Pemilihan dan desain kabel untuk pembangkit listrik fotovoltaik merupakan salah satu penghubung utama untuk memastikan pengoperasian sistem yang efisien dan aman. Pemilihan kabel yang masuk akal tidak hanya dapat mengurangi kehilangan energi, namun juga memperpanjang masa pakai sistem dan mengurangi biaya pemeliharaan.
Poin-poin penting dalam pemilihan dan desain kabel
Menurut pemilihan tegangan pengenal sistem fotovoltaik:kabel harus memenuhi tegangan pengenal persyaratan sistem fotovoltaik. Misalnya, pada pembangkit listrik fotovoltaik dengan tegangan kerja DC 600V atau lebih tinggi, kabel yang dapat menahan tingkat tegangan yang sesuai harus dipilih.
Mengingat karakteristik beban:Karakteristik beban antara panel fotovoltaik dan inverter perlu diperhitungkan, termasuk arus maksimum, arus hubung singkat, dll., untuk menentukan ukuran penampang dan kapasitas dukung beban kabel. Untuk sistem fotovoltaik rumah tangga, kabel inti aluminium biasanya digunakan untuk mengendalikan biaya, namun kabel inti tembaga lebih disukai untuk eksitasi motor, sumber listrik penting, dan kesempatan lainnya.
Ketahanan cuaca dan kemampuan beradaptasi lingkungan:Kabel luar ruangan harus memiliki fungsi kedap air dan tahan UV, serta ketahanan panas dan ketahanan api yang baik, terutama untuk kabel yang bekerja di lingkungan bersuhu tinggi, seperti kabel yang terkubur di dalam tanah, perhatian khusus harus diberikan pada kinerja pembuangan panasnya.
Tingkat isolasi dan tingkat perlindungan:Tingkat isolasi kabel listrik untuk transmisi arus searah harus memenuhi persyaratan tegangan lebih internal; Tingkat ketahanan dampak tegangan kabel pada sistem komunikasi juga harus memenuhi standar peraturan. Selain itu, dampak metode peletakan kabel terhadap bahan insulasi juga perlu diperhatikan.
Faktor koreksi daya dukung saat ini:Sesuaikan daya dukung kabel saat ini sesuai dengan metode pemasangan yang berbeda (penguburan langsung, penetrasi pipa, dll.), suhu lingkungan, dan faktor lainnya. Misalnya, dalam kondisi suhu yang lebih tinggi, daya dukung kabel saat ini akan berkurang, sehingga perlu ada margin saat memilih.
Kontrol kehilangan saluran dan penurunan tegangan:Untuk memastikan efisiensi sistem, kehilangan saluran kabel DC fotovoltaik umumnya tidak boleh melebihi 2%, sedangkan penurunan tegangan kabel samping DC biasanya perlu dikontrol antara 1% dan 2%.
Pemilihan jenis kabel:Ada persyaratan berbeda untuk jenis kabel dalam skenario aplikasi berbeda. Misalnya, untuk peralatan listrik bergerak atau situasi dengan persyaratan keandalan khusus, disarankan untuk menggunakan kabel inti tembaga.
Kepatuhan standar industri:Pemilihan kabel juga harus mengacu pada standar nasional yang relevan, seperti GB50217-2007 "Code for Design of Cables in Power Engineering", serta standar yang diterbitkan oleh International Electrotechnical Commission (IEC), untuk memastikan bahwa pemilihan tersebut mematuhi spesifikasi teknis terkini.
Prinsip panduan
1. Lingkungan aplikasi
Penting untuk menentukan kondisi lingkungan spesifik di mana kabel akan dipasang. Jika digunakan di dalam ruangan, pilih kabel standar yang tidak memerlukan lapisan pelindung tambahan; Dan kabel luar ruangan perlu mempertimbangkan faktor-faktor seperti perlindungan UV, kedap air, dan tahan dingin. Selain itu, perlu dilakukan evaluasi apakah terdapat suhu tinggi, suhu rendah, bahan kimia, noda oli, atau kondisi keras lainnya di sekitar, yang dapat mempengaruhi pemilihan kabel.
2. Tingkat tegangan
Menentukan tegangan maksimum yang perlu ditahan oleh kabel merupakan langkah penting. Tegangan pengenal kabel harus lebih tinggi atau sama dengan tegangan operasi aktual sistem untuk memastikan keamanan dan keandalan. Misalnya, dalam sistem fotovoltaik, tegangan operasi pada sisi DC biasanya 600V atau lebih tinggi, sehingga kabel dengan level tegangan yang sesuai harus dipilih.
3. Beban saat ini
Penting untuk menentukan luas penampang kabel berdasarkan arus maksimum yang perlu disalurkan. Berdasarkan rumus perhitungan, satu fasa I=P/(U × cos Φ), tiga fasa I=P/(√ 3 × U × cos Φ), dengan P adalah daya ( W), U adalah tegangan (V), dan cos Φ adalah faktor daya (biasanya diambil sebagai 0.8). Untuk skenario aplikasi tertentu, seperti pembangkit listrik fotovoltaik, arus keluaran komponen dan arus keluaran maksimum inverter juga perlu dipertimbangkan.
4. Jenis kabel
Instalasi tetap: Cocok untuk sebagian besar situasi perkabelan di gedung, yang umum digunakan termasuk kabel berinsulasi polietilen ikatan silang (XLPE), kabel berinsulasi polivinil klorida (PVC), dll.
Pemasangan bergerak: Ketika kabel perlu sering ditekuk atau digetarkan, seperti di dalam peralatan mekanis, kabel berinsulasi karet atau kabel berinsulasi karet silikon harus dipilih karena memiliki fleksibilitas dan ketahanan aus yang lebih baik.
5. Bahan isolasi
Pilihan bahan isolasi tergantung pada skenario penggunaan spesifik. Misalnya, insulasi XLPE cocok untuk lingkungan bersuhu tinggi dan bertegangan tinggi, sedangkan insulasi PVC lebih cocok untuk digunakan di lingkungan umum.
6. Bahan selubung
Bahan sarungnya juga harus sesuai dengan lingkungan penggunaan. Bahan selubung yang umum termasuk selubung PVC, selubung PE, selubung karet, dll. Untuk situasi dengan persyaratan khusus seperti tahan minyak, tahan asam dan alkali, tahan dingin, tahan panas, dll., kabel khusus yang sesuai harus dipilih.
7. Bahan konduktor
Bahan konduktor terutama dibagi menjadi dua jenis: tembaga dan aluminium. Tembaga memiliki konduktivitas yang lebih baik daripada aluminium, namun biayanya lebih tinggi; Kabel konduktor aluminium lebih ringan dan biaya lebih rendah, tetapi kabel inti tembaga memiliki daya dukung arus yang lebih tinggi dan kinerja pembuangan panas yang lebih baik pada luas penampang yang sama.
8. Kinerja tahan api dan tahan api
Di lingkungan spesifik tertentu, seperti di dalam gedung, mungkin perlu menggunakan kabel dengan sifat tahan api atau tahan api untuk meningkatkan keselamatan.
9. Ekonomi
Terakhir, selain memenuhi semua standar teknis dan keselamatan, efektivitas biaya kabel juga perlu dipertimbangkan. Artinya tidak hanya mempertimbangkan harga pembelian awal, tetapi juga biaya pemeliharaan jangka panjang dan potensi biaya lainnya.
10. Standar dan spesifikasi
Sangat penting untuk mematuhi standar dan spesifikasi nasional dan industri yang relevan, seperti GB/T, IEC, ASTM, dll. Standar ini memberikan persyaratan khusus untuk desain kabel, manufaktur, pengujian, dan aspek lainnya, untuk memastikan konsistensi dan keandalan produk. kualitas.
Contoh
Dengan asumsi kita perlu merancang skema kabel untuk pembangkit listrik fotovoltaik berbasis darat yang besar, lihat langkah-langkah spesifik berikut:
Pemilihan kabel DC
Komponen ke kotak penggabung: Untuk kabel DC antara modul fotovoltaik dan kotak penggabung, mengingat intensitas arus yang tinggi, kabel spesifikasi PV1-F dipilih 1 * 6mm ². Kabel jenis ini memiliki kekuatan mekanik dan kinerja kelistrikan yang baik, serta cocok untuk paparan jangka panjang terhadap kondisi lingkungan luar.
Dari kotak penggabung ke inverter: Jarak ini relatif pendek, tetapi jika arusnya tinggi, diperlukan kabel dengan luas penampang yang lebih besar, seperti PV1-F 1 * 10mm ² atau ukuran lebih besar. Pada saat yang sama, masalah penurunan tekanan juga harus dipertimbangkan untuk memastikan tidak melebihi batas persentase yang ditentukan.
Pemilihan kabel komunikasi
Keluaran inverter ke trafo: Bagian kabel ini terutama bertanggung jawab untuk mentransmisikan daya AC yang dikonversi, sehingga perlu dipertimbangkan apakah daya dukung arusnya cukup untuk mengatasi keluaran daya puncak. Umumnya, kabel lapis baja tiga inti atau multi-inti digunakan, dan bahannya harus dipilih sebagai inti tembaga atau aluminium sesuai dengan situasi aktual.
Penanganan kasus khusus
Penerapan modul fotovoltaik dua sisi: Dengan meningkatnya penggunaan modul fotovoltaik dua sisi, pemilihan kabel juga perlu mempertimbangkan kenaikan arus tambahan yang disebabkan oleh penguatan balik. IEC 61215: Pada tahun 2021, diperkenalkan radiasi surya papan nama dua sisi (BNPI) dan radiasi matahari keandalan dua sisi (BSI), yang membantu mengevaluasi status kerja komponen dua sisi dengan lebih baik dan menyesuaikan pemilihan kabel.
Bagaimana cara menghindari kehilangan saluran kabel dan penurunan tegangan?
Metode teknis:
1. Pilih spesifikasi kabel secara wajar
Pilih penampang kawat berdasarkan arus beban: untuk jarak pendek, batasi penampang kawat berdasarkan kondisi pemanasan (daya dukung arus aman), dan untuk jarak jauh, pilih penampang kawat berdasarkan kondisi kehilangan tegangan pada dasar daya dukung arus yang aman untuk memastikan bahwa tegangan operasi pada titik beban berada dalam kisaran yang memenuhi syarat. Misalnya, ketika menghitung daya 50kW dan panjang saluran 300 meter, jika menggunakan kabel inti tembaga 25mm², penurunan tegangan satu fasa adalah 20V, dan total penurunan tegangan antara dua fasa mencapai 40V, menyebabkan tegangan terminal menjadi turunkan ke 360V; Setelah menggunakan kabel dengan inti tembaga 35 milimeter persegi atau inti aluminium 50 milimeter persegi, tegangan terminal dipertahankan masing-masing sekitar 370V dan 366V, sehingga memenuhi persyaratan untuk pengoperasian normal peralatan.
Pertimbangkan dampak faktor lingkungan: Ketika suhu sekitar naik, resistansi kabel meningkat, dan penurunan tegangan juga meningkat. Oleh karena itu, penggunaan kabel di lingkungan bersuhu tinggi harus dihindari, dan untuk peralatan yang beroperasi terus menerus dalam jangka waktu lama, disarankan untuk menggunakan kabel dengan spesifikasi lebih besar untuk memastikan pengoperasian yang stabil di bawah fluktuasi tegangan.
2. Optimalkan desain dan peletakan garis
Memperpendek jarak catu daya: Tentukan posisi optimal pusat beban untuk mengurangi atau menghindari fenomena melebihi radius catu daya. Persyaratan umum untuk radius pasokan listrik pada jaringan listrik pedesaan adalah bahwa saluran 400V tidak boleh melebihi kisaran tertentu, yang secara efektif mengurangi tingkat kehilangan saluran.
Memperbaiki jalur sirkuit: Dengan memasang jalur transmisi dan distribusi baru atau merenovasi jalur yang ada, dengan mempertimbangkan efektivitas biaya, meningkatkan penampang kabel secara tepat, dan memilih bahan yang sesuai seperti konduktor hemat energi baru, resistivitas listrik yang lebih rendah, dan konduktivitas yang lebih baik dapat dicapai.
Perencanaan titik balik yang masuk akal: Kabel listrik memiliki persyaratan yang ketat untuk radius putar. Selama proses konstruksi, upaya harus dilakukan untuk meminimalkan torsi pada kabel, dan pembengkokan alami harus dipertahankan pada putaran kabel dan bagian yang dipesan untuk mencegah kerusakan mekanis internal.
3. Meningkatkan efisiensi sistem
Meningkatkan faktor daya: Memasang perangkat kompensasi daya reaktif di kedua ujung saluran, seperti bank kapasitor paralel, dapat meningkatkan faktor daya, mengurangi daya reaktif induktif, dan dengan demikian menurunkan nilai arus dalam saluran, yang membantu mengurangi kerugian saluran.
Menyesuaikan keseimbangan beban tiga fasa: Menyeimbangkan beban tiga fasa dengan lebih baik adalah salah satu langkah paling ekonomis dan efektif untuk mengurangi kerugian. Dengan mendistribusikan pengguna satu fasa secara merata ke fasa A, B, dan C untuk mengurangi arus pada saluran netral, tujuan mengurangi kehilangan saluran dapat tercapai.
4. Memperkuat pengelolaan dan pemantauan harian
Inspeksi dan pemeliharaan rutin: Membangun sistem manajemen yang komprehensif, melakukan inspeksi di area di mana masalah mungkin terjadi, segera mengidentifikasi dan mengatasi potensi bahaya seperti penuaan insulasi, sambungan yang buruk, dll., untuk mencegahnya berkembang menjadi kegagalan yang serius.
Menggunakan sarana teknologi canggih: mengadopsi alat pemantauan online canggih seperti teknologi pemantauan sirkulasi selubung luar, teknologi pengukuran suhu serat optik online, dan teknologi deteksi pelepasan sebagian, untuk memperkuat pemantauan status pengoperasian kabel secara real-time, peringatan dini cacat, dan mencegah listrik kecelakaan padam.