کابل برای سیستم برق خورشیدی
انتخاب کابل مناسب برای این سیستم‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا این کابل‌ها باید در شرایط محیطی سخت (نور UV، تغییرات دما، رطوبت) به طور ایمن و با حداقل افت ولتاژ کار کنند.
۱ ˗ ۱ انواع کابل‌های مورد استفاده در سیستم برق خورشیدی:
- کابل‌های DC (جریان مستقیم): این کابل‌ها برای اتصال پنل‌های خورشیدی به یکدیگر (به صورت سری یا موازی)، اتصال پنل‌ها به شارژ کنترلر و اتصال شارژ کنترلر به باتری‌ها استفاده می‌شوند.
- کابل‌های PV (Photovoltaic Cable): این کابل‌ها به طور خاص برای کاربردهای DC در سیستم‌های خورشیدی طراحی شده‌اند و معمولاً دارای عایق دوجداره مقاوم در برابر UV، دما و رطوبت هستند. سایز آن‌ها معمولاً بر اساس جریان و طول مسیر تعیین می‌شود.
- کابل‌های AC (جریان متناوب): این کابل‌ها برای اتصال اینورتر به جعبه تقسیم AC، اتصال جعبه تقسیم AC به کنتور و در نهایت اتصال به شبکه برق یا بارهای مصرفی استفاده می‌شوند.
- کابل‌های برق استاندارد AC: بسته به توان خروجی اینورتر و طول مسیر، از کابل‌های برق استاندارد AC با سطح مقطع مناسب استفاده می‌شود. این کابل‌ها باید با استانداردهای ملی و محلی مطابقت داشته باشند.
۱ ˗ ۲ پارامترهای فنی تاثیرگذار در انتخاب کابل سیستم برق خورشیدی:
- جریان نامی (Current Rating): حداکثر جریانی که کابل می‌تواند به طور مداوم و بدون افزایش بیش از حد دما از خود عبور دهد. جریان نامی کابل باید بیشتر از حداکثر جریانی باشد که در مدار انتظار می‌رود. برای مدارهای DC خورشیدی، معمولاً حداکثر جریان اتصال کوتاه (Isc) آرایه خورشیدی در یک ضریب ایمنی (مانند ۱.۲۵) ضرب می‌شود.
- ولتاژ نامی (Voltage Rating): حداکثر ولتاژی که کابل می‌تواند به طور ایمن تحمل کند. ولتاژ نامی کابل DC باید بیشتر از حداکثر ولتاژ مدار باز (Voc) آرایه خورشیدی در سردترین شرایط باشد. ولتاژ نامی کابل AC باید با ولتاژ خروجی اینورتر و ولتاژ شبکه مطابقت داشته باشد. برخی استانداردها ممکن است محدودیت‌هایی را برای حداکثر ولتاژ DC در سیستم‌های خورشیدی تعیین کنند. برای مثال، استاندارد IEC 62930 برای کابل‌های فتوولتائیک ولتاژ نامی تا ۱.۵ کیلوولت DC را مشخص کرده است. در تاسیسات مسکونی، ولتاژ DC معمولاً در محدوده ۳۰۰ تا ۶۰۰ ولت است، در حالی که در تاسیسات تجاری می‌تواند به ۱۵۰۰ ولت یا بیشتر برسد. به طور خلاصه، سطح ولتاژ کابل DC در سیستم برق خورشیدی یک مقدار واحد نیست و بسته به طراحی سیستم، نوع و تعداد پنل‌ها، ولتاژ باتری و طول مسیر کابل متغیر است. با این حال، کابل‌های DC مورد استفاده در سیستم‌های خورشیدی معمولاً دارای ولتاژ نامی ۶۰۰ ولت، ۱۰۰۰ ولت یا ۱۵۰۰ ولت هستند تا بتوانند ولتاژهای مختلفی که در این سیستم‌ها وجود دارد را تحمل کنند.
- سطح مقطع (Cross-sectional Area): اندازه فیزیکی کابل که بر حسب میلی‌متر مربع (mm²) یا AWG (American Wire Gauge) اندازه‌گیری می‌شود. سطح مقطع کابل تعیین می‌کند که چه میزان جریان را می‌تواند با حداقل افت ولتاژ و افزایش دما حمل کند. برای انتخاب سطح مقطع مناسب، هم جریان و هم طول مسیر کابل باید در نظر گرفته شود. افت ولتاژ بیش از حد می‌تواند منجر به کاهش عملکرد سیستم شود.
- جنس هادی (Conductor Material): معمولاً از مس (Cu) یا آلومینیوم (Al) برای هادی کابل‌های خورشیدی استفاده می‌شود. مس رسانایی بهتری دارد اما گران‌تر و سنگین‌تر است.
- جنس عایق و روکش (Insulation and Sheath Material): مواد عایق و روکش باید در برابر شرایط محیطی سخت، از جمله اشعه UV، تغییرات دمایی شدید، رطوبت، سایش و مواد شیمیایی مقاوم باشند. برای کابل‌های PV، موادی مانند XLPE (Cross-linked Polyethylene) معمولاً استفاده می‌شوند که مقاومت بسیار خوبی در برابر این عوامل دارند.
- محدوده دمای کارکرد (Operating Temperature Range): دمایی که کابل می‌تواند در آن به طور ایمن و با حفظ خواص خود کار کند.
- انعطاف‌پذیری (Flexibility): بسته به کاربرد و نحوه نصب، ممکن است نیاز به کابل‌های انعطاف‌پذیر باشد.
- مقاومت در برابر آتش (Fire Resistance): در برخی کاربردها، استفاده از کابل‌های مقاوم در برابر آتش یا دارای خاصیت خود خاموش شوندگی الزامی است.
۱ ˗ ۳ استانداردهای ساخت و تست کابل سیستم برق خورشیدی:
استانداردهای متعددی برای ساخت و تست کابل‌های مورد استفاده در سیستم‌های برق خورشیدی وجود دارد که هدف آن‌ها اطمینان از ایمنی، عملکرد و طول عمر این کابل‌ها است. برخی از مهم‌ترین این استانداردها عبارتند از:
- استانداردهای بین‌المللی (IEC):
- IEC 62930: Electric cables for photovoltaic systems with a voltage rating of Uo/U (Um) up to 1.5 kV DC: این استاندارد به طور خاص برای کابل‌های DC مورد استفاده در سیستم‌های فتوولتائیک با ولتاژ تا ۱.۵ کیلوولت تدوین شده است و الزامات ساخت، ابعاد، خواص الکتریکی، مکانیکی و حرارتی آن‌ها را تعیین می‌کند. همچنین شامل روش‌های تست برای ارزیابی این خواص و مقاومت در برابر شرایط محیطی است.
- IEC 60228: Conductors of insulated cables: این استاندارد مشخصات هادی‌های مورد استفاده در کابل‌های عایق‌دار را تعیین می‌کند.
- IEC 60332 (مجموعه استانداردها): Tests on electric and optical fibre cables under fire conditions: این استانداردها روش‌های تست برای ارزیابی رفتار کابل‌ها در شرایط آتش‌سوزی را شرح می‌دهند.
- استانداردهای اروپایی (EN):
- EN 50618: Electric cables for photovoltaic systems with a voltage rating of Uo/U (Um) up to 1.5 kV DC: این استاندارد اروپایی مشابه IEC 62930 است و الزامات و روش‌های تست کابل‌های PV را تعیین می‌کند. کابل‌های مطابق با این استاندارد معمولاً با علامت “H1Z2Z2-K” مشخص می‌شوند.
۱ ˗ ۴ تست‌های کلیدی برای کابل‌های سیستم برق خورشیدی:
- تست‌های ابعادی: اندازه‌گیری قطر خارجی، ضخامت عایق و روکش.
- تست‌های الکتریکی: اندازه‌گیری مقاومت هادی، تست ولتاژ نامی، تست مقاومت عایقی.
- تست‌های مکانیکی: تست استحکام کششی، تست ازدیاد طول در هنگام شکست، تست خمش در دمای پایین.
- تست‌های حرارتی: تست مقاومت در برابر حرارت، تست سیکل حرارتی.
- تست‌های مقاومت در برابر شرایط محیطی: تست مقاومت در برابر اشعه UV، تست مقاومت در برابر رطوبت، تست مقاومت در برابر مواد شیمیایی.
- تست‌های آتش: تست انتشار شعله، تست خود خاموش شوندگی.
هنگام انتخاب کابل برای سیستم برق خورشیدی خود، اطمینان حاصل کنید که کابل‌ها با استانداردهای مربوطه مطابقت دارند و دارای گواهینامه‌های لازم برای کاربرد مورد نظر هستند. انتخاب کابل با کیفیت و با مشخصات فنی مناسب، ایمنی و عملکرد بلندمدت سیستم را تضمین می‌کند. توصیه می‌شود برای انتخاب کابل مناسب با یک متخصص سیستم‌های خورشیدی مشورت کنید.