Photovoltaikkabel sind die Grundlage für die Unterstützung elektrischer Geräte in Photovoltaikanlagen.Die Anzahl der in Photovoltaikanlagen verwendeten Kabel übersteigt die von allgemeinen Stromerzeugungssystemen und sie sind auch einer der wichtigen Faktoren, die die Effizienz des gesamten Systems beeinflussen.
Obwohl Photovoltaik-Gleichstrom- und Wechselstromkabel etwa 2–3 % der Kosten verteilter Photovoltaiksysteme ausmachen, zeigt die tatsächliche Erfahrung, dass die Verwendung falscher Kabel zu übermäßigen Leitungsverlusten im Projekt, geringer Stabilität der Stromversorgung und anderen Faktoren führen kann, die die Kosten verringern Projekt kehrt zurück.
Daher kann die Wahl der richtigen Kabel die Unfallrate des Projekts wirksam reduzieren, die Zuverlässigkeit der Stromversorgung verbessern und Bau, Betrieb und Wartung erleichtern.
Arten von Photovoltaikkabeln
Nach der Systematik der Photovoltaik-Kraftwerke können Kabel in Gleichstromkabel und Wechselstromkabel unterteilt werden.Je nach Verwendungszweck und Nutzungsumgebung werden sie wie folgt klassifiziert:
DC-Kabel werden hauptsächlich verwendet für:
Reihenschaltung zwischen Komponenten;
Parallelschaltung zwischen Strings und zwischen Strings und DC-Verteilerkästen (Combiner-Boxen);
Zwischen DC-Verteilerkästen und Wechselrichtern.
Wechselstromkabel werden hauptsächlich verwendet für:
Verbindung zwischen Wechselrichtern und Aufwärtstransformatoren;
Verbindung zwischen Aufwärtstransformatoren und Verteilergeräten;
Verbindung zwischen Verteilungsgeräten und Stromnetzen oder Verbrauchern.
Anforderungen an Photovoltaikkabel
Die im Niederspannungs-Gleichstromübertragungsteil des Solar-Photovoltaik-Stromerzeugungssystems verwendeten Kabel stellen aufgrund unterschiedlicher Einsatzumgebungen und technischer Anforderungen unterschiedliche Anforderungen an die Verbindung verschiedener Komponenten.Die insgesamt zu berücksichtigenden Faktoren sind: Kabelisolationsleistung, Hitze- und Flammschutzleistung, Alterungsschutzleistung und Spezifikationen für den Drahtdurchmesser.Gleichstromkabel werden meist im Freien verlegt und müssen feuchtigkeits-, sonnen-, kälte- und UV-beständig sein.Daher werden bei Gleichstromkabeln in verteilten Photovoltaikanlagen in der Regel photovoltaisch zertifizierte Spezialkabel gewählt.Diese Art von Verbindungskabel verwendet einen doppelschichtigen Isoliermantel, der eine hervorragende Beständigkeit gegen UV-, Wasser-, Ozon-, Säure- und Salzerosion sowie eine hervorragende Allwetterfähigkeit und Verschleißfestigkeit aufweist.Unter Berücksichtigung des DC-Anschlusses und des Ausgangsstroms des Photovoltaikmoduls sind die am häufigsten verwendeten Photovoltaik-DC-Kabel PV1-F1*4mm2, PV1-F1*6mm2 usw.
AC-Kabel werden hauptsächlich von der AC-Seite des Wechselrichters zum AC-Anschlusskasten oder zum AC-Netzschrank verwendet.Bei den im Freien verlegten AC-Kabeln sind Feuchtigkeit, Sonne, Kälte, UV-Schutz und die Verlegung über große Entfernungen zu berücksichtigen.Im Allgemeinen werden Kabel vom Typ YJV verwendet;Bei AC-Kabeln, die in Innenräumen verlegt werden, sollten Brandschutz sowie Ratten- und Ameisenschutz berücksichtigt werden.
Auswahl des Kabelmaterials
Die in Photovoltaik-Kraftwerken verwendeten Gleichstromkabel werden meist für langfristige Arbeiten im Freien eingesetzt.Aufgrund der baulichen Gegebenheiten werden für den Kabelanschluss meist Steckverbinder verwendet.Kabelleitermaterialien können in Kupferkern und Aluminiumkern unterteilt werden.
Kupferkernkabel haben eine bessere Antioxidationskapazität als Aluminium, eine längere Lebensdauer, eine bessere Stabilität, einen geringeren Spannungsabfall und einen geringeren Leistungsverlust.Im Bauwesen sind Kupferkerne flexibler und der zulässige Biegeradius ist klein, sodass sie sich leicht drehen und durch Rohre führen lassen.Darüber hinaus sind Kupferkerne ermüdungsbeständig und brechen nach wiederholtem Biegen nicht so leicht, sodass die Verkabelung bequem ist.Gleichzeitig weisen Kupferkerne eine hohe mechanische Festigkeit auf und können großen mechanischen Spannungen standhalten, was den Bau und die Verlegung erheblich erleichtert und auch die Voraussetzungen für maschinelles Bauen schafft.
Im Gegenteil, aufgrund der chemischen Eigenschaften von Aluminium neigen Kabel mit Aluminiumkern während der Installation zur Oxidation (elektrochemische Reaktion), insbesondere zum Kriechen, was leicht zu Ausfällen führen kann.
Obwohl die Kosten für Aluminiumkernkabel niedrig sind, empfiehlt Rabbit Jun daher aus Gründen der Projektsicherheit und des langfristig stabilen Betriebs die Verwendung von Kupferkernkabeln in Photovoltaikprojekten.
Berechnung der Photovoltaik-Kabelauswahl
Nennstrom
Die Querschnittsfläche von Gleichstromkabeln in verschiedenen Teilen der Photovoltaikanlage wird nach folgenden Grundsätzen bestimmt: Die Verbindungskabel zwischen Solarzellenmodulen, die Verbindungskabel zwischen Batterien und die Verbindungskabel von Wechselstromverbrauchern werden im Allgemeinen mit einem Nennwert ausgewählt Strom vom 1,25-fachen des maximalen Dauerarbeitsstroms jedes Kabels;
Die Verbindungskabel zwischen Solarzellen-Arrays und -Arrays sowie die Verbindungskabel zwischen Batterien (Gruppen) und Wechselrichtern werden im Allgemeinen mit einem Nennstrom ausgewählt, der dem 1,5-fachen des maximalen Dauerarbeitsstroms jedes Kabels entspricht.
Derzeit basiert die Auswahl des Kabelquerschnitts hauptsächlich auf dem Verhältnis zwischen Kabeldurchmesser und Strom, wobei der Einfluss von Umgebungstemperatur, Spannungsverlust und Verlegeart auf die Strombelastbarkeit von Kabeln häufig außer Acht gelassen wird.
In unterschiedlichen Einsatzumgebungen ist die Strombelastbarkeit des Kabels unterschiedlich und es wird empfohlen, den Drahtdurchmesser nach oben zu wählen, wenn der Strom nahe am Spitzenwert liegt.
Die falsche Verwendung von Photovoltaikkabeln mit kleinem Durchmesser verursachte einen Brand, nachdem der Strom überlastet war
Spannungsverlust
Der Spannungsverlust in der Photovoltaikanlage lässt sich charakterisieren als: Spannungsverlust = Strom * Kabellänge * Spannungsfaktor.Aus der Formel ist ersichtlich, dass der Spannungsverlust proportional zur Länge des Kabels ist.
Daher sollte bei der Erkundung vor Ort der Grundsatz beachtet werden, das Array möglichst nah am Wechselrichter und den Wechselrichter am Netzanschlusspunkt zu platzieren.
Bei allgemeinen Anwendungen beträgt der DC-Leitungsverlust zwischen der Photovoltaikanlage und dem Wechselrichter nicht mehr als 5 % der Array-Ausgangsspannung und der AC-Leitungsverlust zwischen dem Wechselrichter und dem Netzanschlusspunkt nicht mehr als 2 % der Wechselrichter-Ausgangsspannung.
Im Prozess der technischen Anwendung kann die empirische Formel verwendet werden: △U=(I*L*2)/(r*S)
△U: Kabelspannungsabfall-V
I: Kabel muss dem maximalen Kabel-A standhalten
L: Kabelverlegelänge-m
S: Kabelquerschnittsfläche-mm2;
r: Leiterleitfähigkeit-m/(Ω*mm2;), r Kupfer=57, r Aluminium=34
Beim Verlegen mehrerer mehradriger Kabel in Bündeln muss beim Design auf Punkte geachtet werden
In der tatsächlichen Anwendung können die Kabel von Photovoltaikanlagen, insbesondere Wechselstromkabel, unter Berücksichtigung von Faktoren wie Kabelverkabelungsmethode und Verlegungsbeschränkungen über mehrere mehradrige Kabel verfügen, die in Bündeln verlegt sind.
In einem dreiphasigen System mit geringer Kapazität verwendet die AC-Ausgangsleitung beispielsweise „eine Leitung mit vier Adern“ oder „eine Leitung mit fünf Adern“;In einem Dreiphasensystem mit großer Kapazität verwendet die AC-Abgangsleitung mehrere parallele Kabel anstelle von einadrigen Kabeln mit großem Durchmesser.
Wenn mehrere mehradrige Kabel in Bündeln verlegt werden, wird die tatsächliche Strombelastbarkeit der Kabel um einen bestimmten Anteil gedämpft, und diese Dämpfungssituation muss zu Beginn des Projektentwurfs berücksichtigt werden.
Methoden zur Kabelverlegung
Die Baukosten für die Kabeltechnik bei Photovoltaik-Stromerzeugungsprojekten sind im Allgemeinen hoch und die Wahl der Verlegemethode wirkt sich direkt auf die Baukosten aus.
Daher sind eine vernünftige Planung und die richtige Auswahl der Kabelverlegungsmethoden wichtige Bestandteile der Kabelkonstruktionsarbeit.
Die Kabelverlegungsmethode wird anhand der Projektsituation, der Umgebungsbedingungen, der Kabelspezifikationen, der Modelle, der Menge und anderer Faktoren umfassend berücksichtigt und nach den Anforderungen eines zuverlässigen Betriebs und einer einfachen Wartung sowie dem Prinzip der technischen und wirtschaftlichen Rationalität ausgewählt.
Die Verlegung von Gleichstromkabeln in Photovoltaik-Stromerzeugungsprojekten umfasst hauptsächlich die direkte Erdverlegung mit Sand und Ziegeln, die Verlegung durch Rohre, die Verlegung in Wannen, die Verlegung in Kabelgräben, die Verlegung in Tunneln usw.
Die Verlegung von Wechselstromkabeln unterscheidet sich nicht wesentlich von den Verlegemethoden allgemeiner Energiesysteme.
DC-Kabel werden meist zwischen Photovoltaikmodulen, zwischen Strings und DC-Sammelkästen sowie zwischen Generatorkästen und Wechselrichtern verwendet.
Sie haben kleine Querschnittsflächen und große Mengen.Üblicherweise werden die Kabel entlang der Modulhalterungen festgebunden oder durch Rohre verlegt.Bei der Verlegung ist Folgendes zu beachten:
Für Verbindungskabel zwischen Modulen und Verbindungskabel zwischen Strings und Generatoranschlusskästen sollten die Modulhalterungen so weit wie möglich als Kanalträger und Fixierung für die Kabelverlegung verwendet werden, wodurch die Auswirkungen von Umweltfaktoren bis zu einem gewissen Grad reduziert werden können.
Die Kraft der Kabelverlegung sollte gleichmäßig und angemessen sein und nicht zu stark sein.Der Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht ist an Photovoltaikanlagen im Allgemeinen groß und eine thermische Ausdehnung und Kontraktion sollte vermieden werden, um Kabelbrüchen vorzubeugen.
Die Kabelführung aus Photovoltaikmaterial auf der Gebäudeoberfläche sollte die Gesamtästhetik des Gebäudes berücksichtigen.
Bei der Verlegeposition sollte die Verlegung von Kabeln an scharfen Kanten von Wänden und Halterungen vermieden werden, um ein Schneiden und Schleifen der Isolierschicht zu vermeiden, was zu Kurzschlüssen führen könnte, oder Scherkräfte, die die Drähte durchtrennen und offene Stromkreise verursachen könnten.
Gleichzeitig sollten Probleme wie direkte Blitzeinschläge auf die Kabeltrassen berücksichtigt werden.
Planen Sie den Kabelverlegeweg sinnvoll, reduzieren Sie Kreuzungen und kombinieren Sie die Verlegung so weit wie möglich, um den Erdaushub und den Kabelverbrauch während der Projekterstellung zu reduzieren.
Informationen zu den Kosten für Photovoltaikkabel
Der Preis qualifizierter Photovoltaik-Gleichstromkabel auf dem Markt variiert derzeit je nach Querschnittsfläche und Einkaufsvolumen.
Darüber hinaus hängen die Kosten des Kabels von der Auslegung des Kraftwerks ab.Durch eine optimierte Komponentenanordnung kann der Einsatz von Gleichstromkabeln eingespart werden.
Im Allgemeinen liegen die Kosten für Photovoltaikkabel zwischen etwa 0,12 und 0,25/W.Bei zu großen Überschreitungen muss ggf. geprüft werden, ob die Auslegung sinnvoll ist oder ob aus besonderen Gründen Sonderleitungen zum Einsatz kommen.
Zusammenfassung
Obwohl Photovoltaikkabel nur einen kleinen Teil der Photovoltaikanlage ausmachen, ist es nicht so einfach, geeignete Kabel auszuwählen, um die Unfallrate des Projekts zu senken, die Zuverlässigkeit der Stromversorgung zu verbessern und Bau, Betrieb und Wartung zu erleichtern.Ich hoffe, dass die Einführung in diesem Artikel Ihnen theoretische Unterstützung bei der zukünftigen Gestaltung und Auswahl bieten kann.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 19.06.2024
