Elementy systemu kablowego instalacji fotowoltaicznych (PV)

2020-05-19 1:00 Materiał sponsorowany Marek Trajdos
panele pv
Autor: HELUKABEL Okablowanie systemu PV musi spełniać surowe wymagania eksploatacyjne

Instalacja fotowoltaiczna to nie tyko ogniwa słoneczne, ale również specjalistyczne, odpowiednio dobrane okablowanie. Okablowanie systemu PV musi spełniać surowe wymagania eksploatacyjne.

Myśląc o okablowaniu instalacji fotowoltaicznych trzeba mieć na uwadze trzy fundamentalne zagadnienia:

  • kable/przewody instalacji muszą być odporne na warunki środowiskowe w stopniu zapewniającym ich niezawodną pracę w czasie nie krótszym niż paneli ogniw słonecznych,
  • kable/przewody instalacji muszą zapewniać bezpieczeństwo porażeniowe i samej instalacji dla przewidywanych sytuacji eksploatacyjnych, takich jak uderzenie pioruna, czy awaria ogniw,
  • ponieważ instalacja solarna oparta jest na pewnym standardowym schemacie połączeń, system okablowania musi zapewniać optymalizację cenową dla całego układu, ważna jest również łatwość montażu.

Poznajmy system kablowy składający się z przewodów, osprzętu i specjalistycznych narzędzi, pozwalający skutecznie spełnić wymieniowe wyżej uwarunkowania.

schemat instalacji solarnej
Autor: HELUKABEL Rysunek 1. Przykładowy schemat instalacji solarnej

Praktycznie w każdej instalacji solarnej można wyróżnić część napięcia stałego (panele i ich połączenia) oraz część napięcia zmiennego (połączona siecią energetyczną i/lub odbiornikami lokalnymi). Urządzeniem łączącym obie części jest przekształtnik zwany potocznie falownikiem.

Ponieważ typowe napięcie panelu fotowoltaicznego wynosi jedynie ok. 30 V DC, aby móc zamienić energię prądu stałego w zmiennego (nadająca się do wykorzystania w większości odbiorników i w systemie energetycznym), należy połączyć szeregowo wiele paneli. Jak wiadomo napięcie wyjściowe takiego połączenia jest sumą napięć poszczególnych paneli, czyli dla paneli identycznych (co w praktyce jest jedyną występującą sytuacją) iloczynem liczby szeregowych paneli napięcia pojedynczego panelu.

Przykładowo na rysunku 1. widzimy dwie równolegle połączone grupy paneli szeregowych po 9 sztuk w każdej. Dla takiego systemu otrzymujemy przykładowo napięcie: 9 * 32,2 V DC = 289,8 V DC oraz podwójną w stosunku do pojedynczego panelu wydajność prądową, czyli ok. 2 * 9,34 A = 18,68 A.

Zatem w optymalnych warunkach nasłonecznienia i temperatury możemy spodziewać się mocy na wyjściu części napięcia stałego na poziomie 5,4 kW.

Moc ta zostanie następnie przekształcona na zmienno napięciową (oczywiście z pewnymi stratami, wynikającymi ze sprawności urządzeń rozdzielczo-sterujących, z których najbardziej znaczący jest oczywiście falownik).

Ponieważ w instalacji solarnej w czasie jej budowy oraz w przypadku wykonywania czynności serwisowych nie można pomylić się łącząc bieguny paneli, oferowane są przewody w różnych kolorach izolacji:

  • niebieskie do biegunów ujemnych,
  • czerwone do biegunów dodatnich,
  • czarne do połączeń plus-minus oraz do wykonywania instalacji po stronie napięcia zmiennego, o ile nie stosuje się w tej części kabli „zwykłych” ze względu na zupełnie inne środowisko pracy, typowe dla pomieszczeń rozdzielni itp.
  • żółto-zielone do połączeń ochronnych.

Wszystkie wspomniane powyżej rodzaje kabli muszą być odporne na szereg zjawisk elektromagnetycznych oraz na niekorzystne oddziaływanie środowiska. Jako główne czynniki należy wymienić:

  • przepięcia,
  • zwarcia w instalacji,
  • temperatura otoczenia i jej zmiany,
  • promieniowanie UV,
  • woda,
  • bakterie,
  • grzyby,
  • gryzonie.

Podstawowym przewodem proponowanym do realizacji instalacji solarnych (PV) przez firmę Helukabel jest SOLARFLEX-X H1Z2Z2-K (rysunek 2).

Przewody do instalacji fotowoltaicznych
Autor: HELUKABEL Rysunek 2. Przewody specjalistyczne do instalacji fotowoltaicznych

Jest on odporny na temperaturę w szerokim zakresie od -40°C do +90°C (+120°C). Wytrzymuje bez pogorszenia właściwości izolacji nawet +200°C w ciągu 5 sek., co jest istotne przy zwarciach w instalacji, zanim zadziałają zabezpieczenia.

Jest oczywiście przystosowany do pracy zarówno w obwodach prądu stałego, jak i zmiennego, ponieważ jego napięcie znamionowe wynosi 1,0 kV AC pomiędzy żyłą czynną, a poziomem ziemi odniesienia oraz 1,0 kV AC międzyprzewodowo. Dla napięcia stałego jest to 1,5 kV DC pomiędzy żyłą czynną, a poziomem ziemi odniesienia oraz podobnie 1,5 kV DC pomiędzy żyłami.

Ze względu na ryzyko przepięć generowanych najczęściej przez uderzenia piorunów izolacja przewodów jest testowana napięciem o wartości aż 6,5 kV!

Przewody są bardzo elastyczne, dzięki czemu łatwo się je montuje – 5 klasa giętkości. Mają relatywnie niewielki promień zgięcia - jedynie 5 średnic w przypadku ułożenia na stałe. W praktyce okablowanie instalacji solarnych jest układane na stałe, bez konieczności zginania.

Są odporne chemicznie na wodę oraz ozon, oczywiście niewrażliwe na promieniowanie ultrafioletowe niezależnie od koloru przewodu[1]. W przypadku pożaru trudno rozprzestrzeniają płomienie i są niskoemisyjne, jeśli chodzi o dym. Są też bezhalogenowe, co pozwala na prowadzenie ciągłych połączeń (bez zmiany typu kabla) w miejscu wejścia instalacji do budynków.

Należy podkreślić, że izolacja przewodów SOLARFLEX z usieciowanego poliolefinu jest bardzo wytrzymała mechanicznie i szczególnie odporna na ścieranie. Jest ponadto podwójna i wzmocniona, co znacznie przedłuża okres użytkowania. Przede wszystkim jednak pozwala na realizację instalacji drugiej klasy ochronności. Jest to bardzo ważne z punktu widzenia bezpieczeństwa porażeniowego, zwłaszcza przy prowadzeniu ewentualnej akcji gaśniczej z użyciem wody i/lub piany. Przewodami w kolorze czarnym (rysunek 1) najlepiej łączyć bieguny „+” i „-” szeregowego połączenia modułów solarnych w gałęziach instalacji oraz wykonywać połączenia w części zmiennoprądowej, korzystając z ich znacznej odporności napięciowej (przepięciowej). Przewody w kolorze odpowiednio czerwonym i niebieskim znajdują oczywiście zastosowanie dla połączeń dodatnich i ujemnych części instalacji stałoprądowej, a przewody żółto-zielone są używane w połączeniach PE.

Doskonałym uzupełnieniem opisanych przewodów jest HELUTHERM 145, który jest jednożyłowym przewodem żółto-zielonym (ochronnym) równie elastycznym i odpornym na czynniki środowiskowe jak SOLARFLEX. W instalacjach fotowoltaicznych zaleca się stosowanie przewodu ochronnego o przekroju 16 mm². Nie ma on jak SOLARFLEX podwójnej izolacji, lecz w tym przypadku dla przewodu ochronnego jest to bez znaczenia.

W terenach rolniczych warto stosować przewody SOLARFLEX-X H1Z2Z2-K NTS (rysunek 3), które wyposażone są dodatkowo w zewnętrzny stalowy oplot siatkowy, stanowiący ochronę instalacji zewnętrznych przed gryzoniami. Oplot ten jest wykonany ze stali nierdzewnej. Wszystkie pozostałe właściwości tego przewodu są oczywiście identyczne z omówionymi wyżej dla kabli SOLARFLEX-X H1Z2Z2-K.

[1] Przekonanie, że tylko kable w kolorze czarnym są odporne na promieniowanie ultrafioletowe nie znajduje potwierdzenia w rzeczywistości. Istotna jest tu rzetelna informacja katalogowa, a nie pogłoski.

Przewód do instalacji fotowoltaicznej
Autor: HELUKABEL Rysunek 3. Przewód do instalacji fotowoltaicznej chroniony dodatkowo przed gryzoniami

Kable SOLARFLEX występują też w wersji nadającej się do bezpośredniego zakopania w ziemi, co jest przydatne w instalacjach znajdujących się w terenie.

Do zapewnienia prawidłowych połączeń w układach fotowoltaicznych przeznaczone są złącza HELUSOL. Stosuje się je w różnych wariantach budowy (rozgałęzienia i kierunku wejść przewodów) – w kształcie Y, T, +, E, X. Rozwiązania takie pozwalają zoptymalizować jakość i wytrzymałość instalacji, a także obniżyć koszty jej wykonania, ponieważ wraz z przewodami stanowią spójny system, pozwalający nie tylko uwzględnić średnice kabli, ale również ich promień zginania.

złącza PV
Autor: HELUKABEL Męskie i żeńskie złącza PV MC4 kompatybilne z SOLARFLEX®-X H1Z2Z2-K

Każdy z odcinków przewodów systemu należy zakończyć wtykiem PV jednego z typów: PV bayonet, PV MC3, PV MC4, PV HC3. Wszystkie one są wykonane z modyfikowanego PPE odpornego na promieniowanie UV i mają wysokiej jakości styk CuSn (rysunek 4). Wszystkie elementy pozwalają na przyłączenie przewodów w zakresie przekrojów od 2,5 do 16 mm², z zachowaniem stopnia ochrony IP67 i dopuszczalną temperaturę pracy od -40 do 140°C. Wszystkie elementy montażowe zapewniają wysoką jakość połączeń oraz zdolność przewodzenia zgodną z EN60664-1 (VDE 0110-1) 2008-1. Istotnym elementem każdej instalacji są łączenia wykonane w obudowach PV-JB. Dostępne są też gotowe rozwiązania połączeń V- adapter MC3/MC4/HC3 z sygnalizacją diodową lub bez.

W przypadku gdy projekt precyzuje szczegółowo długości i budowę poszczególnych odcinków okablowania, możliwe są zamówienia gotowych połączeń, co do minimum skraca czas realizacji inwestycji oraz maksymalizuje jakość wykonania.

Opisany wyżej asortyment uzupełniają peszle, elastyczne rury, dławice oraz narzędzia stanowiąc spójny i skuteczny system do wykonania okablowania bezpiecznego, niezawodnego i optymalnego cenowo.
Dla połączeń poszczególnych modułów solarnych, inwertera czy obudowy PV-JB HELUKABEL dostarcza dowolne odcinki przewodów ze zmontowanymi wtykami PV w konfiguracjach potrzebnych do poszczególnych zastosowań oraz gotowe wiązki kablowe-system Y, T. Przyspiesza to znacznie montaż.

Partnerzy
Czy artykuł był przydatny?
Przykro nam, że artykuł nie spełnił twoich oczekiwań.
Czytaj więcej