Tổng quan về dây cáp điện trong hệ thống điện mặt trời

Dây cáp điện là một thành phần quan trọng trong hệ thống điện mặt trời, chúng được sử dụng để kết nối các thiết bị khác nhau trong hệ thống điện mặt trời với nhau.

Dây cáp điện trong hệ thống điện mặt trời
Dây cáp điện trong hệ thống điện mặt trời

Khi thiết kế, lắp đặt hệ thống điện mặt trời cần chú ý chọn tiết diện dây cáp cho phù hợp. sử dụng dây cáp điện không đúng kích thước, dẫn đến việc tổn hao điện năng và nhiều vấn đề khác như quá nhiệt, chập cháy…

Tất cả các dây cáp khi lắp đặt cần đi trong ống luồn dây, đi trong máng điện, đảm bảo rằng chúng được bảo vệ bởi mưa bão, thời tiết khắc nghiệt…

Một đơn vị lắp đặt điện mặt trời chuyên nghiệp cần chú ý đến những chi tiết nhỏ như đi dây cáp thẩm mỹ, gọn gàng.

Đối với hệ thống điện mặt trời trong dân dụng, cáp điện từ các tấm pin quang điện đến biến tần thường sử dụng dây cáp 1 chiều chuyên dụng có tiết diện 4 mili met vuông.

Cáp điện xoay chiều AC từ biến tần đến điểm hòa lưới thường có tiết diện từ 4 -16 mili mét. Tùy thuộc vào công suất của inverter.

Ngoài ra ở hệ thống điện mặt trời có lưu trữ, còn sử dụng cáp điện 1 chiều DC có tiết diện lớn từ 16-25 mili met để biến tần sạc và xả cho pin lithium lưu trữ.

đối với cáp điện 1 chiều DC thường được phân biệt bởi màu sắc là đỏ và đen tương ứng với dây dương và dây âm

Ở phần xoay chiều dây cáp điện cũng được phân màu, thông thường màu đen dùng cho dây trung tính, các màu còn lại được sử dụng làm dây pha.

Cáp nối đất được sử dụng chủ yếu để nối đất chống sét đánh của hệ thống. Chúng ta chỉ cần chắc chắn rằng cáp nối đất mà chúng ta đã sử dụng để thực hiện các yêu cầu về điện trở nối đất của hệ thống.

Dây cáp điện một chiều DC dùng trong điện mặt trời

Các loại dây cáp điện một chiều dung trong năng lượng mặt trời này được thiết kế để chống tia UV, tia cực tím, kháng hóa chất và kháng dầu, với đặc tính (Cách nhiệt) tuyệt vời, tạo ra rất ít khói  khi bị đốt với nguồn nhiệt( lửa) bên ngoài.

Dây cáp điện một chiều 4mm
Dây cáp điện một chiều 4mm

Dây cáp điện DC Solar có thể tồn tại trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

Nó có thể được sử dụng nơi có phạm vi nhiệt độ lớn và thường được đặt ngoài trời.

Cáp DC chuyên dụng có thể được lắp đặt trong nhà ở khu vực nguy hiểm, trong khu vực có nguy cơ cháy nổ trong công nghiệp và dân dụng

Dây cáp điện xoay chiều dùng trong hệ thống năng lượng điện mặt trời

Cáp AC được sử dụng để kết nối đầu ra AC của biến tần với lưới điện. Chúng thường được lắp đặt ngoài trời và trong nhà, vì vậy chúng cũng cần có các đặc tính bảo vệ tương tự như cáp DC. 

Dây cáp điện kết nối các thành phần trong hệ thống điện mặt trời
Dây cáp điện kết nối các thành phần trong hệ thống điện mặt trời

Do dòng điện đầu ra của biến tần khác nhau, việc lựa chọn cáp AC trở nên phức tạp hơn. Hiện tại, cơ sở chính để lựa chọn dây cáp điện AC là mối quan hệ giữa đường kính cáp và cường độ, nhưng ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường xung quanh, tổn thất điện áp và phương pháp lắp đặt tác động lên khả năng dẫn dòng của cáp thường bị bỏ qua.

Lựa chọn cáp AC

Việc lựa chọn dây cáp điện cho hệ thống điện mặt trời cần phải xem xét những điều sau:

  1. Tổn thất điện áp

Tổn thất điện áp trong hệ thống điện mặt trời có thể được biểu thị bằng:

Tổn thất điện áp = dòng điện đi qua * chiều dài cáp * hệ số điện áp

Suy hao điện áp tỷ lệ với chiều dài của cáp.

Khi thiết kế và lắp đặt hệ thống, chúng ta nên tuân theo nguyên tắc là khoảng cách của giàn pin mặt trời đến biến tần và biến tần đến điểm nối lưới càng gần càng tốt.

Chúng ta cần đảm bảo rằng tổn thất điện áp một chiều giữa giàn pin quang điện và bộ biến tần nhỏ hơn 3% điện áp đầu ra của giàn pin và tổn thất điện áp AC giữa bộ biến tần và điểm kết nối lưới không vượt quá 2% đầu ra điện áp của biến tần.

Công thức tính U = I * L * 2 / (r * S)

Lưu ý: △ U : tổn thất điện áp cáp (V)

I : Dòng điện tối đa mà cáp cần chịu được (A)

L : Chiều dài đặt cáp (m)

S : Diện tích mặt cắt ngang của cáp (mm²)

r : Độ dẫn điện của dây dẫn (m /Ω * mm²,r của đồng = 57 , r của nhôm = 34 

  1. Tính toán sức chứa

Khi chúng ta tính toán khả năng mang dòng của cáp, ngoài việc tham khảo các thông số trong bảng dòng điện, chúng ta cũng cần xem xét loại dây, phương pháp lắp đặt, nhiệt độ môi trường và có được giá trị dòng điện thực tế thông qua các hệ số hiệu chỉnh này.

Bảng tiết diện dây cáp điện và dòng điện định mức
Bảng 1 tiết diện dây cáp điện và dòng điện định mức

Khả năng mang hiện tại của cáp sẽ thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh. Bảng thông số kỹ thuật của từng loại cáp nhà sản xuất sẽ có bảng hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ tương ứng để có thể lựa chọn chính xác.

Bảng-2 hệ số hiệu chỉnh đối với nhiệt độ môi trường xung quanh
Bảng-2 hệ số hiệu chỉnh đối với nhiệt độ môi trường xung quanh
  1. Vấn đề đặt song song của nhiều cáp đa lõi

Trong tình huống lắp đặt thực tế, dây cáp điện AC của hệ thống PV có thể được đặt song song với nhiều cáp đa lõi. Ví dụ, trong hệ thống ba pha công suất nhỏ, cáp AC sử dụng “1 cáp bốn lõi” hoặc “1 cáp năm lõi”. Hệ thống một pha sẽ sử dụng “1 cáp hai lõi” hoặc “1 cáp ba lõi”; 

Trong hệ thống ba pha công suất lớn, nhiều cáp song song được sử dụng để đi dây AC thay vì cáp đơn lõi có đường kính lớn. Trong trường hợp này, khả năng mang hiện tại của cáp thực tế sẽ bị suy giảm. Chúng ta cần xem xét sự suy giảm này khi bắt đầu thiết kế dự án, như trong Bảng 2.

Bảng-3 hệ số hiệu chỉnh tải hiện tại của nhiều cáp song song hoặc nhiều lõi

 

Hệ số hiệu chỉnh tải hiện tại của nhiều cáp song song hoặc nhiều lõi

1 lõi

2 lõi

3 lõi

4 lõi

5 lõi

6 lõi

7 lõi

8 lõi

9 lõi

12 lõi

16 lõi

20 lõi

1,00

0,85

0,79

0,75

0,73

0,72

0,72

0,71

0,70

0,70

0,70

0,70

 

  • Chúng tôi sử dụng một ví dụ về dự án khu dân cư được lắp đặt bộ biến tần một pha S5-GR1P6K của hãng Solis để tính toán cáp AC. Cáp AC tại chỗ cách điểm đấu nối lưới điện 30 mét. Chúng tôi sử dụng cáp AC với vỏ bảo vệ PVC.

Để có dữ liệu biến tần đầy đủ, vui lòng tham khảo biểu dữ liệu S5-GR1P6K. Màn trình diễn này::

  • Dòng đầu ra định mức = 26.0A
  • Dòng ra tối đa = 27.3A

Loại cáp: 1 cáp AC hai lõi với lớp bảo vệ PVC;

  • Phần cáp: Dòng điện đầu ra AC tối đa của S5-GR1P6K là 27,3A và định mức dòng điện bình thường của cáp 4mm 2 , là 39A trong không khí như bảng trên.
  • Trong trường hợp nhiệt độ môi trường là 45 ° C, hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ là 0,79;
  • Bộ inverter một pha sử dụng 1 cáp AC hai lõi, hệ số hiệu chỉnh là 0,85;

Tính toán công suất mang dòng thực tế (hiệu chỉnh hệ số) :

39A * 0,79 * 0,85 ≈ 26,2A 27,3A

Tổn thất điện áp: △ U = (I * L * 2) / (r * S) = (27,3 * 30 * 2) / (57 * 4) ≈7,18V ;

Điện áp lưới là 230V nên tổn thất điện áp lớn hơn 230V * 2% = 4,6V.

Kết luận ví dụ:

Vì khả năng mang dòng điện tối đa để hoạt động không có sự cố thấp hơn dòng điện đầu ra tối đa của biến tần được sử dụng, nên không thể sử dụng cáp AC đã chọn trong ví dụ này.

Giải pháp ví dụ 

Sử dụng cáp 6mm 2

Đánh giá dòng điện bình thường của cáp 6mm 2 là 50A( trong không khí) xem bảng 1

Tính toán công suất mang dòng thực tế (hiệu chỉnh hệ số) :

50A * 0,79 * 0,85 = 33,575A 27,3A

Tổn thất điện áp: △ U = (I * L * 2) / (r * S) = (27,3 * 30 * 2) / (57 * 6) ≈4,78V ; Điện áp lưới là 230V, Vậy tổn thất điện áp gần bằng 230 * 2% = 4,6V。

Do đó, cáp 6mm 2 là sự lựa chọn tốt nhất.

Để tránh tổn thất điện áp đáng kể và các lỗi có thể tránh được trong hệ thống điện mặt trời, điều cần thiết là phải chọn đúng cáp mỗi lần. Mọi hệ thống đều cần các quyết định về hệ thống cáp được tích hợp sẵn ở giai đoạn thiết kế để xem xét khoảng cách giữa các thành phần chính – mô-đun, (các) biến tần, kết nối lưới điện – và bất kỳ yếu tố bên ngoài nào khác có thể ảnh hưởng đến khả năng mang dòng của hệ thống cáp chẳng hạn như nhiệt độ môi trường bên ngoài.

 Chọn cáp được chứng nhận PV cùng với thiết kế hệ thống chính xác sẽ đảm bảo lần lắp đặt điện mặt trời tiếp theo của bạn có giải pháp đi cáp an toàn và hiệu quả nhất.

5/5 - (1 bình chọn)
guest
0 Góp ý
Phản hồi nội tuyến
Xem tất cả bình luận
0
Rất thích suy nghĩ của bạn, hãy bình luận.x