Сегодня ни одна электростанция, преобразующая энергию солнечного света в электрическую, не может обойтись без набора солнечных кабелей, объединяющих в одно целое все оборудование, необходимое для решения этой задачи.
Требования к солнечному кабелю
Кабель для солнечных панелей должен удовлетворять следующим условиям:
иметь сечение, достаточное для того, чтобы обеспечить минимальные потери по мощности и напряжению при прохождении по нему тока, отдаваемого комплектом солнечных батарей. Величина тока определяется количеством панелей и способом их включения;
быть устойчивым к воздействию атмосферных условий – УФ-излучению, осадкам, перепадам температуры;
желательно иметь срок службы, сравнимый с ресурсом используемого оборудования.
Кабель для солнечных батарей – обзор марок
Для солнечных панелей можно применять как специально разработанные для этого кабели, так и самые обычные – с некоторыми ограничениями.
Солнечный кабель PV-1F
С целью соответствия вышеуказанным требованиям был разработан и выпускается кабель PV-1F, также называемый солнечным. Производят его, например, такие компании как HELUKABEL® (Германия) под названием SOLARFLEX-Х, Prysmian Group (Италия) под названием TEXSUN(PV).
Кабель представляет собой луженые медные проволочки в двойной безгалогеновой изоляции из полиэлефина, стойкую к ультрафиолету, озону, атмосферным осадкам, кислотам, щелочам, аммиаку, гидролизу. Ожидаемый срок службы – 25 лет.
Кабель производится трех цветов, что удобно при монтажных работах – черного, синего и красного.
Солнечный кабель ПК SOLAR
Кабель выпускается российской компанией ООО «Прокабель». Изготовлен из огнестойкого компаунда. Имеет один слой изоляции. По конструкции характеристикам, а также цвету аналогичен кабелю PV-1F.
КГ
Название кабеля расшифровывается как Кабель Гибкий. Его жила состоит из множества тонких проволок, покрытых общей резиновой изоляцией.
При желании вместо солнечного кабеля допустимо использовать обычный кабель с медными жилами, – например, КГ, – пропустив его в стойкой к УФ-излучению гофротрубе ПНД. Тем более что защита от ультрафиолета необходима только в непосредственной близости от батарей, постоянно находящихся на солнце.
Таблица 1. Сравнение солнечных кабелей
Марка | PV-1F | ПК Solar | КГ |
---|---|---|---|
Температурный диапазон эксплуатации | -40 °С… +90 °С | -50 °С… +90 °С | -40 °С… +50 °С |
Сечение, мм2 | 1,5 – 240 | 1,5 – 35 | 0,5 – 150 (до 5 жил) |
Максимальная температура проводника | 120 °С | +100 °С |
|
Токовая нагрузка, А |
|
| 80 (для КГ 1х4,0) 100 (для КГ 1х6,0) |
Рабочее напряжение постоянного тока, B | 1800 | 1800 | 1000 |
Лужение жил | + | + | – |
Расчет сечения кабеля для солнечных панелей
В состав солнечной электростанции входит следующее оборудование:
- Комплект солнечных батарей, которые могут быть соединены друг с другом тремя способами:
параллельный (выходное напряжение комплекта равно напряжению одной батареи, сила тока равна сумме токов батарей);
последовательный (выходное напряжение равно сумме, сила тока – току одной);
смешанный – несколько включенных последовательно групп, каждая из которых состоит из одинакового количества параллельно соединенных батарей (напряжение – сумма групп, сила тока – сумма токов в одной из групп);
2. контроллер – прибор, осуществляющий зарядку аккумуляторов и отключающий их по ее окончании;
3. комплект аккумуляторов – соединяются точно так же, как и батареи, то есть параллельным, последовательным или смешанным способом;
4. инвертор – преобразователь постоянного напряжения аккумуляторов в напряжение промышленной сети – переменное 220В, необходимое для питания электроприборов. То есть ему на вход поступает постоянное напряжение 12, 24, 48 В (в зависимости от варианта соединения батарей и аккумуляторов), преобразующееся на выходе в 220В.
Комплект для солнечной электростанции
Все эти компоненты – батареи, контроллер, аккумуляторы, инвертор – должны быть соединены с помощью отрезков кабеля, сечение которого определяется идущим по нему током, сила которого зависит от следующих факторов:
мощности, потребляемой инвертором;
величины напряжения в цепи (батареи-контроллер-аккумулятор-инвертор);
Таким образом, если считать, что:
потребление инвертора = 400 Вт;
напряжение = 12В (одна батарея или несколько, соединенных параллельно);
то сила тока может достигать 400/12 = 33 А. Если учитывать, что для медного провода допустимым является ток в 10 А на каждый 1мм2 сечения, то потребуется солнечный кабель 4 мм2.
Еще условие, которое часто стараются соблюсти – потеря напряжения в цепи не должна превышать 2%. Для 12 В это 0,24 В.
Длина проводника, на котором падает U = 0,24 В, считается следующим образом:
l = U*S/L*?, где
L –длина провода;
U – падение напряжения на проводе;
S – сечение провода;
I – сила тока;
? – удельное сопротивление меди.
Таким образом, допустимая длина провода L= 0,24*4/33*0,017= 1,7 м. Для длины, равной 10 м, что является более реальной цифрой, потребуется провод сечением 30 мм2.
Необходимо иметь в виду, что под длиной L подразумевается суммарная длина всех проводов, по которым идет ток.
Ниже приведена таблица сечения кабеля как функция мощности инвертора (столбец 2), а также с дополнительным учетом длины кабелей, равной 10 м (столбец 2). Напряжение батареи – 12 В.
Мощность, Вт | Сечение, мм2 | Сечение с учетом длины кабеля, мм2 |
---|---|---|
150 | 1,5 | 9 |
240 | 2,5 | 15 |
300 | 3,0 | 18 |
500 | 5,0 | 30 |
900 | 10 | 55 |
1000 | 10 | 60 |
При последовательном соединении батарей сечение проводов уменьшается пропорционально росту напряжения в цепи.
Рейтинг
статьи