太陽光発電ケーブルは、太陽光発電システムの電気機器をサポートするための基礎です。太陽光発電システムで使用されるケーブルの量は一般の発電システムを上回り、システム全体の効率を左右する重要な要素の一つでもあります。
太陽光発電の DC ケーブルと AC ケーブルは分散型太陽光発電システムのコストの約 2 ～ 3% を占めますが、実際の経験では、間違ったケーブルを使用すると、プロジェクトでの過剰な回線損失、電源の安定性の低下、および電力供給の安定性を低下させるその他の要因につながる可能性があることがわかっています。プロジェクトが戻ってきます。
したがって、適切なケーブルを選択することで、プロジェクトの事故率を効果的に低減し、電源の信頼性を向上させ、建設、運用、メンテナンスを容易にすることができます。
太陽光発電ケーブルの種類
太陽光発電所のシステムに応じて、ケーブルはDCケーブルとACケーブルに分けられます。用途や使用環境の違いにより、以下のように分類されます。
DC ケーブルは主に次の用途に使用されます。
コンポーネント間の直列接続。
ストリング間およびストリングと DC 配電ボックス (コンバイナー ボックス) 間の並列接続。
DC配電ボックスとインバータの間。
AC ケーブルは主に次の用途に使用されます。
インバータと昇圧トランス間の接続。
昇圧変圧器と配電装置間の接続。
配電装置と電力網またはユーザーとの間の接続。
太陽光発電ケーブルの要件
太陽光発電システムの低圧直流送電部分に使用されるケーブルは、使用環境や技術要件の違いにより、各コンポーネントの接続要件が異なります。考慮すべき総合的な要素は、ケーブルの絶縁性能、耐熱性および難燃性の性能、老化防止性能、および線径の仕様です。DC ケーブルは屋外に敷設されることが多く、防湿、耐日光、耐寒性、耐紫外線性が求められます。したがって、分散型太陽光発電システムの DC ケーブルは通常、太陽光発電認定の特殊ケーブルを選択します。このタイプの接続ケーブルは、紫外線、水、オゾン、酸、塩害に対する優れた耐性、優れた全天候性、耐摩耗性を備えた二重層絶縁シースを使用しています。DC コネクタと太陽光発電モジュールの出力電流を考慮して、一般的に使用される太陽光発電 DC ケーブルは PV1-F1*4mm2、PV1-F1*6mm2 などです。
AC ケーブルは主に、インバータの AC 側から AC コンバイナ ボックスまたは AC グリッド接続キャビネットまで使用されます。屋外に設置される AC ケーブルの場合は、湿気、日光、寒さ、紫外線保護、および長距離の敷設を考慮する必要があります。一般に、YJV タイプのケーブルが使用されます。屋内に設置された AC ケーブルの場合は、防火およびネズミとアリの保護を考慮する必要があります。
ケーブル材質の選択
太陽光発電所で使用される直流ケーブルは、屋外での長期作業に使用されることがほとんどです。建築条件の制限により、ケーブル接続にはコネクタが主に使用されます。ケーブル導体の材質は銅芯とアルミニウム芯に分けられます。
銅コアケーブルはアルミニウムよりも優れた抗酸化能力を持ち、寿命が長く、安定性が高く、電圧降下が低く、電力損失が低くなります。構造上、銅コアは柔軟性があり、許容曲げ半径が小さいため、回転やパイプの通過が容易です。また、銅芯は疲労に強く、繰り返し曲げても折れにくいため、配線に便利です。同時に、銅コアは機械的強度が高く、大きな機械的張力に耐えることができるため、建設や敷設に大きな利便性をもたらし、機械化された建設のための条件も作り出します。
逆に、アルミニウムの化学的特性により、アルミニウムコアケーブルは敷設中に酸化（電気化学反応）が発生しやすく、特にクリープが発生しやすく、故障につながりやすいです。
したがって、アルミコアケーブルのコストは低いですが、プロジェクトの安全性と長期安定稼働の観点から、Rabbit Junでは太陽光発電プロジェクトでは銅コアケーブルの使用を推奨しています。
太陽光発電ケーブル選定の計算
定格電流
太陽光発電システムのさまざまな部分の DC ケーブルの断面積は、次の原則に従って決定されます。 太陽電池モジュール間の接続ケーブル、バッテリー間の接続ケーブル、および AC 負荷の接続ケーブルは、一般に定格に基づいて選択されます。各ケーブルの最大連続動作電流の 1.25 倍の電流。
太陽電池アレイとアレイの間の接続ケーブル、およびバッテリー (グループ) とインバーターの間の接続ケーブルは、通常、各ケーブルの最大連続使用電流の 1.5 倍の定格電流で選択されます。
現在、ケーブル断面積の選択は主にケーブル直径と電流の関係に基づいており、ケーブルの電流容量に対する周囲温度、電圧損失、敷設方法の影響は無視されることがよくあります。
使用環境が異なる場合、ケーブルの電流容量が異なり、電流がピーク値に近い場合は、線径を大きく選択することをお勧めします。
細径太陽光発電ケーブルの誤使用により過電流が発生し火災が発生
電圧損失
太陽光発電システムの電圧損失は、電圧損失 = 電流 * ケーブル長 * 電圧係数として特徴付けることができます。この式から、電圧損失はケーブルの長さに比例することがわかります。
したがって、現場での探査中は、アレイとインバータ、およびインバータと系統接続点を可能な限り近づけるという原則に従う必要があります。
一般的な用途では、太陽電池アレイとインバータ間の DC ライン損失はアレイ出力電圧の 5% を超えず、インバータと系統接続点間の AC ライン損失はインバータ出力電圧の 2% を超えません。
工学応用のプロセスでは、次の経験式を使用できます: △U=(I*L*2)/(r*S)
△U：ケーブル電圧降下-V
I: ケーブルは最大ケーブル A に耐える必要があります
L：ケーブル敷設長さ-m
S: ケーブル断面積-mm2;
r: 導体の導電率-m/(Ω*mm2;)、r 銅=57、r アルミニウム=34
複数の多芯ケーブルを束ねて敷設する場合の設計上の注意点
実際の用途では、太陽光発電システムのケーブル、特にACケーブルは、ケーブルの配線方法や引き回しの制約などを考慮して、複数の多芯ケーブルを束ねて敷設する場合があります。
たとえば、小容量の三相システムでは、AC 引き込み線に「1 線 4 芯」または「1 線 5 芯」のケーブルが使用されます。大容量三相システムでは、AC引出線に単芯大径ケーブルの代わりに複数のケーブルを並列に使用します。
複数の多心ケーブルを束ねて敷設すると、ケーブルの実際の電流容量は一定の割合で減衰するため、プロジェクト設計の開始時にこの減衰状況を考慮する必要があります。
ケーブル敷設方法
太陽光発電プロジェクトにおけるケーブル工事の工事費は一般的に高額であり、敷設方法の選択が工事費に直接影響します。
したがって、ケーブル設計作業では、合理的な計画とケーブル敷設方法の正しい選択が重要です。
ケーブル敷設方法は、プロジェクトの状況、環境条件、ケーブルの仕様、型式、数量などを総合的に検討し、確実な運用と容易なメンテナンスの要求、技術的・経済的合理性の原則に従って選択されます。
太陽光発電事業における直流ケーブルの敷設には、主に砂やレンガによる直接埋設、管内埋設、トラフ内敷設、ケーブルトレンチ内敷設、トンネル内敷設などがあります。
ACケーブルの敷設は一般的な電力系統の敷設方法と大きな違いはありません。
DC ケーブルは主に太陽光発電モジュール間、ストリングと DC コンバイナ ボックス間、コンバイナ ボックスとインバータ間で使用されます。
それらは断面積が小さく、量が多くなります。通常、ケーブルはモジュールブラケットに沿って結ばれるか、パイプに通されます。敷設するときは、次の点を考慮する必要があります。
モジュール間のケーブル接続、およびストリングとコンバイナボックス間のケーブル接続では、モジュールブラケットをケーブル敷設時のチャネルサポートおよび固定としてできる限り使用する必要があり、これにより環境要因の影響をある程度軽減できます。
ケーブル敷設の力は均一かつ適切である必要があり、きつすぎないようにしてください。太陽光発電所では一般に昼夜の温度差が大きく、ケーブルの断線を防ぐために熱膨張や熱収縮を避ける必要があります。
建物の表面にある太陽光発電材料のケーブルのリード線は、建物全体の美観を考慮する必要があります。
敷設位置では、絶縁層を切断したり研磨して短絡を引き起こしたり、せん断力でワイヤを切断して開回路を引き起こしたりすることを避けるために、壁やブラケットの鋭利な端にケーブルを敷設することは避けてください。
同時に、ケーブル線への直撃雷などの問題も考慮する必要があります。
ケーブル敷設経路を合理的に計画し、交差を減らし、可能な限り敷設を組み合わせて、プロジェクト建設中の土の掘削とケーブルの使用量を削減します。
太陽光発電ケーブルの価格情報
現在、市場にある認定太陽光発電 DC ケーブルの価格は、断面積と購入量によって異なります。
さらに、ケーブルのコストは発電所の設計に関係します。最適化されたコンポーネントのレイアウトにより、DC ケーブルの使用を節約できます。
一般的に、太陽光発電ケーブルのコストは約 0.12 ～ 0.25/W です。それを超えすぎる場合は、設計が合理的かどうか、または特別な理由で特殊なケーブルが使用されていないかどうかを確認する必要がある場合があります。
まとめ
太陽光発電ケーブルは太陽光発電システムのほんの一部にすぎませんが、プロジェクトの低い事故率を確保し、電力供給の信頼性を向上させ、建設、運用、メンテナンスを容易にするために適切なケーブルを選択することは想像ほど簡単ではありません。この記事での紹介が、今後の設計と選択において理論的なサポートになれば幸いです。
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投稿日時: 2024 年 6 月 19 日
