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Wie wählt man das richtige Solar-Gleichstromkabel für eine Solar-PV-Anlage aus?

  • Nachricht23.11.2020
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Verschiebbares TÜV-Solarmodulkabel, 4 mm, 1500 V

Verschiebbares TÜV-Solarmodulkabel, 4 mm, 1500 V

 

Die DC-Hauptleitung ist die Übertragungsleitung vom Photovoltaik-Modulsystem zum Wechselrichter, nachdem sie durch den Generatorkasten zusammengeführt wurde.Wenn der Wechselrichter das Herzstück des gesamten quadratischen Array-Systems ist, dann ist das DC-Hauptleitungssystem die Aorta.Da das DC-Hauptleitungssystem eine ungeerdete Lösung verwendet, führt ein Erdschluss des Kabels zu weitaus größeren Schäden am System und sogar an der Ausrüstung als bei AC.Daher sind PV-Systemingenieure bei DC-Hauptkabeln vorsichtiger als andere Elektroingenieure.

Das Richtige wählenDC-SolarkabelDenn die in Ihrem Zuhause oder Büro installierte Photovoltaikanlage ist entscheidend für Leistung und Sicherheit.Leistungsstarke Solarkabel sind dafür konzipiert, Sonnenenergie von einer Komponente des Systems zur anderen zu übertragen und in elektrische Energie umzuwandeln.Ihr alltäglicher Kupferdraht wird die Aufgabe ordnungsgemäß erfüllen und Sie werden wahrscheinlich einen Systemausfall erleiden.

Eine umfassende Analyse verschiedener Kabelunfälle kommt zu dem Schluss, dass Kabelerdschlüsse 90–95 % aller Kabelfehler ausmachen.Es gibt drei Hauptursachen für Erdschlüsse.Erstens handelt es sich bei den Kabelherstellungsfehlern um nicht qualifizierte Produkte;Zweitens ist die Betriebsumgebung rau, altert natürlich und wird durch äußere Kräfte beschädigt.Drittens ist die Installation nicht standardisiert und die Verkabelung ist grob.

Es gibt nur eine Ursache für den Erdschluss: das Isolationsmaterial des Kabels.Die Betriebsumgebung der DC-Hauptleitung von Photovoltaikkraftwerken ist relativ rau.Große Bodenkraftwerke befinden sich im Allgemeinen in Wüsten-, Salz- und Alkaligebieten mit großen Temperaturunterschieden während des Tages und in sehr feuchten Umgebungen.Bei Erdkabeln sind die Anforderungen an das Verfüllen und Ausheben von Kabelgräben relativ hoch;und die Betriebsumgebung verteilter Kraftwerkskabel ist nicht besser als die am Boden.Die Kabel halten sehr hohen Temperaturen stand und die Dachtemperatur kann sogar 100-110℃ erreichen.Die Brandschutz- und Flammschutzanforderungen des Kabels sowie die hohe Temperatur haben großen Einfluss auf die Isolationsdurchschlagsspannung des Kabels.

Daher müssen Sie vor der Installation und dem Betrieb des Systems sicherstellen, dass die Größe des installierten Solarkabels proportional zum Strom und der Spannung des Systems ist.Hier sind einige Funktionen, die vor dem Einschalten des Systems überprüft werden sollten;

1. Stellen Sie sicher, dass die Nennspannung des PV-Gleichstromkabels gleich oder größer als die Nennspannung des Systems ist.

2. Stellen Sie sicher, dass die Strombelastbarkeit des Solarkabels gleich oder größer als die Strombelastbarkeit der Anlage ist.

3. Stellen Sie sicher, dass die Kabel dick und ausreichend geschützt sind, um den Umgebungsbedingungen in Ihrer Region standzuhalten.

4. Überprüfen Sie den Spannungsabfall, um die Sicherheit zu gewährleisten.(Der Spannungsabfall sollte 2 % nicht überschreiten.)

5. Die Spannungsfestigkeit des Photovoltaik-Gleichstromkabels sollte größer sein als die maximale Spannung des Systems.

Darüber hinaus sollten bei der Auswahl und dem Design von PV-DC-Hauptkabeln für Photovoltaik-Kraftwerke auch Folgendes berücksichtigt werden: die Isolationsleistung des Kabels;die Feuchtigkeits-, Kälte- und Wetterbeständigkeit des Kabels;die hitzebeständige und flammhemmende Leistung des Kabels;die Verlegeart des Kabels;das Leitermaterial des Kabels (Kupferkern, Aluminiumlegierungskern, Aluminiumkern) und die Querschnittsspezifikationen des Kabels.

 

Verschiebbarer 6 mm Solardraht EN 50618

Verschiebbarer 6 mm Solardraht EN 50618

 

Die meisten PV-DC-Kabel werden im Freien verlegt und müssen vor Feuchtigkeit, Sonne, Kälte und ultravioletter Strahlung geschützt werden.Daher werden bei den DC-Kabeln in verteilten Photovoltaikanlagen in der Regel photovoltaisch zertifizierte Spezialkabel gewählt, wobei der Ausgangsstrom der DC-Stecker und Photovoltaikmodule berücksichtigt wird.Derzeit sind die am häufigsten verwendeten Photovoltaik-Gleichstromkabel die Spezifikationen PV1-F 1*4 mm.

Unter folgenden Gesichtspunkten können Sie sicherstellen, dass das richtige Solarkabel für die Anlage ausgewählt wird:

Stromspannung

Die Dicke des Solarkabels, das Sie für die Anlage wählen, hängt von der Spannung der Anlage ab.Je höher die Systemspannung, desto dünner das Kabel, da der Gleichstrom sinkt.Wählen Sie einen großen Wechselrichter, um die Systemspannung zu erhöhen.

 

Spannungsverlust

Der Spannungsverlust in einer Photovoltaikanlage kann wie folgt charakterisiert werden: Spannungsverlust = fließender Strom * Kabellänge * Spannungsfaktor.Aus der Formel ist ersichtlich, dass der Spannungsverlust proportional zur Länge des Kabels ist.Daher sollte bei der Erkundung vor Ort das Prinzip „Array-zu-Wechselrichter“ und „Wechselrichter-zu-Parallelpunkt“ befolgt werden.Im Allgemeinen darf der Gleichstromleitungsverlust zwischen Photovoltaikanlage und Wechselrichter 5 % der Ausgangsspannung der Anlage nicht überschreiten, und der Wechselstromleitungsverlust zwischen Wechselrichter und Parallelpunkt darf 2 % der Ausgangsspannung des Wechselrichters nicht überschreiten.Die empirische Formel kann im Prozess der technischen Anwendung verwendet werden:U=(I*L*2)/(r*S)

Darunter △U: Kabelspannungsabfall -V

I: Das Kabel muss dem maximalen Kabel-A standhalten

L: Länge der Kabelverlegung -m

S: die Querschnittsfläche des Kabels – mm²

r: Leitfähigkeit des Leiters-m/(Ω*mm²), r Kupfer=57, r Aluminium=34

 

Aktuell

Bitte prüfen Sie vor dem Kauf die aktuelle Nennleistung des Solarkabels.Für den Anschluss des Wechselrichters beträgt der gewählte Nennstrom des PV-Gleichstromkabels das 1,25-fache des maximalen Dauerstroms im berechneten Kabel.Für die Verbindung zwischen dem Inneren des Photovoltaik-Arrays und zwischen den Arrays beträgt der ausgewählte Nennstrom des PV-Gleichstromkabels das 1,56-fache des maximalen Dauerstroms im berechneten Kabel.Jeder Hersteller, wie zVerschiebbarhat eine Tabelle veröffentlicht, in der die aktuellen Nennwerte der hergestellten Kabel je nach Größe und Typ aufgeführt sind.Achten Sie darauf, die richtige Kabelgröße zu wählen, denn ein zu kleiner Draht kann schnell überhitzen und zudem einen erheblichen Spannungsabfall erleiden, der zu einem Leistungsverlust führt.

 

Datenblatt des Solarkabels 1500V

Datenblatt für Solarkabel

 

Länge

Auch die Länge des Kabels ist ein wichtiger Faktor bei der Auswahl des richtigen Kabels für eine Solaranlage.In den meisten Fällen ist die Stromübertragung umso besser, je länger das Kabel ist.Am besten ist es jedoch, einfache Faustregeln zu verwenden, um die erforderliche Leitungslänge anhand der aktuellen Kapazität des Systems zu berechnen.

Strom / 3 = Kabelgröße (mm2)

Mit dieser Formel können Sie ganz einfach die genaueste und geeignetste Systemkabelgröße ermitteln und Unfälle oder Systemausfälle vermeiden.

 

Aussehen

Die Isolierschicht (Mantelschicht) qualifizierter Produkte ist weich, flexibel und flexibel, und die Oberflächenschicht ist dicht, glatt, ohne Rauheit und hat reinen Glanz.Die Oberfläche der Isolierschicht (Mantelschicht) sollte klar und kratzfest sein. Bei Produkten aus informellen Isoliermaterialien fühlt sich die Isolierschicht transparent, spröde und nicht zäh an.

 

Etikett

Normale Kabel werden mit Photovoltaikkabeln gekennzeichnet.Markieren Sie die Spezialkabel für Photovoltaik und die Außenhäute der Kabel sind mit PV1-F1*4mm gekennzeichnet.

 

Isolationsschicht

Die nationale Norm enthält klare Daten zur dünnsten Stelle der Gleichmäßigkeit der Drahtisolationsschicht und zur durchschnittlichen Dicke.Die Dicke der regulären Drahtisolierung ist gleichmäßig, nicht exzentrisch und liegt eng am Leiter an.

 

Drahtkern

Es handelt sich um einen Drahtkern, der aus reinen Kupferrohstoffen hergestellt und einem strengen Drahtziehen, Glühen (Erweichen) und Verseilen unterzogen wird.Seine Oberfläche sollte hell, glatt und gratfrei sein und die Verseilfestigkeit sollte flach, weich und zäh sein und nicht leicht zu brechen.Der gewöhnliche Kabelkern besteht aus violett-rotem Kupferdraht.Der Kern des Photovoltaikkabels besteht aus Silber und der Querschnitt des Kerns besteht weiterhin aus violettem Kupferdraht.

 

Dirigent

Der Leiter ist glänzend und die Größe der Leiterstruktur entspricht den Standardanforderungen.Draht- und Kabelprodukte, die den Anforderungen der Norm entsprechen, unabhängig davon, ob es sich um Aluminium- oder Kupferleiter handelt, sind relativ hell und ölfrei, sodass der Gleichstromwiderstand des Leiters der Norm entspricht, eine gute Leitfähigkeit und eine hohe Leistung aufweist.

 

Zertifikat

Das Standardproduktzertifikat sollte den Namen des Herstellers, die Adresse, das Kundendiensttelefon, das Modell, die Spezifikationsstruktur, den Nennquerschnitt (normalerweise 2,5 Quadrat, 4 Quadratdraht usw.) und die Nennspannung (einadriger Draht 450/750 V) enthalten , zweiadriges Schutzmantelkabel 300/500 V), Länge (die nationale Norm schreibt eine Länge von 100 m ± 0,5 m vor), Nummer des Prüfpersonals, Herstellungsdatum und die nationale Standardnummer oder das Zertifizierungszeichen des Produkts.Insbesondere ist das auf dem regulären Produkt gekennzeichnete Modell des einadrigen Kunststoffdrahtes mit Kupferkern 227 IEC01 (BV), nicht BV.Bitte achten Sie auf den Käufer.

 

Inspektionsbericht

Als Produkt, das Menschen und Sachwerte beeinträchtigt, stehen Kabel seit jeher im Fokus staatlicher Überwachung und Inspektion.Reguläre Hersteller unterliegen einer regelmäßigen Kontrolle durch die Überwachungsabteilung.Daher sollte der Verkäufer in der Lage sein, den Inspektionsbericht der Qualitätsinspektionsabteilung vorzulegen, andernfalls fehlt der Qualität der Draht- und Kabelprodukte die Grundlage.

 

Um festzustellen, ob es sich um ein flammhemmendes Kabel und ein bestrahltes Kabel handelt, ist es außerdem besser, einen Abschnitt abzuschneiden und zu entzünden.Wenn es sich bald selbst entzündet und verbrennt, handelt es sich offensichtlich nicht um ein flammhemmendes Kabel.Wenn es lange dauert, bis es sich entzündet, erlischt es von selbst, sobald es die Feuerquelle verlässt, und es entsteht kein stechender Geruch, was darauf hindeutet, dass es sich um ein flammhemmendes Kabel handelt (flammhemmendes Kabel ist nicht völlig unentzündlich, es ist schwierig anzünden).Bei längerem Brennen gibt das bestrahlte Kabel ein leises Knallgeräusch von sich, das unbestrahlte Kabel dagegen nicht.Wenn es über einen längeren Zeitraum brennt, fällt die isolierende Oberflächenhülle stark ab und der Durchmesser hat sich nicht wesentlich vergrößert, was darauf hindeutet, dass die Strahlungsvernetzungsbehandlung nicht durchgeführt wurde.

Und wenn Sie den Kabelkern in 90 Grad heißes Wasser legen, sinkt der Isolationswiderstand des wirklich bestrahlten Kabels unter normalen Bedingungen nicht schnell und bleibt über 0,1 Megaohm/km.Fällt der Widerstand schnell oder sogar unter 0,009 Megaohm pro Kilometer, ist das Kabel nicht vernetzt und bestrahlt.

Schließlich sollte auch der Einfluss der Temperatur auf die Leistung von Photovoltaik-Gleichstromkabeln berücksichtigt werden.Je höher die Temperatur, desto geringer ist die Strombelastbarkeit des Kabels.Das Kabel sollte möglichst an einem belüfteten Ort verlegt werden.

 

Verschiebbares Kabel Solar 10mm2 H1Z2Z2-K

Verschiebbares Kabel Solar 10mm2 H1Z2Z2-K

 

Zusammenfassung

Daher ist die Auswahl der richtigen Kabelgrößen für Ihr Solarsystem sowohl aus Leistungs- als auch aus Sicherheitsgründen wichtig.Wenn die Kabel zu klein dimensioniert sind, kommt es zu einem erheblichen Spannungsabfall in den Kabeln, was zu einem übermäßigen Leistungsverlust führt.Darüber hinaus besteht bei Unterdimensionierung der Drähte die Gefahr, dass sich die Drähte so stark erhitzen, dass es zu einem Brand kommt.

Der von den Solarmodulen erzeugte Strom sollte mit minimalem Verlust die Batterie erreichen.Jedes Kabel hat seinen eigenen ohmschen Widerstand.Der Spannungsabfall aufgrund dieses Widerstands entspricht dem Ohmschen Gesetz:

V = I x R (Hier ist V der Spannungsabfall über dem Kabel, R ist der Widerstand und I der Strom).

Der Widerstand (R) des Kabels hängt von drei Parametern ab:

1. Kabellänge: Je länger das Kabel, desto größer ist der Widerstand

2. Kabelquerschnittsfläche: Je größer die Fläche, desto kleiner ist der Widerstand

3. Das verwendete Material: Kupfer oder Aluminium.Kupfer hat im Vergleich zu Aluminium eine geringere Widerstandsfähigkeit

In dieser Anwendung ist Kupferkabel vorzuziehen.Die Dimensionierung von Kupferdrähten erfolgt nach der Maßskala: American Wire Gauge (AWG).Je niedriger die Stärkezahl, desto geringer ist der Widerstand des Kabels und desto höher ist die Stromstärke, mit der es sicher umgehen kann.

 

Kaufratgeber für netzunabhängige Solaranlagen: Gleichstromkabel und Anschlüsse

 

 

Ergänzung: Isolationseigenschaften von PV-DC-Kabeln

1. Die Feldstärke und Spannungsverteilung von Wechselstromkabeln sind ausgeglichen.Das Kabelisolationsmaterial konzentriert sich auf die Dielektrizitätskonstante, die nicht von der Temperatur beeinflusst wird;während die Spannungsverteilung von Gleichstromkabeln die maximale Isolationsschicht des Kabels ist, die durch den Widerstand des Kabelisolationsmaterials beeinflusst wird.Durch den Einfluss des Koeffizienten hat das Isoliermaterial ein negatives Temperaturkoeffizientenphänomen, das heißt, die Temperatur steigt und der Widerstand nimmt ab;

Wenn das Kabel in Betrieb ist, erhöht der Kernverlust die Temperatur und der elektrische Widerstand des Isoliermaterials des Kabels ändert sich entsprechend, was auch dazu führt, dass sich die elektrische Feldspannung der Isolierschicht entsprechend ändert.Mit anderen Worten: Die Isolierschicht gleicher Dicke verändert sich aufgrund der Temperatur.Mit zunehmender Spannung nimmt die Durchbruchspannung entsprechend ab.Bei den Gleichstrom-Hauptleitungen einiger dezentraler Kraftwerke altert das Isolationsmaterial des Kabels aufgrund der Änderung der Umgebungstemperatur deutlich schneller als das der im Erdreich verlegten Kabel.Diesem Punkt sollte besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden.

 

2. Während des Produktionsprozesses der Kabelisolationsschicht werden zwangsläufig einige Verunreinigungen gelöst.Sie haben einen relativ geringen Isolationswiderstand und ihre Verteilung entlang der radialen Richtung der Isolationsschicht ist ungleichmäßig, was auch zu unterschiedlichen Volumenwiderständen in verschiedenen Teilen führt.Unter der Gleichspannung wird auch das elektrische Feld der Kabelisolationsschicht unterschiedlich sein.Auf diese Weise altert der Volumenwiderstand der Isolierung schneller und wird zum ersten versteckten Gefahrenpunkt für Durchschläge.
Beim AC-Kabel tritt dieses Phänomen nicht auf.Im Allgemeinen gleichen sich Belastung und Einfluss des AC-Kabelmaterials insgesamt aus, während die Isolationsbelastung des DC-Hauptkabels immer an der schwächsten Stelle am stärksten beeinflusst wird.Daher sollten die AC- und DC-Kabel im Kabelherstellungsprozess unterschiedliche Management- und Standards haben.

 

3. In Wechselstromkabeln werden häufig mit vernetztem Polyethylen isolierte Kabel verwendet.Sie verfügen über sehr gute dielektrische und physikalische Eigenschaften und sind sehr kostengünstig.Allerdings weisen sie als Gleichstromkabel ein schwer zu lösendes Raumladungsproblem auf.Es wird in Hochspannungs-Gleichstromkabeln sehr geschätzt.
Wenn das Polymer zur Isolierung von Gleichstromkabeln verwendet wird, kommt es zu einer Vielzahl lokaler Einschlüsse in der Isolationsschicht, was zur Ansammlung von Raumladung innerhalb der Isolierung führt.Der Einfluss der Raumladung auf das Isoliermaterial spiegelt sich hauptsächlich in zwei Aspekten wider: dem Effekt der elektrischen Feldverzerrung und dem Effekt der nichtelektrischen Feldverzerrung.Der Aufprall ist für Dämmstoffe sehr schädlich.
Unter der sogenannten Raumladung versteht man den Teil der Ladung, der die Neutralität einer Struktureinheit einer makroskopischen Substanz überschreitet.In einem Festkörper ist die positive oder negative Raumladung an ein bestimmtes lokales Energieniveau gebunden und wird in Form gebundener Polaronzustände bereitgestellt.Polarisationseffekt.Bei der sogenannten Raumladungspolarisation handelt es sich um den Prozess der Ansammlung negativer Ionen an der Grenzfläche auf der Seite der positiven Elektrode und positiver Ionen an der Grenzfläche auf der Seite der negativen Elektrode aufgrund der Ionenbewegung, wenn freie Ionen im Dielektrikum enthalten sind.
In einem elektrischen Wechselfeld kann die Wanderung positiver und negativer Ladungen des Materials nicht mit den schnellen Änderungen im elektrischen Feld der Netzfrequenz Schritt halten, sodass keine Raumladungseffekte auftreten.In einem elektrischen Gleichfeld hingegen wird das elektrische Feld entsprechend dem spezifischen Widerstand verteilt, wodurch Raumladungen entstehen und die Verteilung des elektrischen Feldes beeinflusst werden.Bei der Polyethylen-Isolierung kommt es zu zahlreichen lokalen Zuständen, wobei der Raumladungseffekt besonders gravierend ist.Die vernetzte Polyethylen-Isolierschicht ist chemisch vernetzt und stellt eine integrale vernetzte Struktur dar.Es ist ein unpolares Polymer.Aus Sicht der gesamten Kabelstruktur ähnelt das Kabel selbst einem größeren Kondensator.Nachdem die Gleichstromübertragung gestoppt wurde, entspricht dies dem Abschluss des Ladevorgangs eines Kondensators.Obwohl der Leiterkern geerdet ist, kann er nicht effektiv entladen werden.Im Kabel ist noch eine große Menge Gleichstrom vorhanden, die sogenannte Raumladung.Diese Raumladungen sind nicht wie Wechselstrom.Das Kabel wird durch den dielektrischen Verlust verbraucht, am Kabeldefekt jedoch angereichert;Das mit vernetztem Polyethylen isolierte Kabel sammelt mit zunehmender Nutzungsdauer oder häufigen Unterbrechungen und Änderungen der Stromstärke immer mehr Raumladungen.Beschleunigen Sie die Alterungsgeschwindigkeit der Isolierschicht und beeinträchtigen Sie dadurch die Lebensdauer.Daher unterscheidet sich die Isolationsleistung des DC-Hauptkabels immer noch stark von der des AC-Kabels.

 Verschiebbares Solar-PV-Kabel

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