背景
在光伏系统中，我们需要考虑三种类型的电缆:光伏电缆、交流电缆和接地电缆。
光伏电缆通常敷设在室外，需要防潮、防阳光直射、防低温、防紫外线。选择pv认证的布线至关重要，这是常规布线无法替代的(pv认证的电缆的防紫外线、绝缘保护、直流耐压(通常为600VDC)都优于常规电缆)。更常用的布线是PV1-F*4mm2。
接地电缆主要用于系统防雷接地。我们只需要确保我们所用的接地电缆符合系统的接地电阻要求。
交流电缆用于将逆变器的交流输出连接到电网。它们通常安装在室外，因此它们也需要与直流电缆相同的保护特性。由于逆变器输出电流的不同，交流布线的选择变得更加复杂。目前，选择交流电缆的主要依据是电缆直径与容量的关系，而环境温度、电压损耗、敷设方式等对电缆载流能力的影响一般被忽略。在本次Solis研讨会中，我们将讨论如何在光伏系统中正确选择正确的交流电缆。
交流电缆选择
太阳能光伏系统的电缆选择需要考虑以下几点:
- 电压损失
太阳能光伏系统的电压损失可以表示为:
电压损耗=通过电流*电缆长度*电压因数
电压损失与电缆的长度成正比。
在设计和安装系统时，应遵循光伏组件阵列到逆变器的距离和逆变器到并网点的距离尽可能近的原则。
我们需要保证光伏阵列与逆变器之间的直流电压损失小于阵列输出电压的3%，逆变器与并网点之间的交流电压损失不超过逆变器输出电压的2%。
计算公式:△U=(I*L*2)/(r*S)
注:△U:电缆压降-V
I:电缆所能承受的最大电流
L:电缆敷设长度-m
S:电缆截面积-mm²
r:导体的电导率-m/(Ω*mm²)，铜的r=57，铝的r= 34
- 承载能力计算
我们在计算电缆的载流能力时，除了参考载流表中的参数外，还需要考虑导线类型、安装方式、环境温度等因素，通过这些校正因素得到实际的电流值。
表1电缆尺寸及正常额定电流
电缆的载流能力会随着环境温度的变化而变化。每个制造商电缆的数据表都会有相应的温度校正系数表，以便进行正确的选择。
表2环境温度校正因子
- 多根多芯电缆并联敷设问题
在实际安装场景中，光伏系统的交流电缆可能为多芯电缆并联敷设。例如，在小容量三相系统中，交流电缆采用“1根四芯电缆”或“1根五芯电缆”。单相系统将使用“1根二芯电缆”或“1根三芯电缆”电缆;在大容量三相系统中，交流布线采用多根并联电缆，而不是单芯大直径电缆。在这种情况下，实际电缆的载流能力会衰减。我们需要在项目设计之初就考虑这种衰减，如表2所示。
表3多根并联或多芯电缆的电流负载修正系数
| 多根并联或多芯电缆的电流负载修正系数 | |||||||||||
| 1核心 | 2核心 | 3芯 | 4核心 | 5个核心 | 6芯 | 7核心 | 8核心 | 9芯 | 12个核心 | 16个核心 | 20核心 |
| 1.00 | 0.85 | 0.79 | 0.75 | 0.73 | 0.72 | 0.72 | 0.71 | 0.70 | 0.70 | 0.70 | 0.70 |
示例系统
以安装了S5-GR1P6K单相逆变器的住宅工程为例，对交流电缆进行了计算。现场交流电缆距离并网点30m。我们使用带PVC保护壳的交流电缆。
有关逆变器的完整数据，请参见S5-GR1P6K datasheet。这说明::
- 额定输出电流= 26.0A
- 最大输出电流= 27.a
电缆类型:1型聚氯乙烯保护双芯交流电缆;
- 电缆段:S5-GR1P6K最大交流输出电流27.3A, 4mm2电缆正常额定电流为39A(空气中)，由表1求得。
- 在环境温度为45℃的情况下，温度校正系数为0.79;
- 单相逆变器采用1根双芯交流电缆，校正系数为0.85;
实际载流容量计算(系数修正):
39 * 0.79 * 0.85≈26.2＜27.3
电压损失:△U =(我* L * 2) / (r * S) =(27.3 * 30 * 2) /(57 * 4)≈7.18 v;
电网电压为230V，因此电压损失大于230V*2%=4.6V。
结论:例子
由于无故障运行的最大载流容量小于所使用逆变器的最大输出电流，因此所选交流电缆不能用于本例。
示例解决方案：
使用6毫米2电缆
6毫米2电缆正常额定电流为50A(空气中)，由表1求得。
实际载流容量计算(系数修正):
50 * 0.79 * 0.85 = 33.575＞27.3
电压损失:△U=(I*L*2)/(r*S)=(27.3*30*2)/(57*6)≈4.78V;电网电压为230V，因此电压损失接近230*2%=4.6V。
因此,6毫米2有线电视是最佳选择。
结论
为了避免太阳能光伏系统中出现相当大的电压损失和可避免的故障，每次选择正确的电缆是至关重要的。每个系统都需要在设计阶段内置布线决策，以考虑关键组件(模块，逆变器，电网连接)之间的距离以及可能影响电缆载流能力的任何其他外部因素，例如外部环境温度。选择光伏认证的电缆以及正确的系统设计将确保您的下一个太阳能光伏安装具有最安全有效的电缆解决方案。
