La sélection et la conception des câbles pour les centrales photovoltaïques sont l'un des maillons clés pour garantir un fonctionnement efficace et sûr du système. Une sélection raisonnable de câbles peut non seulement réduire les pertes d'énergie, mais également prolonger la durée de vie du système et réduire les coûts de maintenance.
Points clés de la sélection et de la conception des câbles
Selon la sélection de tension nominale du système photovoltaïque :le câble doit répondre aux exigences de tension nominale du système photovoltaïque. Par exemple, dans une centrale photovoltaïque avec une tension de fonctionnement CC de 600 V ou plus, il convient de sélectionner des câbles capables de supporter le niveau de tension correspondant.
Compte tenu des caractéristiques de charge :Il est nécessaire de prendre en compte les caractéristiques de charge entre le panneau photovoltaïque et l'onduleur, y compris le courant maximum, le courant de court-circuit, etc., afin de déterminer la taille de la section transversale et la capacité de charge du câble. Pour les systèmes photovoltaïques domestiques, les câbles à âme en aluminium sont généralement utilisés pour contrôler les coûts, mais les câbles à âme en cuivre sont davantage préférés pour l'excitation des moteurs, les sources d'énergie importantes et d'autres occasions.
Résistance aux intempéries et adaptabilité environnementale :Les câbles extérieurs doivent avoir des fonctions imperméables et résistantes aux UV, ainsi qu'une bonne résistance à la chaleur et un caractère ignifuge. En particulier pour les câbles fonctionnant dans des environnements à haute température, tels que ceux enfouis dans le sol, une attention particulière doit être accordée à leurs performances de dissipation thermique.
Niveau d'isolation et niveau de protection :Le niveau d'isolation des câbles d'alimentation pour la transmission de courant continu doit répondre aux exigences de surtension interne ; Le niveau de tension de tenue aux chocs des câbles du système de communication doit également être conforme aux réglementations standard. En outre, l’impact des méthodes de pose des câbles sur les matériaux isolants doit également être pris en compte.
Facteur de correction de la capacité de charge actuelle :Ajustez la capacité de transport de courant réelle du câble en fonction de différentes méthodes de pose (enfouissement direct, pénétration de tuyaux, etc.), de la température ambiante et d'autres facteurs. Par exemple, dans des conditions de température plus élevées, la capacité de charge actuelle des câbles diminuera, il est donc nécessaire de laisser une certaine marge lors de la sélection.
Contrôle des pertes de ligne et des chutes de tension :Afin de garantir l'efficacité du système, la perte de ligne des câbles photovoltaïques CC ne doit généralement pas dépasser 2 %, tandis que la chute de tension des câbles côté CC doit généralement être contrôlée entre 1 % et 2 %.
La sélection des types de câbles :Il existe différentes exigences pour les types de câbles dans différents scénarios d'application. Par exemple, pour les équipements électriques mobiles ou les situations nécessitant des exigences particulières en matière de fiabilité, il est recommandé d'utiliser des câbles à âme de cuivre.
Conformité aux normes de l'industrie :La sélection des câbles doit également faire référence aux normes nationales pertinentes, telles que le GB50217-2007 "Code for Design of Cables in Power Engineering", ainsi qu'aux normes publiées par la Commission électrotechnique internationale (CEI), pour garantir que la sélection est conforme aux les dernières spécifications techniques.
Principe directeur
1. Environnement applicatif
Il est nécessaire de préciser les conditions environnementales spécifiques dans lesquelles le câble sera installé. En cas d'utilisation à l'intérieur, choisissez des câbles standards qui ne nécessitent pas de couches de protection supplémentaires ; Et les câbles extérieurs doivent prendre en compte des facteurs tels que la protection UV, l’imperméabilisation et la résistance au froid. De plus, il est nécessaire d'évaluer s'il existe des températures élevées, des températures basses, des produits chimiques, des taches d'huile ou d'autres conditions difficiles qui peuvent affecter la sélection des câbles.
2. Niveau de tension
Déterminer la tension maximale à laquelle le câble doit résister est une étape cruciale. La tension nominale du câble doit être supérieure ou égale à la tension de fonctionnement réelle du système pour garantir la sécurité et la fiabilité. Par exemple, dans les systèmes photovoltaïques, la tension de fonctionnement du côté CC est généralement de 600 V ou plus, c'est pourquoi des câbles du niveau de tension correspondant doivent être sélectionnés.
3. Charge actuelle
Il est essentiel de déterminer la section transversale d’un câble en fonction du courant maximum qu’il doit transporter. D'après la formule de calcul, monophasé I=P/(U × cos Φ), triphasé I=P/(√ 3 × U × cos Φ), où P est la puissance ( W), U est la tension (V) et cos Φ est le facteur de puissance (généralement pris comme 0.8). Pour des scénarios d'application spécifiques, tels que les centrales photovoltaïques, il est également nécessaire de prendre en compte le courant de sortie des composants et le courant de sortie maximal de l'onduleur.
4. Type de câble
Installation fixe : convient à la plupart des situations de câblage dans les bâtiments, les câbles isolés en polyéthylène réticulé (XLPE), les câbles isolés en polychlorure de vinyle (PVC), etc.
Installation mobile : lorsque les câbles doivent être fréquemment pliés ou vibrés, comme à l'intérieur d'un équipement mécanique, des câbles isolés en caoutchouc ou des câbles isolés en caoutchouc de silicone doivent être sélectionnés car ils ont une meilleure flexibilité et une meilleure résistance à l'usure.
5. Matériaux d'isolation
Le choix du matériau d'isolation dépend du scénario d'utilisation spécifique. Par exemple, l’isolation XLPE convient aux environnements à haute température et haute tension, tandis que l’isolation PVC est plus adaptée à une utilisation dans les environnements généraux.
6. Matériau de la gaine
Le matériau de la gaine doit également correspondre à l'environnement d'utilisation. Les matériaux de gaine courants comprennent la gaine en PVC, la gaine en PE, la gaine en caoutchouc, etc. Pour les situations présentant des exigences particulières telles que la résistance à l'huile, la résistance aux acides et aux alcalis, la résistance au froid, la résistance à la chaleur, etc., des câbles spéciaux correspondants doivent être sélectionnés.
7. Matériau conducteur
Les matériaux conducteurs sont principalement divisés en deux types : le cuivre et l’aluminium. Le cuivre a une meilleure conductivité que l’aluminium, mais son coût est plus élevé ; Les câbles conducteurs en aluminium sont plus légers et moins coûteux, mais les câbles à âme en cuivre ont une capacité de transport de courant plus élevée et de meilleures performances de dissipation thermique sous la même section transversale.
8. Retardateur de flamme et performances de résistance au feu
Dans certains environnements spécifiques, comme à l'intérieur des bâtiments, il peut être nécessaire d'utiliser des câbles aux propriétés ignifuges ou résistantes au feu pour améliorer la sécurité.
9. Économie
Enfin, tout en répondant à toutes les normes techniques et de sécurité, la rentabilité des câbles doit également être prise en compte. Cela signifie non seulement tenir compte du prix d’achat initial, mais également des coûts de maintenance à long terme et d’autres coûts potentiels.
10. Normes et spécifications
Il est très important de se conformer aux normes et spécifications nationales et industrielles pertinentes, telles que GB/T, IEC, ASTM, etc. Ces normes fournissent des exigences spécifiques pour la conception, la fabrication, les tests et d'autres aspects des câbles, garantissant la cohérence et la fiabilité du produit. qualité.
Exemple
En supposant que nous devions concevoir un schéma de câblage pour une grande centrale photovoltaïque au sol, veuillez vous référer aux étapes spécifiques suivantes :
Sélection du câble CC
Composant vers le boîtier de combinaison : pour le câble CC entre le module photovoltaïque et le boîtier de combinaison, compte tenu de l'intensité de courant élevée, PV1-F est sélectionné 1 câble de spécification de 6 mm². Ce type de câble présente une bonne résistance mécanique et de bonnes performances électriques et convient à une exposition à long terme aux conditions environnementales externes.
Du boîtier de combinaison à l'onduleur : cette distance est relativement courte, mais si le courant est élevé, un câble de plus grande section transversale est nécessaire, tel que PV1-F 1 * 10 mm² ou une taille plus grande. Dans le même temps, le problème de la chute de pression doit également être pris en compte pour garantir qu'elle ne dépasse pas la limite de pourcentage spécifiée.
Sélection de câbles de communication
Sortie de l'onduleur vers le transformateur : Cette partie du câble est principalement responsable de la transmission de la puissance alternative convertie. Il est donc nécessaire de déterminer si sa capacité de transport de courant est suffisante pour faire face à la puissance de sortie maximale. Généralement, des câbles blindés à trois conducteurs ou multiconducteurs sont utilisés, et le matériau doit être sélectionné comme âme en cuivre ou en aluminium en fonction de la situation réelle.
Traitement des cas particuliers
L'application des modules photovoltaïques double face : Avec l'utilisation croissante de modules photovoltaïques double face, la sélection des câbles doit également prendre en compte l'incrément de courant supplémentaire apporté par le gain arrière. CEI 61215 : en 2021, l'irradiation solaire sur plaque signalétique double face (BNPI) et l'irradiation solaire de fiabilité double face (BSI) ont été introduites, ce qui permet de mieux évaluer l'état de fonctionnement des composants double face et d'ajuster la sélection des câbles en conséquence.
Comment éviter la perte de ligne de câble et la chute de tension ?
Méthodes techniques :
1. Choisissez raisonnablement les spécifications du câble
Sélectionnez la section de fil en fonction du courant de charge : pour les courtes distances, limitez la section de fil en fonction des conditions de chauffage (capacité de charge de courant sûre) et pour les longues distances, sélectionnez la section de fil en fonction des conditions de perte de tension sur la base de la capacité de charge de courant sûre pour garantir que la tension de fonctionnement au point de charge se situe dans la plage qualifiée. Par exemple, lors du calcul d'une puissance de 50 kW et d'une ligne de 300 mètres de long, si un câble à âme en cuivre de 25 mm² est utilisé, la chute de tension monophasée est de 20 V et la chute de tension totale entre les deux phases atteint 40 V, ce qui entraîne la tension aux bornes. chute à 360 V ; Après avoir utilisé des câbles avec des âmes en cuivre de 35 millimètres carrés ou des âmes en aluminium de 50 millimètres carrés, les tensions aux bornes sont maintenues à environ 370 V et 366 V, respectivement, répondant aux exigences de fonctionnement normal de l'équipement.
Tenez compte de l'impact des facteurs environnementaux : lorsque la température ambiante augmente, la résistance du câble augmente et la chute de tension augmente également en conséquence. Par conséquent, l'utilisation de câbles dans des environnements à haute température doit être évitée et pour les équipements fonctionnant en continu pendant de longues périodes, il est recommandé d'utiliser des câbles de spécifications plus grandes pour garantir un fonctionnement stable sous des fluctuations de tension.
2. Optimiser la conception et la pose des lignes
Raccourcir la distance d'alimentation : Déterminez la position optimale du centre de charge pour réduire ou éviter le phénomène de dépassement du rayon d'alimentation. L'exigence générale concernant le rayon d'alimentation électrique des lignes du réseau électrique rural est que la ligne 400 V ne doit pas dépasser une certaine plage, ce qui réduit efficacement le taux de perte de ligne.
Améliorer le tracé du circuit : en installant de nouvelles lignes de transmission et de distribution ou en rénovant les lignes existantes, en tenant compte de la rentabilité, en augmentant de manière appropriée la section transversale des fils et en sélectionnant des matériaux appropriés tels que de nouveaux conducteurs économes en énergie, une résistivité électrique plus faible et une meilleure conductivité. peut être atteint.
Planification raisonnable des points de virage : les câbles électriques ont des exigences strictes en matière de rayon de braquage. Pendant le processus de construction, des efforts doivent être faits pour minimiser le couple sur les câbles, et une courbure naturelle doit être maintenue dans la rotation des câbles et dans les parties réservées pour éviter tout dommage mécanique interne.
3. Améliorer l'efficacité du système
Amélioration du facteur de puissance : l'installation de dispositifs de compensation de puissance réactive aux deux extrémités de la ligne, tels que des batteries de condensateurs parallèles, peut améliorer le facteur de puissance, réduire la puissance réactive inductive et ainsi abaisser la valeur du courant dans la ligne, ce qui contribue à réduire les pertes de ligne.
Ajustement de l'équilibre des charges triphasées : Un meilleur équilibrage des charges triphasées est l'une des mesures les plus économiques et efficaces pour réduire les pertes. En répartissant uniformément les utilisateurs monophasés sur les phases A, B et C pour réduire le courant sur la ligne neutre, l'objectif de réduction des pertes de ligne peut être atteint.
4. Renforcer la gestion et le suivi quotidiens
Inspection et maintenance régulières : établir un système de gestion complet, effectuer des inspections dans les zones où des problèmes peuvent survenir, identifier et traiter rapidement les dangers potentiels tels que le vieillissement de l'isolation, de mauvais joints, etc., pour éviter qu'ils ne dégénèrent en défaillances graves.
Utilisation de moyens technologiques avancés : adoption d'outils de surveillance en ligne avancés tels que la technologie de surveillance de la circulation de la gaine extérieure, la technologie de mesure de la température des fibres optiques en ligne et la technologie de détection des décharges partielles, pour renforcer la surveillance en temps réel de l'état de fonctionnement des câbles, l'alerte précoce des défauts et empêcher l'alimentation électrique. accidents de panne.