در الفسیستم فتوولتائیک (PV)کابل ها جزء اصلی هستند که انتقال انرژی الکتریکی از پنل خورشیدی به اینورتر ، سیستم ذخیره انرژی یا سیستم توزیع انرژی را تضمین می کند. از آنجا که پانل های خورشیدی در محیط های در فضای باز نصب شده و در معرض هوای شدید مانند خورشید ، باران ، باد و غیره قرار دارند ، بین کابل های خورشیدی و کابل های معمولی تفاوت های قابل توجهی وجود دارد ، که عمدتا از نظر مواد کابل ، دوام ، عملکرد عایق ، محیط کار و غیره منعکس شده است.
در این مقاله نگاهی عمیق به تفاوتهای بین کابل های خورشیدی و کابل های معمولی ، پوشش نیازهای طراحی آنها ، محیط های قابل اجرا ، استانداردهای مشترک و کاربردهای خاص آنها در سیستم های فتوولتائیک خواهد داشت.
1. تعریف ازکابل خورشیدی
کابل خورشیدی یک کابل است که مخصوص سیستم های فتوولتائیک (PV) طراحی شده است. عملکرد اصلی آن اتصال پانل های خورشیدی با اینورترها ، دستگاه های ذخیره انرژی یا سیستم های توزیع انرژی برای انتقال انرژی الکتریکی تولید شده توسط ماژول های فتوولتائیک است. کابل های خورشیدی از خصوصیات خاصی مانند ضد سلطنت ، ضد پیری ، مقاومت در برابر دمای بالا ، مقاومت در برابر آب و مقاومت در برابر خوردگی برخوردار هستند که باعث می شود آنها بتوانند عملکرد و ایمنی عالی را در فضای باز و در شرایط شدید آب و هوایی حفظ کنند.
1.1 ساختار کابل خورشیدی
کابلهای خورشیدی معمولاً از هادی ها ، لایه های عایق و غلافهای بیرونی تشکیل شده اند. قسمت هادی معمولاً از مس (مس) یا آلومینیوم (AL) استفاده می کند ، که در میان آنها هادی های مس خاصیت رسانا بالاتری دارند و بنابراین در سیستم های فتوولتائیک شایع تر هستند. لایه عایق معمولاً از پلی اتیلن متقاطع (XLPE) ، پلی وینیل کلرید (PVC) و سایر مواد استفاده می کند و غلاف بیرونی به طور کلی از پلی اتیلن (PE) و سایر مواد مقاوم در برابر آب و هوا استفاده می کند.
2. تعریف کابل عادی
کابل های معمولی کابل هایی هستند که به طور گسترده برای انتقال نیروهای صنعتی ، تجاری و خانگی استفاده می شوند. عملکرد اصلی آنها انتقال انرژی الکتریکی است. انواع مختلفی از کابل های معمولی از جمله کابل های برق ، کابل های کنترل ، کابل های ارتباطی و غیره وجود دارد که معمولاً در داخل خانه یا در مکانهایی با شرایط محیطی خفیف استفاده می شوند. ساختار کابل های معمولی همچنین شامل هادی ها ، عایق ها و غلاف ها است ، اما استانداردهای طراحی آنها عمدتاً برای استفاده داخلی یا کاربردهای صنعتی عمومی مناسب است و به طور کلی مقاومت به اشعه ماوراء بنفش ، مقاومت در برابر آب و هوا یا مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز کابل های خورشیدی ندارد.
3. تفاوت های اصلی بین کابل های خورشیدی و کابل های معمولی
تفاوتهای مهمی بین کابل های خورشیدی و کابل های معمولی وجود دارد که باعث می شود آنها در محیط کاربرد ، انتخاب مواد و الزامات عملکرد متفاوت باشند.
3.1 مقاومت محیطی
کابل های خورشیدی:کابل های خورشیدی اغلب برای تحمل شرایط سختگیرانه محیطی مورد نیاز هستند. به عنوان مثال ، کابل های موجود در سیستم های فتوولتائیک باید اغلب در محیط های فضای باز مانند دمای بالا ، اشعه ماوراء بنفش ، باران ، باد و ماسه ، مواد شیمیایی (مانند اسپری نمکی) در معرض محیط قرار بگیرند. بنابراین ، لایه بیرونی و لایه عایق کابل های خورشیدی باید از مقاومت در برابر آب و هوا ، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش ، مقاومت در برابر آب و مقاومت در برابر خوردگی برخوردار باشد. معمولاً ، غلاف بیرونی کابلهای خورشیدی از پلی اتیلن ماوراء بنفش (UV) مقاوم در برابر پلی اتیلن (PE) یا سایر مواد برای جلوگیری از پیری اشعه ماوراء بنفش و تخریب مواد ساخته شده است.
کابل های معمولی:کابل های معمولی معمولاً در محیط های داخلی مورد استفاده قرار می گیرند یا مستقیماً در معرض شرایط آب و هوایی شدید قرار نمی گیرند ، بنابراین الزامات مقاومت در برابر محیط زیست نسبتاً کم است. مواد غلاف بیرونی کابلهای معمولی به طور کلی از مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و قابلیت های ضد پیری برخوردار نیستند و فقط ممکن است برای شرایط آب و هوایی خفیف تر مناسب باشد. در صورت نیاز به کابل ها برای استفاده در فضای باز ، حفاظت اضافی لازم است.
3.2 مواد عایق کابل
کابل های خورشیدی:مواد عایق کابلهای خورشیدی نیاز به مقاومت در برابر دمای بالاتر ، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و مقاومت اکسیداسیون قوی تر دارند. از آنجا که پانل های فتوولتائیک ممکن است برای مدت طولانی در معرض نور شدید خورشید قرار بگیرند ، باید عایق کابل ها از موادی ساخته شود که بتواند در برابر درجه حرارت بالا ، اشعه ماوراء بنفش و پیری طولانی مدت مقاومت کند. به عنوان مثال ، مواد عایق معمولاً برای کابل های خورشیدی شامل پلی اتیلن متقاطع (XLPE) ، فلوروپلاستیک (FEP) و پلی وینیل کلرید (PVC) ** هستند. این مواد می توانند برای مدت طولانی در محیط های با درجه حرارت بالا و ماوراء بنفش پایدار باشند.
کابل های معمولی: مواد عایق کابل های معمولی به طور کلی PVC (پلی وینیل کلرید) ، پلی اتیلن (PE) یا لاستیک هستند. این مواد برای استفاده در محیط های خفیف تر مناسب هستند و از مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش نسبتاً ضعیف و مقاومت در برابر پیری برخوردار هستند. بنابراین ، کابل های معمولی برای قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در معرض نور خورشید یا محیط های سخت در فضای باز مناسب نیستند.
سطح ولتاژ 3.3
کابل های خورشیدی:امتیاز ولتاژ کابلهای خورشیدی معمولاً بیشتر است و عمدتاً به ولتاژ طراحی سیستم فتوولتائیک بستگی دارد. کابلهای خورشیدی معمولی برای 600 ولت ، 1000 ولت یا 1500 ولت رتبه بندی می شوند. برای اکثر سیستم های فتوولتائیک مسکونی و تجاری ، سطح ولتاژ 1000 ولت بیشتر است. برای نیروگاه های بزرگ فتوولتائیک ، ممکن است سطح ولتاژ بالاتری مانند 1500 ولت مورد نیاز باشد. این سطح ولتاژ اطمینان حاصل می کند که کابلهای خورشیدی می توانند برای مدت طولانی در سیستم های فتوولتائیک با خیال راحت کار کنند.
کابل های معمولی:سطح ولتاژ کابل های معمولی با توجه به برنامه های مختلف ، معمولاً 300/500 ولت ، 450/750 ولت و غیره متفاوت است ، مناسب برای برنامه های انتقال انرژی خانگی ، صنعتی یا کم ولتاژ. کابل های معمولی معمولاً دارای ولتاژ کمتری نسبت به کابل های خورشیدی هستند و بنابراین نمی توان برای انتقال نیرو در سیستم های فتوولتائیک استفاده کرد.
3.4 انعطاف پذیری و مقاومت در برابر سایش
کابل های خورشیدی:با توجه به تنوع محیط های نصب سیستم فتوولتائیک ، کابلهای خورشیدی معمولاً نیاز به مقاومت مکانیکی بالایی و مقاومت در برابر سایش دارند. کابل ها اغلب باید روی زمین قرار بگیرند یا بین دستگاه های مختلف وصل شوند ، بنابراین استحکام کششی و مقاومت خمش آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. طراحی غلاف بیرونی کابلهای خورشیدی معمولاً نسبتاً قوی است و می تواند در برابر اکستروژن و کشش نیروهای خارجی مقاومت کند.
کابل های معمولی:مقاومت سایش و مقاومت مکانیکی کابل های معمولی معمولاً به اندازه کابل های خورشیدی مناسب نیستند ، به خصوص وقتی در محیط های هوای آزاد استفاده می شوند که ممکن است تحت تأثیر باد ، باران و تأثیر فیزیکی قرار بگیرند. اگر از کابل های معمولی در سیستم های فتوولتائیک استفاده شود ، ممکن است باعث آسیب کابل یا انتقال قدرت ناپایدار شود.
4. استانداردهای مشترک برای کابل های خورشیدی و کابل های معمولی
هم کابل های خورشیدی و هم کابل های معمولی نیاز به رعایت برخی از استانداردهای ایمنی و کیفیت دارند ، اما کابل های خورشیدی برای اطمینان از ثبات و ایمنی آنها در سیستم های فتوولتائیک باید از استانداردهای دقیق تری پیروی کنند.
4.1 استاندارد برای کابل های خورشیدی
IEC 60216٪ 3aاستاندارد برای مقاومت در برابر حرارت کابل ها ، نیاز به کابل ها برای حفظ عملکرد الکتریکی در محیط های درجه حرارت بالا دارد.
IEC 60754٪ 3aالزامات مربوط به انتشار دود و گازهای خورنده از کابل ها را در صورت آتش سوزی مشخص می کند.
UL 4703٪3aاین یک استاندارد آمریکایی است که به طور خاص به طراحی ، عملکرد و روش های آزمایش کابل های فتوولتائیک می پردازد تا اطمینان حاصل شود که از کابلهای فتوولتائیک می توان با خیال راحت در محیط های مختلف استفاده کرد.
صدور گواهینامه TüV: استاندارد صدور گواهینامه اروپا برای کابل های فتوولتائیک ، اطمینان حاصل می کند که کابل ها از مقاومت کافی در برابر آب و هوا و مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش برخوردار هستند.
4.2 استاندارد برای کابل های معمولی
IEC 60227:استاندارد قابل استفاده در کابل های برق عمومی ، که عمدتاً بر روی مواد و الزامات طراحی کابل ها متمرکز شده است.
UL 83:استاندارد آمریکایی که نیازهای ایمنی و آزمایش عملکرد را برای کابل های برق مشخص می کند.
EN 50525:استاندارد اروپایی برای کابل های ولتاژ کم.
5. سناریوهای برنامه کابل های خورشیدی و کابل های معمولی
5.1 کاربرد کابل های خورشیدی
کابلهای خورشیدی به طور گسترده در انواع مختلف سیستم های فتوولتائیک ، از جمله نیروگاه های فتوولتائیک مسکونی ، تجاری و در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار می گیرند. آنها عمدتاً برای اتصال پانل های خورشیدی به اینورترها ، سیستم های ذخیره سازی باتری و شبکه های توزیع برای اطمینان از انتقال ایمن برق استفاده می شوند. از آنجا که سیستم های فتوولتائیک معمولاً در خارج از منزل نصب می شوند ، کابل ها باید در برابر اشعه ماوراء بنفش ، پیری و درجه حرارت بالا مقاوم باشند.
5.2 استفاده از کابل های معمولی
کابل های معمولی به طور گسترده ای برای انتقال نیرو در خانه ها ، ساختمانهای صنعتی و تجاری مورد استفاده قرار می گیرند و اغلب برای سیم کشی نیروگاه داخلی ، خطوط روشنایی ، اتصالات الکتریکی و غیره مورد استفاده قرار می گیرند. کابل های معمولی برای محیط های خفیف مناسب هستند و برای قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در فضای باز یا در آب و هوای سخت مناسب نیستند.