در سیستم های تولید برق فتوولتائیک (PV) ، کابلهای خورشیدی و هادی های خورشیدی مؤلفه های حیاتی هستند که با ایمن و کارآمد انتقال جریان تولید شده توسط پانل های خورشیدی به اینورترها و سایر تجهیزات مسئول هستند. سطح ولتاژ یک عامل اصلی در
طراحی و انتخاب ، که به طور مستقیم با ایمنی ، کارآیی و پایداری بلند مدت سیستم مرتبط است. درک سطح ولتاژ کابلهای خورشیدی برای انتخاب صحیح کابل های مناسب و اطمینان از عملکرد ایمن سیستم های فتوولتائیک ضروری است.
در این مقاله به بررسی سطح ولتاژکابل های خورشیدیو هادی های خورشیدی با جزئیات ، نقش آنها را در سیستم های فتوولتائیک توضیح می دهند و در مورد انتخاب و تأثیر سطح ولتاژ بحث می کنند.
1. سطح ولتاژکابل های خورشیدی
کابل های خورشیدی کابل هایی هستند که به طور خاص برای سیستم های تولید انرژی فتوولتائیک طراحی شده اند ، با مقاومت در برابر آب و هوا ، مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش. با توجه به محیط های مختلف کار و نیازهای سیستم فتوولتائیک ، سطح ولتاژ کابلهای خورشیدی به طور کلی به کابل های ولتاژ کم و ولتاژ متوسط تقسیم می شوند. درک این سطح ولتاژ برای انتخاب کابل های مناسب ضروری است.
1. کابل ولتاژ کم (LV)
کابلهای ولتاژ کم معمولاً برای مدارهای مستقیم جریان (DC) در سیستم های خورشیدی استفاده می شوند و ولتاژ عملیاتی آنها به طور کلی از 1000 ولت تجاوز نمی کند. بیشتر سیستم های تولید انرژی خورشیدی مسکونی و تجاری از کابلهای ولتاژ کم استفاده می کنند. ولتاژ معمولی دارای کابلهای خورشیدی ولتاژ کم 600/1000 ولت است ، به این معنی که کابل ها می توانند با خیال راحت در 600 ولت کار کنند و می توانند برای مدت زمان کوتاه ولتاژ اضافه بار 1000 ولت را تحمل کنند.
برنامه های مشترک:
سیستم های فتوولتائیک مسکونی
سیستم های فتوولتائیک تجاری کوچک
مدارهای DC متصل به اینورترها
کابل های ولتاژ کم رایج ترین نوع کابل های خورشیدی هستند و می توانند نیازهای اکثر سیستم های خورشیدی را برآورده کنند. آنها برای بیشتر پانل های خورشیدی و سیستم های اینورتر مناسب هستند ، می توانند در برابر دمای بالا و اشعه ماوراء بنفش مقاومت کنند و در برابر رطوبت و خوردگی مقاومت خوبی داشته باشند.
2 کابل ولتاژ متوسط (MV)
کابلهای ولتاژ متوسط عمدتاً در سیستم های تولید برق فتوولتائیک بزرگ یا نیروگاه های فتوولتائیک برای انتقال نیرو از آرایه های فتوولتائیک متعدد به اینورترها یا سیستم های توزیع استفاده می شوند. ولتاژ امتیاز کابلهای ولتاژ متوسط معمولاً بین 3 کیلو ولت و 36 کیلو ولت است و در برخی از کاربردهای خاص ، سطح ولتاژ می تواند بالاتر باشد.
برنامه های مشترک:
انتقال قدرت داخلی در نیروگاه های فتوولتائیک
سیستم های بزرگ فتوولتائیک تجاری یا صنعتی
انتقال برق بین سیستم های تولید برق فتوولتائیک و شبکه
کابل های ولتاژ متوسط می توانند قابلیت انتقال انرژی بالاتری را ارائه دهند و برای پروژه های تولید انرژی فتوولتائیک در مقیاس بزرگ مناسب هستند. این کابل ها نه تنها از ظرفیت حمل ولتاژ بالاتری برخوردار هستند بلکه نیاز به عایق بندی قوی تر و مقاومت در برابر قوس دارند.
کابل ولتاژ بالا (HV)
کابل های ولتاژ بالا به طور کلی برای انتقال انرژی از راه دور بین سیستم های تولید انرژی فتوولتائیک فوق العاده بزرگ و شبکه های برق مورد استفاده قرار می گیرند. از آنجا که کابل های ولتاژ بالا نیاز به مقاومت در برابر جریان ها و ولتاژهای بالاتر دارند ، مواد عایق و الزامات طراحی آنها دقیق تر است. کابل های ولتاژ بالا معمولی با بیش از 36 کیلو ولت رتبه بندی می شوند و برای انتقال نیرو تولید شده توسط نیروگاه ها به شبکه برق استفاده می شوند.
برنامه های مشترک:
اتصال بین سیستم های تولید برق فتوولتائیک و شبکه اصلی برق
انتقال قدرت از راه دور از نیروگاه های فوق العاده بزرگ فتوولتائیک
استفاده از کابل های ولتاژ بالا پیچیده تر است و عمدتاً در سناریوهایی که نیاز به انتقال انرژی در مقیاس بزرگ دارند استفاده می شود.
2. الزامات ولتاژ برایکابل های خورشیدیو هادی های خورشیدی
کابل های خورشیدی و هادی های خورشیدی رسانه مهمی برای انتقال انرژی هستند. سطح ولتاژ طراحی آنها نه تنها حداکثر ولتاژ آنها را می تواند مقاومت کند ، بلکه با عملکرد عایق ، هدایت و قابلیت اطمینان کلی آنها نیز ارتباط نزدیکی دارد.
1. سطح ولتاژ کابلهای خورشیدی
سطح ولتاژ کابلهای خورشیدی به دامنه ولتاژ عملیاتی اشاره دارد که کابل می تواند در برابر آن مقاومت کند. بیشتر کابل های خورشیدی در سیستم های فتوولتائیک از کابلهای ولتاژ کم (600/1000 ولت) استفاده می کنند ، که می توانند به طور موثری نوسانات ولتاژ جریان را در کار روزانه منتقل کنند. به خصوص در تاسیسات مسکونی و تجاری ، کابل های ولتاژ کم بیشتر نیازهای برق را برآورده می کنند.
به عنوان مثال:
یک کابل خورشیدی که مطابق با استاندارد IEC 6 {1}} 216 است ، معمولاً با ولتاژ دارای امتیاز 0.6/1kV مشخص می شود ، نشان می دهد که کابل برای محیط های ولتاژ بین 600 ولت و 1000 ولت مناسب است.
ماده عایق کابلهای خورشیدی معمولاً XLPE (پلی اتیلن متقاطع) یا PVC (پلی وینیل کلرید) است که دارای خواص عایق الکتریکی عالی و مقاومت در برابر دمای بالا است.
2. الزامات ولتاژ برای هادی های خورشیدی
هادی های خورشیدی بخشی از کابل خورشیدی هستند و نیازهای ولتاژ آنها معمولاً برابر با کابل است. هنگام انتخاب هادی های خورشیدی ، علاوه بر سطح ولتاژ ، سطح مقطع ، هدایت و مقاومت محیطی هادی ها باید در نظر گرفته شود. هادی های خورشیدی معمولاً برای سری و اتصالات موازی پانل های فتوولتائیک استفاده می شوند ، بنابراین سطح ولتاژ آنها باید با ولتاژ کل سیستم فتوولتائیک مطابقت داشته باشد.
3. انتخاب ولتاژ دارای امتیاز
هنگام انتخاب سطح ولتاژ مناسب ، عوامل زیر را باید در نظر گرفت:
ولتاژ دارای پانل های فتوولتائیک:پانل های فتوولتائیک معمولاً در محدوده ولتاژ پایین تر ، به ویژه در سیستم های فتوولتائیک با ولتاژ کم کار می کنند. بنابراین ، سطح ولتاژ کابل انتخاب شده نباید از ولتاژ دارای امتیاز پانل تجاوز کند.
محدوده ولتاژ اینورتر:ولتاژ رتبه بندی اینورتر باید با خروجی ولتاژ توسط پانل مطابقت داشته باشد تا اطمینان حاصل شود که سیستم فتوولتائیک می تواند به طور پایدار و کارآمد کار کند.
محیط کار و شرایط آب و هوایی:کابل های خورشیدی در تمام طول سال در معرض محیط های فضای باز قرار می گیرند و نیاز به مقاومت در برابر شرایط سخت مانند اشعه ماوراء بنفش ، رطوبت و تغییر دما دارند. بنابراین ، سطح عایق کابل باید با این چالش های زیست محیطی سازگار باشد.
3. مواد عایق و سطح ولتاژ کابل ها و هادی های خورشیدی
مواد عایق عوامل اصلی در تعیین سطح ولتاژ و عملکرد ایمنی کابل های خورشیدی هستند. ماده عایق کابل های خورشیدی نه تنها باید عملکرد عایق الکتریکی کافی داشته باشد ، بلکه ویژگی های مقاومت در برابر دمای بالا ، مقاومت ماوراء بنفش و مقاومت در برابر آب و هوا برای سازگاری با محیط های مختلف خارجی که ممکن است در سیستم های خورشیدی با آن روبرو شوند ، دارند.
پلی اتیلن متقاطع (XLPE)
پلی اتیلن متقاطع در حال حاضر رایج ترین ماده عایق برای کابل های خورشیدی است. این مقاومت در برابر درجه حرارت بالا ، تجزیه ولتاژ و اشعه ماوراء بنفش مقاومت بسیار خوبی دارد و می تواند در یک محدوده دمای گسترده کار کند ، و سازگار با محیطی است که پانل ها و کابل های فتوولتائیک برای مدت طولانی در معرض نور خورشید قرار دارند.
پلی وینیل کلرید (PVC)
پلی وینیل کلرید یکی دیگر از مواد عایق رایج است. اگرچه مقاومت در برابر دمای بالا به اندازه پلی اتیلن متقاطع مناسب نیست ، اما هنوز هم در اکثر سیستم های فتوولتائیک با ولتاژ کم عملکرد عایق کافی دارد. کابل های PVC به طور کلی اقتصادی تر و مناسب برای سیستم های فتوولتائیک تجاری مسکونی یا کوچک هستند.
مواد لاستیکی
در برخی از کاربردهای خاص ، مانند جایی که کابل های انعطاف پذیر مورد نیاز هستند ، ممکن است از مواد لاستیکی به عنوان مواد عایق برای کابل های خورشیدی استفاده شود. کابل های لاستیکی دارای خواص مکانیکی عالی و مقاومت در برابر اشک هستند و برای محیط های نصب که نیاز به خم انعطاف پذیر دارند مناسب هستند.