Seminário Solis Episódio 19: Como seccionar o cabo CA para sistemas fotovoltaicos solares

Background

Em sistemas fotovoltaicos, precisamos considerar três tipos de cabos: cabos FV, cabos CA e cabos de aterramento.

Os cabos fotovoltaicos são geralmente colocados ao ar livre e precisam ser protegidos da umidade, luz solar direta, temperaturas baixas e ultravioleta. É essencial escolher o cabeamento com certificação FV, o qual não pode ser substituído por cabeamento convencional (a proteção UV do cabo com certificação FV, a proteção de isolamento e a resistência de tensão CD (geralmente 600 VCC) são superiores aos cabos convencionais). O cabeamento mais comumente utilizado é o PV1-F * 4mm2.
Os cabos de aterramento são usados principalmente para aterramento de proteção contra raios do sistema. Só precisamos ter certeza de que o cabo de aterramento que usamos para o resistor de aterramento do sistema atenda aos requisitos.
Os cabos CA são usados para conectar a saída CA do inversor à rede. Eles geralmente são instalados ao ar livre, portanto, também precisam das mesmas características de proteção dos cabos CD. Devido às diferentes correntes de saída do inversor, a seleção do cabeamento CA torna-se mais complicada. Atualmente, a base principal para a seleção do cabeamento CA é a relação entre o diâmetro do cabo e a ampacidade, mas a influência da temperatura ambiente, da perda de tensão e do método de colocação na capacidade de transporte de corrente do cabo é geralmente ignorada. Neste Seminário Solis, discutiremos como escolher corretamente o cabeamento CA correto no sistema fotovoltaico.

Seleção do cabo CA

A seleção do cabo para um sistema fotovoltaico solar deve considerar o seguinte:

1. Perda de tensão
A perda de tensão em um sistema FV solar pode ser expressa como:
Perda de tensão = corrente de passagem * comprimento do cabo * fator de tensão
A perda de tensão é proporcional ao comprimento do cabo.

Ao projetar e instalar o sistema, devemos seguir o princípio de que a distância do matriz de módulos FV ao inversor e do inversor ao ponto de ligação à rede deve ser a mais próxima possível.
Precisamos garantir que a perda de tensão CD entre o painel fotovoltaico e o inversor seja inferior a 3% da tensão de saída do painel, e a perda de tensão CA entre o inversor e o ponto de conexão da rede não exceda 2% da saída tensão do inversor.

A fóromula para o cálculo：△U=（I*L*2）/(r*S)

Nota: △U ：Queda de tensão do cabo -V
I ：Corrente máxima que o cabo precisa suportar -A
L ：Comprimento de colocação do cabo -m
S ：Área da seção transversal do cabo -mm²
r ：Condutividade do condutor -m/（Ω*mm²），r do cobre=57，r do alumínio=34

2. Cálculo da capacidade de carga

Quando calculamos a capacidade de transporte de corrente do cabo, além de nos referirmos aos parâmetros na tabela de transporte de corrente, também precisamos considerar o tipo de fio, método de instalação, temperatura ambiente e obter o valor real da corrente por meio desses fatores de correção.

Tabela-1 Tamanho do cabo e classificação de corrente normal

  

A capacidade de carga de corrente do cabo mudará dependendo da temperatura ambiente. A folha de dados de cada cabo do fabricante terá uma tabela de fator de correção de temperatura correspondente para que a seleção correta possa ser feita.

Tabela 2 -Fatores de correção para temperatura ambiente

3. Problema de colocação paralela de múltiplos cabos multi-núcleos

Em um cenário de instalação real, os cabos CA do sistema FV podem ser colocados em paralelo com vários cabos multi-núcleos. Por exemplo, em um sistema trifásico de pequena capacidade, o cabo CA adota "1 cabo de quatro núcleos" ou "1 cabo de cinco núcleos". Um sistema monofásico usará "1 cabo de dois núcleos" ou "1 cabo de três núcleos"; Em um sistema trifásico de grande capacidade, vários cabos em paralelo são usados para a fiação CA em vez de cabos de grande diâmetro de núcleo único. Nesse caso, a capacidade de carga de corrente do cabo real será atenuada. Precisamos considerar esta atenuação no início da concepção do projeto, conforme mostrado na Tabela 2.

Tabela 3 - O fator de correção de carga atual de vários cabos paralelos ou multi-núcleos

Exemplo de sistema

Usamos um exemplo de projeto residencial instalado com o inversor monofásico S5-GR1P6K para calcular o cabo CA. O cabo CA no local está a 30 metros do ponto de conexão à rede. Usamos cabos CA com de proteção em PVC.
Para dados completos do inversor, consulte a folha de dados S5-GR1P6K. Isso traz:
•Corrente nominal de saída = 26,0A
•Corrente de saída máxima = 27,3A

Tipo de cabo: 1 cabo CA de dois núcleos com proteção de PVC;
• Seção do cabo: A corrente de saída CA máxima de S5-GR1P6K é 27,3 A, e a classificação de corrente normal do cabo de 4 mm2 é 39 A (no ar) obtida na tabela 1.
• No caso de uma temperatura ambiente de 45 ° C, o fator de correção de temperatura é de 0,79;
• O inversor monofásico usa 1 cabo CA de dois núcleos e o fator de correção é 0,85;
Cálculo da capacidade de carga de corrente real (correção do coeficiente):

39A*0,79*0.85≈26,2A ＜ 27,3A

Perda de tensão: △U=（I*L*2）/(r*S)=（27,3*30*2）/（57*4）≈7,18V；
A tensão da rede é 230V, então a perda da tensão é maior que 230V*2%=4,6V.

Conclusão do exemplo:
Uma vez que a capacidade máxima de condução de corrente para operação sem falhas é menor do que a corrente de saída máxima do inversor usado, o cabo CA selecionado não pode ser usado neste exemplo.

Solução do exemplo：
Usar cabo de 6mm2
A classificação de corrente normal do cabo de 6 mm² é 50A (no ar) obtida na Tabela 1.
Cálculo da capacidade de carga de corrente real (correção do coeficiente):
50A*0.79*0.85= 33.575A ＞ 27.3A
Perda de tensão:△U=（I*L*2）/(r*S)=（27,3*30*2）/（57*6）≈4,78V；A tensão da rede é 230V, então a perda da tensão é próximo de 230*2%=4.6V。

Então, o cabo de 6mm2 é a melhor opção.

Conclusão
Para evitar perdas de tensão consideráveis e falhas evitáveis dentro do sistema FV solar, é essencial selecionar o cabo correto toda vez. Todo sistema precisa de decisões de cabeamento integradas no estágio de projeto para considerar as distâncias entre os componentes principais - módulos, inversor(es), conexão de rede - e quaisquer outros fatores externos que possam afetar a capacidade de transporte de corrente do cabeamento, como temperatura ambiente externa. A escolha de um cabeamento com certificação fotovoltaica junto com o projeto correto do sistema garantirá que sua próxima instalação solar fotovoltaica tenha a solução de cabeamento mais segura e eficaz.