Wiadomości wstępne
Instalacje fotowoltaiczne w odróżnieniu od zwykłej instalacji elektrycznej wymagają dedykowanych przewodów o odpowiedniej izolacji. Pamiętajmy, że większość z nich zamocowana będzie na zewnątrz budynku i przez to narażona na działanie czynników atmosferycznych. Kable w instalacji fotowoltaicznej
Fot. Przykładowe kable fotowoltaiczne. Widoczne cynowanie wiązki przewodów miedzianych.
różnią od standardowych kabli elektrycznych grubszą izolacją i kolorem linki miedzianej, który po odkryciu kabla jest srebrna. Wynika to z faktu cynowania przewodów. Kable posiadają wysoka odporność na promieniowanie UV i ozon, ale zaleca się prowadzić je w sposób kryty, nie wystawiony na bezpośrednie działanie promieniowania (o tym więcej w montażu instalacji). Kable pod wpływem przepływu ładunku elektrycznego ulegają grzaniu, co wpływa na sprawność całego systemu. Zgodnie z przepisami, przy doborze przekroju przewodów należy kierować się następującymi przepisami:
– straty spowodowane grzaniem sie przewodów nie powinny być większe niż 1%
– starty w przewodach w instalacjach niskonapięciowych nie powinny być większe niż 3%
Przekroje kabli wynoszą od 2,5-240mm2, można je przyjmować z poniższej tabeli
Tabela. Charakterystyka kabli PV solarflex.
7.4.2 Dobór kabli po stronie DC
Minimalny przekrój kabli w instalacji od kolektorów dachowych do inwertera możemy obliczyć, przy założeniu maksymalnych liniowych spadków napięcia nie większych niż 1% ze wzoru:
wynik w [mm2]
gdzie:
P- moc paneli w warunkach STC w [W]
ρ- opór właściwy materiału przewodu: dla miedzi 1.68 ∙ 10−8 [Ω ∙ m]
L- długość sumaryczna obwodu pomiędzy paneli a falownikiem [m]
V- napięcie w obwodzie
ΔVmax – dopuszczalny spadek napięcia w obwodzie [1%] – 0,01
106 – przelicznik m2 na mm2
Jeśli zamiast oporu właściwego miedzi przyjąć do obliczeń przewodność właściwą „k„, to wzór przyjmie postać:
gdzie:
k- przewodność właściwa, dla miedzi około [56 m/Ωmm2 ] (zeszyty dla elektryków Nr 13, str. 65)
W przypadku instalacji wyspowych przekrój przewodów przyjmuje się przy założeniu spadków liniowych napięcia rzędu 3%, stąd otrzymamy:
W odróżnieniu do instalacji on-grid, napięcie w układzie będzie tutaj wynosić odpowiednio 12, 24 lub 48V.
Przykład: Oblicz wymagany przekrój przewodu dla stringu składającego się z 21 paneli PV, o parametrach
– 260Wp
– 36V, 8,5A
przyjmij długość obwodu 80m
przyjęto kabel o przekroju 2,5mm2.
Spadek mocy w tej instalacji można obliczyć ze wzoru:
gdzie 100 – przelicznik na procenty
Strata mocy przy tak dobranych przewodach wyniesie 0,51% czyli około 27,8W
Na koniec możemy jeszcze policzyć spadek napięcia w przewodach, korzystając ze wzoru:
gdzie:
I – natężenie prądu w stringu, w naszym przypadku mamy układ szeregowy, więc natężenie będzie równe 8,5A, stąd.
Spadek napięcia w przewodach wyniesie około 4,5V
7.4.3 Dobór kabli po stronie AC
Przy doborze przewodów po stronie prądu przemiennego należy kierować się zasadą dopuszczalnego spadku napięcia, który nie powinien przekraczać 1%. Wynika stąd, że falownik powinien być montowany jak najbliżej głównej rozdzielni w budynku. Problem jest o tyle istotny, że zbyt duża obciążalność prądowa przewodów może prowadzić do wzrostu napięcia w miejscu przyłączenia i w skrajnym przypadku wyłączać falownik. Zgodnie z prawem Ohma w miejscu przyłączenia odbiornika do sieci powstaje zawsze spadek napięcia, w przypadku podłączenia generatora – jego wzrost. falownik wprowadza prąd do sieci, więc w jego przypadku mamy do czynienia ze wzrostem napięcia, przy czym jest ono tym większe im większa impedancja sieci i im większy falownik. Na impedancję sieci elektroenergetycznej nie mamy żadnego wpływu. Na opór pomiędzy falownikiem, a siecią tak. Zgodnie z przepisami operatorów sieci EE i wytycznymi VDE 0126-1-1 graniczny wzrost napięcia w miejscu przyłączenia falownika nie powinien przekraczać wartości 253V (sieć niskonapięciowa), przy czym jest to wartość średnia 10 minutowa. Wartość napięcia jest stale mierzona co 3s i w ciągu 10 minut jej średnia nie może przekroczyć 253V. Jeśli będzie wyższa, falownik zostanie odłączony od sieci. Jeśli chwilowy skok napięcia wyniesie 260V, to odłączenie nastąpi natychmiast.
Minimalny przekrój przewodów liczy się według odmiennych wzorów dla falowników jedno i trójfazowych.
falownik jednofazowy:
Falownik trójfazowy
gdzie:
P- moc falownika [W]
l – sumaryczna długość linii od falownika do miejsca przyłączenia [m]
Uf – napięcie fazowe 230V
Un – napięcie międzyfazowe 400V
0,01 dopuszczalna strata napięcia 1%