Cách chọn cáp điện cho tấm pin năng lượng mặt trời

Thị trường năng lượng tái tạo đang phát triển nhanh chóng như năng lượng gió và năng lượng mặt trời. Quản lý cáp điện là một trong những khía cạnh quan trọng đảm bảo sự an toàn và tuổi thọ của gần như mọi hệ thống quang điện (PV). Điều này chủ yếu là do việc sử dụng rộng rãi các loại cáp tiếp xúc trong mảng DC – PV. Vì thiết bị được lắp đặt ngoài trời.

I. Yêu cầu chung của cáp điện mặt trời

Cáp điện cho hệ thống phát điện năng lượng mặt trời cần được lắp đặt ngoài trời nên phải tiếp xúc với các điều kiện thời tiết và môi trường khắc nghiệt khiến cáp điện thông thường luôn bị xuống cấp nhanh chóng. Do đó, cáp PV (cáp quang điện) hay Cáp cho tấm pin năng lượng mặt trời là loại cáp được thiết kế để sử dụng đặc biệt cho hệ thống này, nó cần đảm bảo được các đặc tính sau so với các loại dây cáp điện thông thường.

1. Chịu được thời tiết và ăn mòn từ nhiều môi trường khác nhau.

• Chống chịu thời tiết;
• Khả năng chống tia UV (UV resist);
• Chống ăn mòn từ ozone (kháng Ozone);
• Chống ăn mòn từ axit và kiềm (Chống axit & kiềm).

2. Có thể hoạt động trong môi trường có nhiệt độ thấp tới -40°C đến nhiệt độ cao tới 90°C và nhiệt độ dây dẫn lên tới 120°C (tối đa không quá 20.000 giờ).

3. Có đặc tính chống cháy và không chứa halogen. Khi đốt dây điện sẽ tạo ra ít khói (Khói thấp) và không thải ra khí ăn mòn độc hại (Không thải ra khí axit).

4. Tính linh hoạt và dễ uốn cong để thích hợp để lắp đặt trong các hệ thống theo dõi ánh mặt trời nơi dây điện có xu hướng di chuyển thường xuyên.

5. Có điện áp định mức DC danh định là 1.5 kV và có thể tối đa là 1.8 kV. Cáp cũng có thể được sử dụng với hệ thống điện xoay chiều AC có điện áp định mức là 1kV.

Ngoài những tính năng cơ bản nêu trên, cáp cho điện năng lượng mặt trời đôi khi còn cần đảm bảo những tính năng đặc biệt khác như:

1. Có đặc tính chống nước và kháng nước (Waterproof) để thích hợp sử dụng trong các trang trại năng lượng mặt trời nổi.
2. Có đặc tính chống va đập và nghiền nát (Impact and crush Resistance) và có độ bền cao để thích hợp lắp đặt trong lòng đất.
3. Không lan truyền ngọn lửa theo IEC 60332-1-3 và EIT, mang lại độ an toàn cao.

FR – CXV – 0.6/1kV – 2x – SUNWON

FR – CXSV (DSTA) – 0.6/1kV – 2x – SUNWON

Cáp điện của SUNWON có cấu trúc và thành phần sau: Dây dẫn được làm từ dây đồng có độ dẻo cao, lớp cách điện được làm từ XLPE và vỏ bọc ngoài được làm từ loại vật liệu đặc biệt có khả năng chống cháy, chịu được nhiệt độ, điều kiện thời tiết và sự ăn mòn từ nhiều môi trường khác nhau, tương đối thích hợp để làm cáp dẫn điện cho các tấm pin mặt trời.

• Lớp cách điện của cáp phải có khả năng chống chịu thời tiết, bức xạ và chống mài mòn. Ngoài ra, cáp phải có vỏ bọc chịu nước, axit và dung dịch kiềm; Khả năng chống tia cực tím được yêu cầu hầu hết theo tiêu chuẩn ISO 4892-2 (được tiếp xúc với tia cực tím 340nm trong 500 giờ). Sự thay đổi các đặc tính cơ học (độ bền kéo, độ giãn dài khi đứt) sẽ được xác định mức độ suy giảm cơ học, < 25% sẽ đạt yêu cầu;
• Cáp quang điện cần phải chịu được nhiệt độ khắc nghiệt (-40°C tới 120°C), chống ôzôn, không chứa halogen, ít khói và chống cháy.

II. Tính tiết diện cho cáp điện mặt trời

Nhà máy điện mặt trời cơ bản bao gồm các thiết bị sau:

1. Một bộ tấm pin mặt trời có thể được kết nối với nhau theo 3 cách:

• Song song (điện áp đầu ra của bộ sản phẩm bằng điện áp của 1 pin, dòng điện bằng tổng dòng điện của các pin);
• Nối tiếp (điện áp đầu ra bằng tổng, dòng điện bằng nhau);
• Hỗn hợp – một số nhóm được mắc nối tiếp, mỗi nhóm được kết nối song song (điện áp là tổng của các nhóm và dòng điện cũng thế).

2. Bộ điều khiển – một thiết bị sạc pin và tắt pin khi pin hết pin;

3. Bộ pin – được kết nối theo cách tương tự như pin.

4. Biến tần – bộ chuyển đổi điện áp DC của tấm pin thành điện áp AC 220V, cần thiết để cấp nguồn cho các thiết bị điện. Nghĩa là, nó nhận được điện áp không đổi 12, 24, 48V ở đầu vào và chuyển đổi thành 220V ở đầu ra.

Tất cả các thành phần này – pin, bộ điều khiển, ắc quy, biến tần phải được kết nối bằng các đoạn cáp, tiết diện của nó được xác định bởi dòng điện chạy qua nó, cường độ của dòng điện phụ thuộc vào các yếu tố sau:

• Điện năng tiêu thụ của biến tần;
• Giá trị điện áp trong mạch (pin-bộ điều khiển-pin-biến tần);

Vì vậy, nếu chúng ta giả sử rằng:

1. Mức tiêu thụ biến tần = 400W;
2. Điện áp = 12V (một hoặc nhiều pin được mắc song song);

thì dòng điện có thể đạt 400/12 = 33 A. Nếu xét rằng đối với dây đồng, dòng điện cho phép là 10A cho mỗi đoạn 1mm ² thì sẽ cần có cáp năng lượng mặt trời 4mm². Một điều kiện khác thường được cố gắng đáp ứng là tổn thất điện áp trong mạch không được vượt quá 2%. Đối với 12V thì đây là 0.24V. Chiều dài dây dẫn có U = 0.24 V rơi được tính như sau:

l = U*S/L*k,  ở đây

L – chiều dài tổng của tất cả đoạn dây có dòng điện chạy qua;

U – điện áp sụt trên dây;

S – tiết diện dây;

I – dòng điện;

k – điện trở suất của đồng (0.017).

Do đó, chiều dài dây cho phép là L= 0.24*4/33*0.017= 1.7 m. Đối với chiều dài 10m là con số thực tế hơn, sẽ cần một dây có tiết diện 30mm². Dưới đây là bảng mặt cắt cáp theo chức năng của nguồn điện biến tần (cột 2), đồng thời có xem xét bổ sung chiều dài cáp 10m (cột 2). Điện áp pin – 12V.

Tham khảo