سطح مقطع کابل خورشیدی باید با دو آزمون مستقل تعیین شود: نخست تحمل جریان پس از اعمال ضرایب دما، تجمع و روش نصب؛ دوم محدود نگهداشتن افت ولتاژ. هرکدام سطح مقطع بزرگتری پیشنهاد کرد، همان گزینه مبنای انتخاب نهایی قرار میگیرد.
انتخاب کابل فقط از روی توان پنل یا اینورتر صحیح نیست. جریان مدار، طول یکطرفه مسیر، ولتاژ، جنس هادی، دمای محیط، نحوه عبور کابل، تعداد کابلهای مجاور و مشخصات حفاظتی همگی بر سطح مقطع نهایی اثر دارند.
محاسبات این مقاله برای آموزش و برآورد اولیهاند. طراحی نهایی باید با دیتاشیت کابل، دستورالعمل سازنده تجهیزات، مقررات محلی و نظر طراح یا مجری برق دارای صلاحیت تطبیق داده شود.
چرا محاسبه سطح مقطع کابل خورشیدی اهمیت دارد؟
تلفات کابل با مربع جریان رابطه دارد. به همین دلیل کابلهای باتری در سیستمهای ۱۲، ۲۴ و ۴۸ ولت معمولاً حساستر از کابل استرینگهای ولتاژبالای پنل هستند.
برای محاسبه کابل چه اطلاعاتی لازم است؟
- جریان کاری یا جریان طراحی مدار
- ولتاژ نامی مدار
- طول یکطرفه مسیر کابل
- افت ولتاژ مجاز
- جنس هادی؛ مس یا آلومینیوم
- دمای محیط و سطح کابل
- روش نصب در هوا، لوله یا سینی
- تعداد کابلهای مجاور
- نوع عایق و حداکثر دمای کاری
- جریان نامی وسیله حفاظتی
در مسیر DC دو هادی مثبت و منفی وجود دارد. بنابراین در فرمول افت ولتاژ DC، طول حلقه رفت و برگشت برابر دو برابر طول یکطرفه مسیر است.
جریان طراحی کابل خورشیدی چگونه تعیین میشود؟
در سمت پنل، مبنای جریان معمولاً جریان اتصال کوتاه ماژول یا استرینگ است و باید ضریب طراحی مطابق استاندارد، مقررات پروژه و نوع حفاظت روی آن اعمال شود. تعداد استرینگهای موازی نیز جریان کابل تجمیعی را افزایش میدهد.
اگر جریان اتصال کوتاه پنل ۱۳ آمپر و ضریب طراحی پروژه ۱٫۲۵ باشد، جریان مبنای اولیه کابل حدود ۱۶٫۲۵ آمپر خواهد بود.
عدد نهایی باید با الزامات نسخه استاندارد مورد استفاده، بیشینه جریان معکوس، تعداد استرینگهای موازی، فیوز استرینگ و مشخصات سازنده تطبیق داده شود.
افت ولتاژ کابل چیست؟
مقاومت هادی باعث میشود ولتاژ انتهای کابل کمتر از ابتدای آن باشد. درصد افت ولتاژ از تقسیم افت ایجادشده بر ولتاژ نامی مدار به دست میآید.
برای پروژههای خورشیدی معمولاً افت پایین در مسیرهای DC و AC هدفگذاری میشود؛ اما حد دقیق باید از مشخصات پروژه و استاندارد طراحی گرفته شود.
فرمول محاسبه سطح مقطع کابل DC
مقاومت هادی با افزایش دما بیشتر میشود. برای طراحی دقیق باید مقاومت در دمای کار، طول واقعی، تلرانس ساخت و اتصالات نیز لحاظ شوند.
مثال انتخاب کابل استرینگ پنل خورشیدی
سطح مقطع محاسباتی ۲٫۸۴ میلیمترمربع است؛ بنابراین سایز استاندارد بالاتر یعنی کابل ۴ میلیمترمربع بررسی میشود. افت تقریبی این کابل در شرایط محاسبه حدود ۱٫۱ درصد است.
انتخاب نهایی منوط به تأیید جریان مجاز کابل پس از اعمال دما، روش نصب و تجمع کابلهاست.
محاسبه کابل باتری به اینورتر
کابل باتری معمولاً جریان بسیار بیشتری از کابل پنل عبور میدهد. مسیر باید کوتاه، اتصالات محکم و سطح مقطع مطابق جریان پیوسته و لحظهای اینورتر باشد.
نتیجه افت ولتاژ حداقل ۱۶ میلیمترمربع را نشان میدهد؛ اما جریان مجاز، دمای کابل، نوع سرکابل، جریان لحظهای اینورتر و دستورالعمل سازنده ممکن است انتخاب ۲۵ یا ۳۵ میلیمترمربع را ضروری کند.
کابل باتری را فقط با فرمول افت ولتاژ انتخاب نکنید. جدول جریان مجاز سازنده و حداکثر جریان باتری و اینورتر در اولویت هستند.
محاسبه کابل AC تکفاز و سهفاز
مثال اینورتر تکفاز ۵ کیلووات
جریان تقریبی یک اینورتر ۵ کیلووات در ولتاژ ۲۳۰ ولت و ضریب توان نزدیک یک حدود ۲۱٫۷ آمپر است.
برای طول یکطرفه ۲۰ متر و افت هدف ۱٫۵ درصد، سطح مقطع حاصل از فرمول ساده حدود ۴٫۴ میلیمترمربع است؛ بنابراین ۶ میلیمترمربع برای بررسی اولیه انتخاب میشود.
مدار سهفاز
برای کابل AC دقیق، راکتانس کابل، نوع بار، ضریب توان، روش نصب، جریان اتصال کوتاه و هماهنگی با کلید حفاظتی نیز باید بررسی شوند.
چه ضرایبی جریان مجاز کابل را کاهش میدهند؟
- دمای بالای محیط یا پشت پنل
- نصب کابل داخل لوله بسته
- تجمع چند کابل کنار یکدیگر
- عبور کابل از عایق حرارتی
- تابش مستقیم خورشید
- تهویه نامناسب سینی یا کانال
- دمای مجاز عایق کابل
- شرایط خاص پروژه
جریان مجاز درجشده در جدول کابل مربوط به شرایط مرجع است. ضرایب اصلاح باید مطابق جدول سازنده کابل و مقررات نصب اعمال شوند.
جدول رایج سطح مقطع کابل خورشیدی
| سطح مقطع | کاربرد متداول | نکته انتخاب |
|---|---|---|
| ۲٫۵ mm² | مدارهای کوچک و مسیر کوتاه | تنها پس از محاسبه و تأیید جریان |
| ۴ mm² | بسیاری از استرینگهای پنل | گزینه رایج، نه انتخاب همیشگی |
| ۶ mm² | مسیر بلند یا جریان بیشتر | کاهش افت نسبت به ۴ میلیمتر |
| ۱۰ mm² | کابل تجمیعی یا مسیر طولانی | نیازمند کانکتور و ترمینال سازگار |
| ۱۶ mm² و بیشتر | باتری، خروجی تجمیعی و توان بالا | محاسبه اختصاصی الزامی است |
این جدول ظرفیت جریان ثابت ارائه نمیکند؛ چون جریان مجاز هر سایز به نوع کابل، عایق، دما، روش نصب و تعداد کابلهای مجاور وابسته است.
کابل پنل خورشیدی چه ویژگیهایی باید داشته باشد؟
- ولتاژ نامی متناسب با آرایه DC
- عایق و روکش مناسب فضای باز
- مقاومت در برابر UV
- مقاومت حرارتی مناسب
- انعطافپذیری برای نصب و اتصال
- سازگاری قطر با کانکتور و گلند
- نشانهگذاری و مشخصات قابل رهگیری
- تطابق با استاندارد کابل PV پروژه
IEC 62930 برای کابلهای تکرشته مخصوص سامانههای فتوولتائیک تا ولتاژ نامی ۱٫۵ کیلوولت DC تدوین شده است. طراحی آرایه و کابلکشی نیز باید با الزامات نسخه جاری IEC 62548-1 و مقررات تأسیسات PV هماهنگ شود.
اشتباهات رایج در انتخاب کابل خورشیدی
- انتخاب کابل فقط از روی توان سیستم
- فراموشکردن طول مسیر رفت و برگشت
- استفاده از جریان کاری بهجای جریان طراحی
- نادیدهگرفتن دمای پشت پنل
- عدم اعمال ضریب تجمع کابلها
- استفاده از کابل ساختمانی در فضای باز
- ترکیب کانکتورهای ناسازگار
- پرس نامناسب پین کانکتور
- استفاده از کابل باتری بیشازحد بلند
- عدم هماهنگی کابل با فیوز و کلید
پرس ناقص، شلبودن ترمینال یا کانکتور ناسازگار مقاومت موضعی ایجاد میکند و ممکن است باعث گرمشدن شدید نقطه اتصال شود.
سؤالات رایج درباره محاسبه کابل خورشیدی
پاسخ به جریان، طول مسیر، دما و افت ولتاژ مجاز بستگی دارد. ۴ میلیمتر در بسیاری از استرینگها رایج است، ولی برای مسیر بلند یا جریان بالاتر ممکن است ۶ میلیمتر لازم باشد.
در فرمولی که ضریب ۲ دارد، L طول یکطرفه است و ضریب ۲ مسیر مثبت و منفی را محاسبه میکند.
از نظر تلفات بله، اما کاهش بیشازحد افت ممکن است هزینه کابل را بدون بازگشت اقتصادی کافی افزایش دهد.
خیر. کابل باتری معمولاً جریان بسیار بالاتری حمل میکند و باید از نظر انعطافپذیری، سطح مقطع، سرکابل و مشخصات سازنده باتری و اینورتر انتخاب شود.
سطح مقطع مسیرهای DC و AC پروژه را بررسی کنید
جریان، ولتاژ، طول مسیر، دمای محیط و روش نصب را مشخص کنید تا سطح مقطع، افت ولتاژ و تجهیزات حفاظتی سازگار بررسی شوند.
