Les câbles photovoltaïques constituent la base du support des équipements électriques dans les systèmes photovoltaïques.La quantité de câbles utilisés dans les systèmes photovoltaïques dépasse celle des systèmes généraux de production d'électricité, et ils constituent également l'un des facteurs importants affectant l'efficacité de l'ensemble du système.
Bien que les câbles photovoltaïques CC et CA représentent environ 2 à 3 % du coût des systèmes photovoltaïques distribués, l'expérience réelle a montré que l'utilisation de mauvais câbles peut entraîner une perte de ligne excessive dans le projet, une faible stabilité de l'alimentation électrique et d'autres facteurs qui réduisent le projet revient.
Par conséquent, choisir les bons câbles peut réduire efficacement le taux d’accidents du projet, améliorer la fiabilité de l’alimentation électrique et faciliter la construction, l’exploitation et la maintenance.
Types de câbles photovoltaïques
Selon le système des centrales photovoltaïques, les câbles peuvent être divisés en câbles DC et câbles AC.Selon les différents usages et environnements d’utilisation, ils sont classés comme suit :
Les câbles DC sont principalement utilisés pour :
Connexion en série entre les composants ;
Connexion parallèle entre les chaînes et entre les chaînes et les boîtiers de distribution DC (boîtiers combineurs) ;
Entre les boîtiers de distribution DC et les onduleurs.
Les câbles AC sont principalement utilisés pour :
Connexion entre onduleurs et transformateurs élévateurs ;
Connexion entre les transformateurs élévateurs et les appareils de distribution ;
Connexion entre les appareils de distribution et les réseaux électriques ou les utilisateurs.
Exigences pour les câbles photovoltaïques
Les câbles utilisés dans la partie de transmission CC basse tension du système de production d'énergie solaire photovoltaïque ont des exigences différentes pour la connexion de différents composants en raison des différents environnements d'utilisation et des exigences techniques.Les facteurs globaux à prendre en compte sont : les performances d’isolation des câbles, les performances ignifuges et thermiques, les performances anti-vieillissement et les spécifications de diamètre de fil.Les câbles CC sont principalement posés à l’extérieur et doivent être résistants à l’humidité, au soleil, au froid et aux UV.C'est pourquoi les câbles DC des systèmes photovoltaïques distribués choisissent généralement des câbles spéciaux certifiés photovoltaïques.Ce type de câble de connexion utilise une gaine isolante à double couche, qui présente une excellente résistance à l'érosion par les UV, l'eau, l'ozone, l'acide et le sel, une excellente capacité tous temps et une excellente résistance à l'usure.Compte tenu du connecteur CC et du courant de sortie du module photovoltaïque, les câbles CC photovoltaïques couramment utilisés sont PV1-F1*4 mm2, PV1-F1*6 mm2, etc.
Les câbles CA sont principalement utilisés du côté CA de l'onduleur jusqu'au boîtier de combinaison CA ou à l'armoire connectée au réseau CA.Pour les câbles AC installés à l’extérieur, il convient de prendre en compte l’humidité, le soleil, le froid, la protection UV et la pose sur de longues distances.Généralement, des câbles de type YJV sont utilisés ;pour les câbles AC installés à l’intérieur, une protection incendie ainsi qu’une protection contre les rats et les fourmis doivent être prises en compte.
Sélection du matériau du câble
Les câbles DC utilisés dans les centrales photovoltaïques sont principalement utilisés pour des travaux extérieurs de longue durée.En raison des conditions de construction limitées, les connecteurs sont principalement utilisés pour la connexion des câbles.Les matériaux conducteurs de câble peuvent être divisés en âme en cuivre et âme en aluminium.
Les câbles à âme en cuivre ont une meilleure capacité antioxydante que l'aluminium, une durée de vie plus longue, une meilleure stabilité, une chute de tension plus faible et une perte de puissance inférieure.Dans la construction, les âmes en cuivre sont plus flexibles et le rayon de courbure autorisé est petit, ce qui facilite leur rotation et leur passage dans les tuyaux.De plus, les noyaux en cuivre sont résistants à la fatigue et ne se cassent pas facilement après des pliages répétés, ce qui rend le câblage pratique.Dans le même temps, les noyaux de cuivre ont une résistance mécanique élevée et peuvent résister à des tensions mécaniques importantes, ce qui apporte une grande commodité à la construction et à la pose, et crée également les conditions d'une construction mécanisée.
Au contraire, en raison des propriétés chimiques de l'aluminium, les câbles à âme en aluminium sont sujets à l'oxydation (réaction électrochimique) lors de l'installation, notamment au fluage, ce qui peut facilement conduire à des pannes.
Par conséquent, bien que le coût des câbles à âme en aluminium soit faible, pour des raisons de sécurité du projet et de fonctionnement stable à long terme, Rabbit Jun recommande d'utiliser des câbles à âme en cuivre dans les projets photovoltaïques.
Calcul de sélection de câbles photovoltaïques
Courant nominal
La section transversale des câbles DC dans différentes parties de l'installation photovoltaïque est déterminée selon les principes suivants : Les câbles de connexion entre les modules de cellules solaires, les câbles de connexion entre les batteries et les câbles de connexion des charges AC sont généralement sélectionnés avec une courant de 1,25 fois le courant de fonctionnement continu maximum de chaque câble ;
les câbles de connexion entre les panneaux solaires et les panneaux, et les câbles de connexion entre les batteries (groupes) et les onduleurs sont généralement sélectionnés avec un courant nominal de 1,5 fois le courant de fonctionnement continu maximum de chaque câble.
À l'heure actuelle, le choix de la section des câbles repose principalement sur la relation entre le diamètre du câble et le courant, et l'influence de la température ambiante, de la perte de tension et de la méthode de pose sur la capacité de charge actuelle des câbles est souvent ignorée.
Dans différents environnements d'utilisation, la capacité de transport de courant du câble, et il est recommandé que le diamètre du fil soit sélectionné vers le haut lorsque le courant est proche de la valeur de crête.
L'utilisation incorrecte de câbles photovoltaïques de petit diamètre a provoqué un incendie suite à une surcharge de courant
Perte de tension
La perte de tension dans le système photovoltaïque peut être caractérisée comme suit : perte de tension = courant * longueur du câble * facteur de tension.La formule montre que la perte de tension est proportionnelle à la longueur du câble.
Par conséquent, lors de l'exploration sur site, le principe consistant à maintenir le réseau à l'onduleur et l'onduleur au point de connexion au réseau aussi près que possible doit être suivi.
Dans les applications générales, la perte de ligne CC entre le générateur photovoltaïque et l'onduleur ne dépasse pas 5 % de la tension de sortie du générateur, et la perte de ligne CA entre l'onduleur et le point de connexion au réseau ne dépasse pas 2 % de la tension de sortie de l'onduleur.
Dans le processus d'application technique, la formule empirique peut être utilisée : △U=(I*L*2)/(r*S)
△U : chute de tension du câble-V
I : le câble doit résister au maximum de câble-A
L : longueur de pose du câble-m
S : section transversale du câble - mm2 ;
r : conductivité du conducteur-m/(Ω*mm2 ;), r cuivre=57, r aluminium=34
Lors de la pose de plusieurs câbles multiconducteurs en faisceaux, la conception doit prêter attention aux points
Dans l'application réelle, compte tenu de facteurs tels que la méthode de câblage des câbles et les restrictions d'acheminement, les câbles des systèmes photovoltaïques, en particulier les câbles CA, peuvent avoir plusieurs câbles multiconducteurs posés en faisceaux.
Par exemple, dans un système triphasé de petite capacité, la ligne de sortie CA utilise des câbles « une ligne à quatre conducteurs » ou « une ligne à cinq conducteurs » ;dans un système triphasé de grande capacité, la ligne de sortie CA utilise plusieurs câbles en parallèle au lieu de câbles unipolaires de grand diamètre.
Lorsque plusieurs câbles multiconducteurs sont posés en faisceaux, la capacité de transport de courant réelle des câbles sera atténuée dans une certaine proportion, et cette situation d'atténuation doit être prise en compte au début de la conception du projet.
Méthodes de pose des câbles
Le coût de construction de l'ingénierie des câbles dans les projets de production d'énergie photovoltaïque est généralement élevé et le choix de la méthode de pose affecte directement le coût de construction.
Par conséquent, une planification raisonnable et une sélection correcte des méthodes de pose des câbles sont des maillons importants dans le travail de conception des câbles.
La méthode de pose des câbles est examinée de manière exhaustive en fonction de la situation du projet, des conditions environnementales, des spécifications des câbles, des modèles, de la quantité et d'autres facteurs, et est sélectionnée en fonction des exigences d'un fonctionnement fiable et d'une maintenance facile et du principe de rationalité technique et économique.
La pose de câbles DC dans les projets de production d'énergie photovoltaïque comprend principalement l'enfouissement direct avec du sable et des briques, la pose à travers des canalisations, la pose en auges, la pose dans des tranchées de câbles, la pose dans des tunnels, etc.
La pose de câbles AC n’est pas très différente des méthodes de pose des systèmes électriques généraux.
Les câbles CC sont principalement utilisés entre les modules photovoltaïques, entre les chaînes et les boîtiers de combinaison CC, ainsi qu'entre les boîtiers de combinaison et les onduleurs.
Ils ont de petites surfaces transversales et de grandes quantités.Habituellement, les câbles sont attachés le long des supports des modules ou posés dans des tuyaux.Lors de la pose, il convient de prendre en compte les éléments suivants :
Pour connecter les câbles entre les modules et les câbles de connexion entre les chaînes et les boîtiers de combinaison, les supports de module doivent être utilisés autant que possible comme support de canal et comme fixation pour la pose de câbles, ce qui peut réduire dans une certaine mesure l'impact des facteurs environnementaux.
La force de pose des câbles doit être uniforme et appropriée, et ne doit pas être trop forte.La différence de température entre le jour et la nuit dans les sites photovoltaïques est généralement importante, et la dilatation et la contraction thermique doivent être évitées pour éviter la rupture des câbles.
Les passages de câbles en matériau photovoltaïque à la surface du bâtiment doivent tenir compte de l'esthétique globale du bâtiment.
La position de pose doit éviter de poser les câbles sur les bords tranchants des murs et des supports pour éviter de couper et de meuler la couche d'isolation pour provoquer des courts-circuits, ou une force de cisaillement pour couper les fils et provoquer des circuits ouverts.
Dans le même temps, il convient de prendre en compte des problèmes tels que les coups de foudre directs sur les lignes de câbles.
Planifiez raisonnablement le chemin de pose des câbles, réduisez les croisements et combinez la pose autant que possible pour réduire les excavations et l'utilisation des câbles pendant la construction du projet.
Informations sur le coût des câbles photovoltaïques
Le prix des câbles CC photovoltaïques qualifiés sur le marché varie actuellement en fonction de la section transversale et du volume d'achat.
De plus, le coût du câble est lié à la conception de la centrale.La disposition optimisée des composants peut économiser l'utilisation de câbles CC.
D'une manière générale, le coût des câbles photovoltaïques varie d'environ 0,12 à 0,25/W.Si cela dépasse trop, il peut être nécessaire de vérifier si la conception est raisonnable ou si des câbles spéciaux sont utilisés pour des raisons particulières.
Résumé
Bien que les câbles photovoltaïques ne représentent qu'une petite partie du système photovoltaïque, il n'est pas aussi simple qu'on l'imagine de choisir des câbles appropriés pour garantir un faible taux d'accidents du projet, améliorer la fiabilité de l'alimentation électrique et faciliter la construction, l'exploitation et la maintenance.J'espère que l'introduction de cet article pourra vous fournir un soutien théorique pour la conception et la sélection futures.
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Heure de publication : 19 juin 2024
