kích thước chính xác các dây và cáp trong hệ thống năng lượng mặt trời
Điều cần thiết là sử dụng đúng kích thước cáp năng lượng mặt trời khi kết nối các thành phần khác nhau của hệ thống điện mặt trời.
Định kích thước chính xác của cáp đảm bảo rằng thực tế không có hiện tượng quá nhiệt và mất rất ít năng lượng.
Sử dụng cáp không đủ kích thước tiềm ẩn nguy cơ gây hỏa hoạn do quá nhiệt
Các yếu tố xác định kích thước dây năng lượng mặt trời
Các kích thước của dây được sử dụng phụ thuộc vào:
- Công suất tạo ra của pin năng lượng mặt trời (dòng điện tạo ra lớn hơn, kích thước lớn hơn)
- Các khoảng cách của hệ thống pin mặt trời để tải (lớn hơn khoảng cách, lớn hơn kích thước)
Tiết diện cáp nào phù hợp với cáp chính DC?
Trong trường hợp kết nối nối tiếp các tấm pin PV (tình huống điển hình), các bộ biến tần phải được lắp càng gần bộ đếm nguồn cấp vào (hầm) càng tốt vì tổn hao do chiều dài của cáp năng lượng mặt trời nằm ở phía AC cao hơn như ở phía DC.
Dòng điện một chiều được tạo ra từ các tấm pin phải đạt được càng xa càng tốt mà không bị tổn thất đối với biến tần năng lượng mặt trời. Suy hao là không thể đạt được vì mỗi cáp có điện trở suy hao ở nhiệt độ môi trường.
Mặt cắt cáp của cáp chính DC phải dày như thế nào để giảm suy hao ở mức hợp lý, sẽ được giải thích trong đoạn sau.
Người ta thiết kế cáp chính DC sao cho tổn hao của nó nhỏ hơn 1% công suất đỉnh của máy phát PV.
Mỗi cáp có một điện trở. Điện áp rơi ở điện trở này tuân theo định luật Ôm U = R * I (theo đó U là hiệu điện thế, R là điện trở và I là cường độ dòng điện).
Điện trở R của cáp phụ thuộc vào ba thông số:
- Các chiều dài cáp: càng dài cáp, càng có nhiều cuộc kháng chiến là.
- Các cáp diện tích mặt cắt ngang: lớn hơn lĩnh vực này, càng nhỏ thì sức đề kháng là.
- Các vật liệu sử dụng và khả năng chống cụ thể của nó, nói chung, đồng hoặc Aluminum.The dẫn của hai chất là:
- Đồng : σ> = 58 * 10 6 S/m (Siemens pro m) = 58 m / (Ω · mm²)
- Nhôm : σ> = 36,59 * 10 6 S/m = 36,59m / (Ω · mm²)
Cả hai giá trị đều được tính ở 300K (khoảng 27°C). Ở nhiệt độ cao hơn, điện trở của vật liệu tăng lên và độ dẫn điện giảm.
Tính toán điện trở của cáp (Ví dụ)
Điện trở ohmic của cáp năng lượng 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 ngang của cáp)
Các khoảng cách giữa các tấm pin mặt trời và năng lượng mặt trời biến tần là 15 mét. Kết quả là, tổng chiều dài cáp, trong đó dòng điện một chiều chạy qua là 30 mét (cáp đi và cáp đến). Chúng tôi sử dụng cáp năng lượng mặt trời với diện tích tiết diện cáp 4mm².
Điện trở ohmic là:
R = 1 / (58 m / Ω · mm²) * 30m / 4mm² = 129,3mΩ (Milliohm)
Suy hao trong cáp này là bao nhiêu?
Tổn thất công suất P ở điện trở ohmic: P = U * I = R * I 2
Chúng tôi có một chuỗi mô-đun với 11 mô-đun (Schott poly 230, mô-đun 60 cell 230Wp), công suất mỗi chuỗi là 2,53 Wp.
Các tổn thất điện năng nên được ít hơn 1% (2530W * 1% = 25,3W).
Tại dòng điện 7,66 Ampe (I mpp ), điện trở tối đa của cáp là:
25,2Wp / (7,66 A) 2 = 0,431Ω
Nếu chúng tôi sử dụng đồng làm vật liệu cáp, tiết diện cáp tối thiểu ở chiều dài cáp 30m là:
A = 1 / (58 m / Ω · mm²) * 30m /0.431Ω> = 1.2mm²
Có thể thấy rằng ở đây, tiết diện cáp 1x 2,5mm² là đủ để duy trì mức suy hao dưới 1%.
Một số lượng lớn các công cụ hiện có trên internet giúp chọn cáp có kích thước phù hợp để lắp đặt bảng điều khiển năng lượng mặt trời của bạn.
AWG (Máy đo dây của Mỹ)
American Wire Gauge (AWG) là một hệ thống đo dây tiêu chuẩn được sử dụng ở Bắc Mỹ cho đường kính của dây.
Số AWG càng lớn thì dây càng nhỏ.
Các biểu đồ dưới đây cho thấy khả năng có kích thước đo dây khác nhau và đánh giá amp trung bình của họ:
Cách kiểm tra chất lượng của cáp năng lượng mặt trời
Cáp điện 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, ôzôn và khả năng chống tia cực tím: Cáp năng lượng mặt trời thường được sử dụng ngoài trời và chịu bức xạ mặt trời trực tiếp và độ ẩm không khí.
- Thích hợp với phạm vi nhiệt độ lớn (-40°C đến 90°C).
- Chịu được ứng suất cơ học như tải trọng nén, căng, uốn và cắt.
- Chống mài mòn, do đó hầu hết các vỏ bọc được làm bằng nhựa liên kết ngang bằng cách sử dụng một điện tử
- Không bị ăn mòn bởi axit và bazơ
- Độ bền điện môi cao (tùy thuộc vào loại ứng dụng)
- Chống cháy và không chứa halogen (cáp không chứa halogen có khả năng cải thiện hành vi trong trường hợp hỏa hoạn)
- Chống đoản mạch ngay cả ở nhiệt độ cao.
- Có đường kính bên ngoài nhỏ (tiết kiệm không gian)
- Gia cố tùy chọn (g., Lưới kim loại) để bảo vệ khỏi marten, chuột bọ và mối mọt.
- Trong trường hợp của các doanh nghiệp nông nghiệp, một khả năng kháng bổ sung đối với amoniac, khí phân hủy, axit oxalic, xút ăn da và các phương tiện hóa học khác.
