در سیستمهای خورشیدی، کابلها مسئول انتقال جریان از پنلها به اینورتر و سپس به شبکه یا مصرفکننده هستند. انتخاب نادرست کابل باعث افزایش افت ولتاژ، داغ شدن هادیها و کاهش راندمان سیستم میشود. از سوی دیگر، ظرفیت اینورتر، نوع آن، طول مسیر کابل و شرایط محیطی مانند دما، رطوبت و تابش خورشید، پارامترهایی هستند که تصمیمگیری را پیچیده میکنند. در ادامه، چالشهای انتخاب کابل بر اساس ظرفیت و نوع اینورتر در نیروگاههای خورشیدی بررسی میشود و راهکارهای عملی برای مهندسان ارائه خواهد شد.
انتخاب دقیق کابلها پیش از نصب، نقش مهمی در عملکرد بهینه و ایمنی بلندمدت سیستم دارد. یک انتخاب صحیح نهتنها باعث افزایش بهرهوری میشود، بلکه از آسیب به تجهیزات و کاهش هزینههای عملیاتی نیز جلوگیری میکند. در مقالهای با عنوان «انواع کابلهای مورد استفاده در نیروگاههای خورشیدی» در وبسایت دکتر سولار، به ویژگیهایی مانند مقاومت در برابر اشعهی UV، دما، نوع هادی و عایق مناسب برای تضمین ایمنی و بهرهوری اشاره شده است؛ نکاتی که در انتخاب اولیه کابل تأثیر مستقیمی دارند.
• کاهش افت ولتاژ و جلوگیری از اتلاف انرژی: کابل نامناسب مقاومت بالایی دارد و باعث افت ولتاژ میشود، که راندمان سیستم را کاهش داده و بخش قابل توجهی از انرژی تولیدی را به صورت گرما تلف میکند.
• ایمنی الکتریکی و حرارتی سیستم: کابل استاندارد از داغ شدن بیش از حد هادیها جلوگیری میکند و خطر آتشسوزی و آسیب به تجهیزات گرانقیمت را به حداقل میرساند. این امر از خرابیهای غیرمنتظره جلوگیری کرده و ایمنی کلی سیستم را بهبود میبخشد.
• افزایش طول عمر اینورتر و تجهیزات: کابل مناسب فشار اضافی ناشی از افت ولتاژ یا جریان بالا را روی اینورتر و سایر تجهیزات کلیدی کاهش میدهد و طول عمر مفید آنها را افزایش میدهد. این انتخاب به کاهش نیاز به تعمیرات مکرر و هزینههای اضافی کمک میکند.
• کاهش هزینههای تعمیر و نگهداری (O&M): انتخاب صحیح کابل، نیاز به تعویض و تعمیر مکرر ناشی از فرسودگی حرارتی یا شکست عایقی را کاهش میدهد و صرفهجویی قابل توجهی در بلندمدت ایجاد میکند.
• جریان عبوری: هرچه ظرفیت اینورتر بالاتر باشد، جریان عبوری کابل بیشتر میشود. برای تحمل این جریان و کاهش مقاومت، باید از کابل با سطح مقطع بزرگتر استفاده کرد. در نتیجه، انتخاب کابل مناسب به میزان کارایی و امنیت سیستم کمک خواهد کرد.
• افت ولتاژ: کابل کوچک باعث افت ولتاژ بالاتر میشود که نه تنها راندمان سیستم را کاهش میدهد، بلکه ممکن است تجهیزات را از محدوده ولتاژ کاری ایمن خارج کند. این موضوع میتواند منجر به آسیبهای جدی و خرابی تجهیزات گردد.
• طول مسیر کابل: مسیر طولانی، افت ولتاژ را افزایش میدهد و بنابراین برای رعایت حد مجاز، نیاز به کابل با قطر بزرگتر است. این افزایش اندازه کابل به حفظ کارایی و ایمنی سیستم کمک خواهد کرد.
• هزینه و نصب: کابلهای ضخیمتر هزینه بیشتری دارند، فضای بیشتری میگیرند و ممکن است نیاز به تقویت سازههای نگهدارنده داشته باشند. بنابراین، باید تعادلی میان هزینه و عملکرد بهینه برقرار شود.
انتخاب کابل مناسب بر اساس نوع و پیکربندی اینورتر یکی از چالشهای اصلی در طراحی سیستمهای خورشیدی است. نوع اینورتر، بهویژه در بخش AC، تاثیر زیادی بر طراحی و انتخاب سایز کابل و تعداد رشتهها دارد. همانطور که در مقالهای با عنوان «مقایسه اینورترهای مرکزی و رشتهای؛ راهنمای انتخاب برای نیروگاه خورشیدی» در وبسایت دکتر سولار آمده، ساختار و مقیاس بهکارگیری اینورترها در نحوهی کابلکشی و تعیین سایز کابل تأثیر مستقیم دارد.
• اینورتر تکفاز یا سهفاز: نوع اینورتر جریان و ولتاژ خروجی متفاوتی ایجاد میکند و بر سایز و تعداد رشتههای کابل تأثیر مستقیم دارد. به عنوان مثال، در اینورترهای سهفاز، معمولاً از کابلهای چهار یا پنج رشتهای استفاده میشود.
• توان نامی اینورتر: هرچه توان نامی بالاتر باشد، جریان عبوری بیشتر است و سایز کابل باید با توجه به توان و ضریب همزمانی سیستم بهطور متناسب بزرگتر انتخاب شود. این امر کمک میکند تا سیستم در برابر فشارهای بالای جریان مقاوم باقی بماند.
• تعداد رشتهها و پیکربندی: اینورترهای سهفاز به چندین رشته کابل برای فاز، نول و زمین نیاز دارند که نصب و محاسبه افت ولتاژ در مدارهای چند فاز را پیچیدهتر میکند. این پیچیدگی نیاز به دقت بیشتری در انتخاب کابلها و نصب دارد.
• ولتاژ ورودی و محدوده MPPT: کابلها در سمت DC باید توانایی تحمل ولتاژ ماکزیمم سیستم را داشته باشند و استانداردهای حفاظتی مناسب محیط کارکرد خود را تأمین کنند. انتخاب کابل با مشخصات درست، از خطرات ناشی از ولتاژ بالا جلوگیری میکند.
انتخاب کابل مناسب در سیستمهای خورشیدی تنها به مشخصات فنی آن وابسته نیست، بلکه شرایط محیطی نیز نقش مهمی در تعیین نوع کابل و عایق آن دارد. این شرایط باید با ضریب تصحیح برای جریان عبوری کابل تطبیق داده شوند تا عملکرد سیستم بهینه باقی بماند.
• دمای محیط: دمای بالای محیط جریان مجاز کابل را کاهش میدهد؛ بنابراین استفاده از ضریب تصحیح حرارتی و در صورت نیاز انتخاب کابل با مقطع بزرگتر ضروری است.
• نوع نصب: روش نصب کابل چه دفن در زمین، نصب هوایی یا عبور داخل لوله و کانال باشد ضریب انتقال حرارت کابل را تغییر میدهد و بهطور مستقیم بر جریان مجاز و مقاومت حرارتی آن تأثیر میگذارد.
• شرایط محیطی: تابش مستقیم خورشید، رطوبت، نمک یا سایر آلایندهها میتواند عمر عایق کابل را کاهش دهد؛ بنابراین انتخاب کابل با عایق مقاوم و استاندارد، مانند PV1-F در سمت DC، ضروری است.
• استانداردهای بینالمللی: رعایت استانداردهای IEC 60364 (نصبهای الکتریکی)، IEC 60502 (کابلهای قدرت) و NFPA 70 (ایمنی برق) برای تضمین ایمنی، کیفیت و تطابق سیستم با الزامات قانونی ضروری است.
انتخاب کابل مناسب نیازمند یک رویکرد مهندسی دقیق و استفاده از محاسبات تخصصی است. این فرآیند علاوه بر تحلیل پارامترهای فنی، باید شرایط محیطی و استانداردهای اجرایی را نیز در نظر بگیرد.
• استفاده از نرمافزارهای تخصصی: برنامههای محاسبه افت ولتاژ و جریان، مانند PVsyst یا دیگر ابزارهای مهندسی برق، کمک میکنند سایز کابل دقیقاً بر اساس دادههای محیطی و الزامات فنی پروژه تعیین شود.
• هماهنگی اقتصادی و راندمانی: با بررسی سایز کابل، تعداد رشتهها و ظرفیت اینورتر میتوان نقطه بهینهای یافت که هم راندمان سیستم حداکثر شود و هم هزینهها در محدوده قابل قبول باقی بمانند.
• انتخاب کابل با ضریب اطمینان بالا: کابلهایی با مقاومت حرارتی و ولتاژ بیشتر از حداقل مورد نیاز، از داغ شدن در شرایط پیک جلوگیری کرده و طول عمر هادیها را افزایش میدهند.
• تطبیق با شرایط محیطی و استانداردها: اطمینان حاصل شود که کابلهای DC دارای عایق مقاوم در برابر UV هستند و کابلهای AC متناسب با نوع نصب و استانداردهای محلی انتخاب شدهاند.
• مستندسازی دقیق طراحی: تهیه نقشههای کابلکشی و محاسبات سایزبندی به صورت مستند، بهویژه در پروژههای بزرگ، فرآیند نظارت، بررسی و نگهداری آینده را آسان میکند.
ارسال نظر
آموزش خورشیدی 
خبرهای مرتبط