Размеры фотоэлектрического кабеля, шт. 2. Безопасное уменьшение сечения кабелей для максимизации окупаемости проекта.

Билли Ладт | 6 апреля 2023 г.

Джо Янкаускас, старший инженер-электрик компании Castillo Engineering

Хотя умеренное увеличение размеров кабелей солнечных панелей может обеспечить пожаробезопасность и помочь вам удовлетворить критериям падения напряжения, значительное увеличение размеров кабелей и строгое соблюдение требований по падению напряжения могут излишне снизить долгосрочную прибыльность ваших солнечных проектов.

Во второй части нашей серии статей по определению размеров фотоэлектрических кабелей мы рассмотрим, почему именно фотоэлектрические кабели имеют такие большие размеры и как можно лучше рассчитать размеры кабелей, чтобы обеспечить безопасность и одновременно максимизировать окупаемость проекта.

Почему фотоэлектрические кабели имеют такие большие размеры?

Кредит: Кастильо Инжиниринг

Чтобы понять, почему кабели имеют такой большой размер, вы должны знать, что входная проводка постоянного тока (DC) к инвертору обычно разделяется на два термина в соответствии с Национальным электротехническим кодексом (NEC): проводка фотоэлектрической цепочки называется «фотоэлектрическим источником». «схемы», а выходная проводка объединительных коробок называется «фотоэлектрической выходной цепью». Если используется ресумматор, его выходная схема называется «входной цепью инвертора».

Во-первых, одна из причин того, почему фотоэлектрические кабели настолько велики, заключается в том, что NEC предполагает, что фотоэлектрические кабели представляют собой постоянную нагрузку. Часто это консервативное предположение, поскольку переменный источник энергии, такой как солнце, часто не работает на полную мощность более трех часов в соответствии с определением непрерывной нагрузки NEC. Во многих солнечных проектах используется гораздо больше меди, чем необходимо для обеспечения безопасности, что приводит к ненужным затратам и снижению рентабельности проекта.

Во-вторых, в дополнение к обычному калибровочному коэффициенту 125 % для непрерывных нагрузок добавляется дополнительный калибровочный коэффициент 125 %, чтобы учесть, что фотоэлектрическая мощность иногда превышает паспортную табличку для тех редких комбинаций освещенности и температуры, которые лучше, чем стандартные условия испытаний, для результирующий калибровочный коэффициент 156% применяется к току полной нагрузки выходных фотогальванических цепей.

Другая причина, по которой фотоэлектрические кабели значительно превышают размеры, заключается в том, что номинальные характеристики солнечных модулей основаны на солнечном излучении 1000 Вт/м2, которое в наземных условиях превышается лишь в редких случаях. В результате многие часто думают, что этот нечастый инцидент следует планировать как проектирование на случай наихудшего случая, но всегда ли это действительно необходимо? Многие проблемы проектирования возникают из-за фиксации на «паспортных» характеристиках оборудования, даже если эти рейтинги не актуальны в реальных сценариях.

Чтобы рассчитать номинальные характеристики электрооборудования, указанные на паспортной табличке, необходимо установить определенный набор условий, например, 100% нагрузку в течение 40 лет при температуре окружающей среды 30 °C (86 °F). Однако такое сочетание условий практически никогда не случается, поэтому многие трансформаторы и кабельные системы все еще находятся в эксплуатации даже после первоначального 40-летнего проектного срока службы.

Паспортные данные в режиме реального времени не являются фиксированными значениями, а колеблются в зависимости от изменений условий окружающей среды и нагрузки. Для трансформаторов и кабелей самой большой проблемой в отношении старения и окончания срока службы является деградация их изоляционных материалов на органической основе. Давайте посмотрим на некоторые условия рейтинга для основных элементов фотоэлектрического проекта: трансформаторов, кабелей, линий электропередачи и фотоэлектрических модулей.

Рейтинги трансформаторов

Фотоэлектрические трансформаторы без аккумуляторных накопителей энергии (BESS) не могут быть постоянно загружены, но кратковременные незначительные перегрузки не должны быть проблемой. Даже стандарт IEEE C57.91-20 признает, что кратковременные перегрузки до 200 % от паспортной мощности могут быть возможны при определенных условиях без значительных потерь для жизни. Некоторые крупные коммунальные предприятия приняли номинальные значения аварийной четырехчасовой перегрузки, превышающие номинальные значения, указанные на паспортной табличке, на 200%, поскольку капитальные затраты на обеспечение удвоенной мощности оборудования, которое используется редко, являются непомерно высокими.

Многие фотоэлектрические конструкции не используют преимущества использования набора охлаждающих вентиляторов для приобретения трансформатора с более низкой мощностью и экономии капитальных затрат. Например, когда компания Florida Power & Light проектирует систему мощностью 85 МВА (75 МВт фотоэлектрических систем и 10 МВАр конденсаторов), она приобретает трансформатор мощностью 51 МВА. Первый этап добавления вентиляторов повышает мощность до 68 МВА, а второй набор вентиляторов повышает мощность до 85 МВА.