Los cables fotovoltaicos son la base del soporte de los equipos eléctricos en los sistemas fotovoltaicos.La cantidad de cables utilizados en los sistemas fotovoltaicos supera la de los sistemas generales de generación de energía y también son uno de los factores importantes que afectan la eficiencia de todo el sistema.
Aunque los cables fotovoltaicos de CC y CA representan alrededor del 2-3% del costo de los sistemas fotovoltaicos distribuidos, la experiencia real ha demostrado que el uso de cables incorrectos puede provocar una pérdida excesiva de la línea en el proyecto, una baja estabilidad del suministro de energía y otros factores que reducen retornos del proyecto.
Por lo tanto, elegir los cables adecuados puede reducir efectivamente la tasa de accidentes del proyecto, mejorar la confiabilidad del suministro de energía y facilitar la construcción, operación y mantenimiento.
Tipos de cables fotovoltaicos
Según el sistema de centrales fotovoltaicas, los cables se pueden dividir en cables de CC y cables de CA.Según los diferentes usos y entornos de uso, se clasifican en:
Los cables de CC se utilizan principalmente para:
Conexión en serie entre componentes;
Conexión en paralelo entre strings y entre strings y cajas de distribución de CC (cajas combinadoras);
Entre cajas de distribución de CC e inversores.
Los cables de CA se utilizan principalmente para:
Conexión entre inversores y transformadores elevadores;
Conexión entre transformadores elevadores y dispositivos de distribución;
Conexión entre dispositivos de distribución y redes eléctricas o usuarios.
Requisitos para cables fotovoltaicos.
Los cables utilizados en la parte de transmisión de CC de bajo voltaje del sistema de generación de energía solar fotovoltaica tienen diferentes requisitos para la conexión de diferentes componentes debido a los diferentes entornos de uso y requisitos técnicos.Los factores generales a considerar son: rendimiento del aislamiento del cable, rendimiento retardante de llama y calor, rendimiento antienvejecimiento y especificaciones de diámetro del cable.Los cables de CC se tienden principalmente al aire libre y deben ser resistentes a la humedad, al sol, al frío y a los rayos UV.Por lo tanto, los cables de CC en sistemas fotovoltaicos distribuidos generalmente eligen cables especiales con certificación fotovoltaica.Este tipo de cable de conexión utiliza una funda aislante de doble capa, que tiene una excelente resistencia a la erosión UV, agua, ozono, ácido y sal, excelente capacidad para todo tipo de clima y resistencia al desgaste.Teniendo en cuenta el conector de CC y la corriente de salida del módulo fotovoltaico, los cables de CC fotovoltaicos comúnmente utilizados son PV1-F1*4mm2, PV1-F1*6mm2, etc.
Los cables de CA se utilizan principalmente desde el lado de CA del inversor hasta la caja combinadora de CA o el gabinete conectado a la red de CA.Para los cables de CA instalados al aire libre, se debe considerar la humedad, el sol, el frío, la protección UV y el tendido a larga distancia.Generalmente se utilizan cables tipo YJV;para cables de CA instalados en interiores, se debe considerar la protección contra incendios y la protección contra ratas y hormigas.
Selección de material de cables
Los cables de CC utilizados en las centrales fotovoltaicas se utilizan principalmente para trabajos al aire libre de larga duración.Debido a las limitaciones de las condiciones de construcción, los conectores se utilizan principalmente para la conexión de cables.Los materiales conductores de cables se pueden dividir en núcleo de cobre y núcleo de aluminio.
Los cables con núcleo de cobre tienen una mejor capacidad antioxidante que el aluminio, una vida útil más larga, una mejor estabilidad, una menor caída de voltaje y una menor pérdida de energía.En la construcción, los núcleos de cobre son más flexibles y el radio de curvatura permitido es pequeño, por lo que es fácil girar y pasar a través de las tuberías.Además, los núcleos de cobre son resistentes a la fatiga y no se rompen fácilmente después de doblarlos repetidamente, por lo que el cableado es conveniente.Al mismo tiempo, los núcleos de cobre tienen una alta resistencia mecánica y pueden soportar grandes tensiones mecánicas, lo que aporta una gran comodidad a la construcción y la colocación, y también crea las condiciones para la construcción mecanizada.
Por el contrario, debido a las propiedades químicas del aluminio, los cables con núcleo de aluminio son propensos a la oxidación (reacción electroquímica) durante la instalación, especialmente a la fluencia, lo que fácilmente puede provocar fallas.
Por lo tanto, aunque el costo de los cables con núcleo de aluminio es bajo, por el bien de la seguridad del proyecto y la operación estable a largo plazo, Rabbit Jun recomienda utilizar cables con núcleo de cobre en proyectos fotovoltaicos.
Cálculo de selección de cable fotovoltaico.
Corriente nominal
El área de la sección transversal de los cables de CC en varias partes del sistema fotovoltaico se determina según los siguientes principios: Los cables de conexión entre módulos de células solares, los cables de conexión entre baterías y los cables de conexión de cargas de CA generalmente se seleccionan con una longitud nominal corriente de 1,25 veces la corriente máxima de trabajo continuo de cada cable;
los cables de conexión entre conjuntos y conjuntos de células solares, y los cables de conexión entre baterías (grupos) e inversores generalmente se seleccionan con una corriente nominal de 1,5 veces la corriente máxima de trabajo continuo de cada cable.
En la actualidad, la selección de la sección transversal del cable se basa principalmente en la relación entre el diámetro del cable y la corriente, y a menudo se ignora la influencia de la temperatura ambiente, la pérdida de voltaje y el método de tendido en la capacidad de carga de corriente de los cables.
En diferentes entornos de uso, la capacidad de carga de corriente del cable y se recomienda seleccionar el diámetro del cable hacia arriba cuando la corriente esté cerca del valor máximo.
El uso incorrecto de cables fotovoltaicos de pequeño diámetro provocó un incendio tras sobrecargarse la corriente
Pérdida de voltaje
La pérdida de voltaje en el sistema fotovoltaico se puede caracterizar como: pérdida de voltaje = corriente * longitud del cable * factor de voltaje.De la fórmula se puede ver que la pérdida de voltaje es proporcional a la longitud del cable.
Por lo tanto, durante la exploración in situ, se debe seguir el principio de mantener el conjunto del inversor y el inversor del punto de conexión a la red lo más cerca posible.
En aplicaciones generales, la pérdida de la línea de CC entre el conjunto fotovoltaico y el inversor no supera el 5% del voltaje de salida del conjunto, y la pérdida de la línea de CA entre el inversor y el punto de conexión a la red no supera el 2% del voltaje de salida del inversor.
En el proceso de aplicación de ingeniería, se puede utilizar la fórmula empírica: △U=(I*L*2)/(r*S)
△U: caída de tensión del cable-V
I: el cable debe soportar el cable-A máximo
L: longitud de tendido de cables-m
S: sección transversal del cable-mm2;
r: conductividad del conductor-m/(Ω*mm2;), r cobre=57, r aluminio=34
Al tender varios cables multipolares en haces, el diseño debe prestar atención a los puntos
En la aplicación real, considerando factores como el método de cableado de los cables y las restricciones de enrutamiento, los cables de los sistemas fotovoltaicos, especialmente los cables de CA, pueden tener múltiples cables multipolares dispuestos en haces.
Por ejemplo, en un sistema trifásico de pequeña capacidad, la línea de salida de CA utiliza cables “una línea de cuatro núcleos” o “una línea de cinco núcleos”;En un sistema trifásico de gran capacidad, la línea de salida de CA utiliza varios cables en paralelo en lugar de cables unipolares de gran diámetro.
Cuando se colocan varios cables multipolares en haces, la capacidad de carga de corriente real de los cables se atenuará en una cierta proporción, y esta situación de atenuación debe considerarse al comienzo del diseño del proyecto.
Métodos de tendido de cables.
El costo de construcción de la ingeniería de cables en proyectos de generación de energía fotovoltaica es generalmente alto y la elección del método de tendido afecta directamente el costo de construcción.
Por lo tanto, una planificación razonable y la selección correcta de los métodos de tendido de cables son eslabones importantes en el trabajo de diseño de cables.
El método de tendido de cables se considera integralmente en función de la situación del proyecto, las condiciones ambientales, las especificaciones del cable, los modelos, la cantidad y otros factores, y se selecciona de acuerdo con los requisitos de operación confiable y fácil mantenimiento y el principio de racionalidad técnica y económica.
El tendido de cables CC en proyectos de generación de energía fotovoltaica incluye principalmente el entierro directo con arena y ladrillos, tendido a través de tuberías, tendido en artesas, tendido en zanjas de cables, tendido en túneles, etc.
El tendido de cables de CA no es muy diferente de los métodos de tendido de los sistemas eléctricos generales.
Los cables de CC se utilizan principalmente entre módulos fotovoltaicos, entre strings y cajas de combinación de CC, y entre cajas de combinación e inversores.
Tienen pequeñas áreas de sección transversal y grandes cantidades.Normalmente, los cables se atan a lo largo de los soportes del módulo o se pasan a través de tuberías.Al realizar la colocación se debe tener en cuenta lo siguiente:
Para conectar cables entre módulos y conectar cables entre cadenas y cajas combinadoras, los soportes del módulo deben usarse como soporte del canal y fijación para el tendido de cables tanto como sea posible, lo que puede reducir el impacto de los factores ambientales hasta cierto punto.
La fuerza del tendido del cable debe ser uniforme y apropiada, y no debe ser demasiado apretada.La diferencia de temperatura entre el día y la noche en los sitios fotovoltaicos es generalmente grande y se debe evitar la expansión y contracción térmica para evitar la rotura del cable.
Los conductores de cables de material fotovoltaico en la superficie del edificio deben tener en cuenta la estética general del edificio.
La posición de tendido debe evitar colocar cables en los bordes afilados de las paredes y soportes para evitar cortar y pulir la capa de aislamiento para causar cortocircuitos, o fuerza de corte para cortar los cables y causar circuitos abiertos.
Al mismo tiempo, se deben tener en cuenta problemas como la caída directa de rayos en las líneas de cable.
Planifique razonablemente la ruta de tendido de cables, reduzca los cruces y combine el tendido tanto como sea posible para reducir la excavación de tierra y el uso de cables durante la construcción del proyecto.
Información sobre el coste del cable fotovoltaico
El precio de los cables de CC fotovoltaicos calificados en el mercado varía actualmente según el área de sección transversal y el volumen de compra.
Además, el coste del cable está relacionado con el diseño de la central.La disposición optimizada de los componentes puede ahorrar el uso de cables de CC.
En términos generales, el coste de los cables fotovoltaicos oscila entre 0,12 y 0,25/W.Si excede demasiado, puede ser necesario comprobar si el diseño es razonable o si se utilizan cables especiales por motivos especiales.
Resumen
Aunque los cables fotovoltaicos son sólo una pequeña parte del sistema fotovoltaico, no es tan fácil como se imagina elegir cables adecuados para garantizar una baja tasa de accidentes del proyecto, mejorar la confiabilidad del suministro de energía y facilitar la construcción, operación y mantenimiento.Espero que la introducción de este artículo pueda brindarle algún apoyo teórico para el diseño y la selección futuros.
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Hora de publicación: 19-jun-2024
