I. مقدمة

أ. أهمية الكابلات في أنظمة الطاقة الشمسية

تعمل الكابلات الشمسية كحلقة وصل مادية بين المكونات المختلفة لنظام الطاقة الشمسية. وهي المسؤولة عن نقل كهرباء التيار المباشر (DC) المولد من الألواح الشمسية إلى العاكس، حيث يتم تحويله إلى تيار متردد (AC) مناسب للاستخدام في الأجهزة المنزلية والشبكة الكهربائية.

ب.مقدمة لكابلات الطاقة الشمسية DC وAC

الكابلات الشمسية DC:

تشكل كابلات التيار المباشر (DC) العمود الفقري لأنظمة الطاقة الشمسية، حيث تعمل كقناة تتدفق من خلالها الكهرباء من الألواح الشمسية إلى العاكس لتحويلها إلى كهرباء ذات تيار متردد (AC) قابلة للاستخدام. تم تصميم هذه الكابلات خصيصًا لتحمل الفولتية العالية والتيارات الناتجة عن مصفوفات الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) مع تقليل فقد الطاقة وضمان التشغيل الآمن والموثوق.

كابلات الطاقة الشمسية للتيار المتردد:

في المقابل، تعمل كابلات التيار المتردد (AC) بمجرد تحويل الكهرباء بواسطة العاكس، وتحمل طاقة التيار المتردد من العاكس إلى الأحمال الكهربائية داخل المنزل أو المنشأة، وفي الأنظمة المرتبطة بالشبكة، تغذي الكهرباء الزائدة إلى الخارج. شبكة المرافق. يجب أن تستوفي هذه الكابلات المعايير الصارمة لتصنيفات الجهد والعزل والسلامة لضمان التكامل السلس مع البنية التحتية الكهربائية الحالية والامتثال للمتطلبات التنظيمية.

في حين أن التمييز بين كابلات التيار المستمر والتيار المتردد قد يبدو واضحًا، إلا أن الفروق الدقيقة تكمن في تصميمها وبنيتها وخصائص أدائها. على سبيل المثال، تم تصميم كابلات التيار المستمر للتعامل مع الفولتية والتيارات الأعلى من نظيراتها من التيار المتردد، مما يستلزم عزلًا أكثر سمكًا ومواد متخصصة لتحمل قسوة التعرض الخارجي والظروف البيئية.

من ناحية أخرى، يجب أن تلتزم كابلات التيار المتردد بمعايير صارمة للممانعة والسعة والحث لتقليل فقد الطاقة والحفاظ على جودة الطاقة طوال عملية النقل والتوزيع. يتطلب ذلك اختيارًا دقيقًا للمواد وأحجام الموصلات وتقنيات الحماية لتحسين الأداء والموثوقية مع ضمان التوافق مع العاكس ومكونات النظام الأخرى.

ثانيا. كابلات الطاقة الشمسية ذات التيار المستمر

أ. الخصائص

تصنيفات الجهد: تم تصميم الكابلات الشمسية ذات التيار المستمر للتعامل مع الفولتية العالية الناتجة عن صفائف الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV)، والتي تتراوح عادةً من 600 فولت إلى 1500 فولت أو أكثر. يتم تحديد تقييمات الجهد هذه بناءً على عوامل مثل حجم وتكوين المجموعة الشمسية، وظروف درجة الحرارة المحيطة، والمتطلبات التنظيمية. يعد اختيار الكابلات ذات معدلات الجهد المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لضمان التشغيل الآمن والموثوق، وتقليل مخاطر الأعطال أو الأعطال الكهربائية.

سعة الحمل الحالية: بالإضافة إلى تقييمات الجهد، يجب أن تكون الكابلات الشمسية التي تعمل بالتيار المستمر قادرة أيضًا على حمل التيارات العالية الناتجة عن الألواح الشمسية في ظل ظروف تشغيل مختلفة. يتم تحديد القدرة الاستيعابية الحالية للكابل من خلال عوامل مثل مساحة المقطع العرضي، والمواد الموصلة، وتصنيف درجة الحرارة المحيطة. يمكن للكابلات ذات أحجام الموصلات الأكبر وتصنيفات درجات الحرارة الأعلى التعامل مع تيارات أكبر دون ارتفاع درجة الحرارة أو التعرض لانخفاض الجهد الزائد، وبالتالي زيادة كفاءة الطاقة وأداء النظام إلى الحد الأقصى.

متطلبات العزل: يعد العزل جانبًا مهمًا لكابلات الطاقة الشمسية التي تعمل بالتيار المستمر، حيث يوفر الحماية ضد الصدمات الكهربائية والدوائر القصيرة والمخاطر البيئية. يجب أن تستوفي الكابلات المستخدمة في أنظمة الطاقة الشمسية متطلبات العزل الصارمة لضمان التشغيل الآمن والموثوق في ظل الظروف الخارجية القاسية، بما في ذلك التعرض لأشعة الشمس والرطوبة وتقلبات درجات الحرارة. تشتمل المواد العازلة الشائعة المستخدمة في كابلات الطاقة الشمسية التي تعمل بالتيار المستمر على البولي إيثيلين المتقاطع (XLPE) ومطاط الإيثيلين بروبيلين (EPR)، والتي توفر خصائص كهربائية وميكانيكية ممتازة مع تحمل الضغوطات البيئية.

المتانة ومقاومة الطقس: تخضع كابلات الطاقة الشمسية التي تعمل بالتيار المستمر لمجموعة واسعة من الظروف البيئية، بما في ذلك التعرض لأشعة الشمس والمطر والثلج والرياح ودرجات الحرارة القصوى. وعلى هذا النحو، يجب تصميمها لتحمل هذه العناصر مع الحفاظ على الأداء الأمثل والموثوقية بمرور الوقت. تُفضل الكابلات ذات العزل المقاوم للأشعة فوق البنفسجية، والموصلات المقاومة للتآكل، والبنية القوية للتركيبات الشمسية الخارجية، مما يضمن المتانة على المدى الطويل ومقاومة الطقس.

ب. الاتصال بالألواح الشمسية

موصلات لوحة إلى كابل: في قلب الاتصال بين الألواح الشمسية وكابلات الطاقة الشمسية التي تعمل بالتيار المستمر، توجد موصلات من لوحة إلى كابل، والمعروفة أيضًا باسم صناديق التوصيل أو صناديق التجميع. وهي مصممة لربط الكابلات بالألواح بشكل آمن مع توفير العزل الكهربائي والحماية ضد المخاطر البيئية مثل الرطوبة والغبار والحطام.

توجيه الكابلات وإدارتها: يجب توجيه كابلات الطاقة الشمسية التي تعمل بالتيار المستمر بعناية من موصلات اللوحة إلى الكابل إلى صندوق التوصيل الرئيسي أو صندوق الدمج، مما يضمن الخلوص الكافي والدعم والحماية على طول الطريق. يجب تأمين الكابلات باستخدام المشابك أو الأقواس أو روابط الكابلات المناسبة لمنع الترهل أو الاحتكاك أو التلف بسبب الرياح أو الاهتزازات أو التمدد الحراري. بالإضافة إلى ذلك، يجب توخي الحذر لتجنب الانحناءات الحادة أو الالتواءات أو مكامن الخلل في الكابلات، حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة المقاومة وتقليل كفاءة الطاقة.

ج. التوافق مع العاكس

تقييمات الجهد والتيار: يجب أن تكون الكابلات الشمسية التي تعمل بالتيار المستمر قادرة على حمل الفولتية والتيارات التي تولدها الألواح الشمسية بأمان إلى العاكس دون تجاوز الحد الأقصى لمواصفات الإدخال. يعد اختيار الكابلات ذات معدلات الجهد المناسبة وقدرات الحمل الحالية أمرًا ضروريًا لضمان التوافق وتجنب الضرر المحتمل للعاكس أو المكونات الكهربائية.

طول الكابل وحجمه: عادةً ما توفر الشركات المصنعة للعاكس إرشادات وتوصيات بشأن حجم الكابل بناءً على عوامل مثل طول الكابل، والمواد الموصلة، وظروف درجة الحرارة المحيطة. من الضروري الالتزام بهذه الإرشادات لضمان الأداء الأمثل والموثوقية وتقليل فقدان الطاقة وزيادة إنتاج الطاقة إلى الحد الأقصى.

طرق وبروتوكولات الاتصال: بالإضافة إلى اعتبارات الجهد والتيار، قد يتضمن التوافق بين كابلات الطاقة الشمسية التي تعمل بالتيار المستمر والمحولات أيضًا استخدام طرق اتصال وبروتوكولات اتصال محددة. قد تتطلب بعض المحولات موصلات خاصة أو واجهات اتصال لتسهيل تبادل البيانات ووظائف المراقبة والتحكم.

ثالثا. كابلات الطاقة الشمسية AC

أ. الخصائص

تصنيفات الجهد: تم تصميم كابلات الطاقة الشمسية AC لنقل الكهرباء بجهد منزلي قياسي، يتراوح عادة من 110 فولت إلى 240 فولت للتطبيقات السكنية وجهد أعلى للمنشآت التجارية والصناعية. يتم تحديد تصنيف الجهد لكابلات التيار المتردد من خلال عوامل مثل حجم الأحمال الكهربائية، ومسافة النقل، والمتطلبات التنظيمية التي تحكم التركيبات الكهربائية.

سعة الحمل الحالية: على غرار الكابلات الشمسية التي تعمل بالتيار المستمر، يجب أن تكون الكابلات الشمسية التي تعمل بالتيار المتردد أيضًا قادرة على حمل التيارات العالية الناتجة عن محولات الطاقة الشمسية في ظل ظروف تحميل مختلفة. تتأثر القدرة الاستيعابية الحالية لكابلات التيار المتردد بعوامل مثل حجم الموصل، ومعدل العزل، وظروف درجة الحرارة المحيطة. يمكن للكابلات ذات مساحات المقطع العرضي الأكبر وتصنيفات درجات الحرارة الأعلى التعامل مع تيارات أكبر دون ارتفاع درجة الحرارة أو التعرض لانخفاض الجهد الزائد.

متطلبات العزل: تشمل مواد العزل الشائعة المستخدمة في كابلات الطاقة الشمسية ذات التيار المتردد البولي فينيل كلورايد (PVC)، والبولي إيثيلين المتقاطع (XLPE)، ومطاط الإيثيلين بروبيلين (EPR)، والتي توفر خصائص كهربائية وميكانيكية ممتازة مع تحمل الضغوطات البيئية.

ب. الاتصال بالعاكسات

محطات الإدخال والإخراج العاكس: يحدث الاتصال بين كابلات الطاقة الشمسية AC والمحولات عادةً عند أطراف الإدخال والإخراج لوحدة العاكس. تتلقى أطراف الإدخال كهرباء التيار المتردد من الألواح الشمسية عبر عملية تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد، بينما تقوم أطراف الإخراج بتوصيل كهرباء التيار المتردد المحولة إلى الأحمال الكهربائية داخل المنزل أو المنشأة، وفي الأنظمة المرتبطة بالشبكة، تقوم بتغذية الكهرباء الزائدة في المرافق شبكة.

تكوين الأسلاك وحجمها: قد يختلف تكوين الأسلاك اعتمادًا على تصميم وتخطيط نظام الطاقة الشمسية، مع خيارات التوصيلات أحادية الطور أو ثلاثية الطور لاستيعاب متطلبات الحمل المختلفة وإعدادات التوزيع الكهربائي.

القناة والحماية: يجب تركيب أجهزة التأريض المناسبة وحماية التيار الزائد لضمان سلامة النظام الكهربائي وسلامته. تساعد قواطع دوائر الأعطال الأرضية (GFCIs) وأجهزة الحماية من زيادة التيار وأجهزة الحماية الأخرى على منع الصدمات الكهربائية والحرائق وتلف المعدات في حالة حدوث عطل أو زيادة في النظام الكهربائي.

ج. التوافق مع أنظمة ربط الشبكة

التكامل مع شبكة المرافق: إحدى السمات المميزة لأنظمة ربط الشبكة هي قدرتها على الاتصال مباشرة بشبكة المرافق، مما يسمح بتصدير فائض الكهرباء المولد بواسطة الألواح الشمسية إلى الشبكة للحصول على الائتمان أو التعويض. تعمل كابلات الطاقة الشمسية ذات التيار المتردد كقناة يتم من خلالها نقل هذه الكهرباء الزائدة من العاكس الشمسي إلى شبكة المرافق، مما يتيح تدفق الطاقة ثنائي الاتجاه والتفاعل السلس بين نظام الطاقة الشمسية والشبكة.

توافق الجهد والتردد: يجب أن تكون كابلات الطاقة الشمسية AC المستخدمة في أنظمة ربط الشبكة متوافقة مع متطلبات الجهد والتردد لشبكة المرافق لضمان التشغيل الآمن والموثوق. في معظم الحالات، يتضمن ذلك مطابقة الجهد والتردد الناتج من العاكس الشمسي مع مواصفات شبكة المرافق، عادةً 120/240 فولت تيار متردد بتردد 60 هرتز في أمريكا الشمالية أو 230 فولت تيار متردد بتردد 50 هرتز في أمريكا الشمالية. أوروبا ومناطق أخرى.

معايير الربط البيني للشبكة: يجب أن تتوافق أنظمة ربط الشبكة مع معايير ولوائح الربط البيني المحددة التي وضعتها شركات المرافق والهيئات التنظيمية والمنظمات الصناعية لضمان سلامة الشبكة الكهربائية وموثوقيتها واستقرارها. تتضمن هذه المعايير عادةً متطلبات شهادة المعدات، وتصميم النظام، وخطط الحماية، وتقنيات مزامنة الشبكة لمنع التأثيرات الضارة مثل تقلبات الجهد، وعدم استقرار التردد، وأحداث الجزر.

صافي القياس وتعريفات التغذية: تلعب كابلات الطاقة الشمسية AC دورًا حاسمًا في تمكين مخططات تعريفة القياس والتغذية من خلال تسهيل التدفق ثنائي الاتجاه للكهرباء بين نظام الطاقة الشمسية وشبكة المرافق. من الضروري التأكد من تركيب كابلات الطاقة الشمسية ذات التيار المتردد وحجمها وتكوينها بشكل صحيح لتحقيق أقصى قدر من إنتاج الطاقة وتحسين الفوائد الاقتصادية لمنشآت الطاقة الشمسية المرتبطة بالشبكة.

رابعا. خاتمة

إذا كنت مهتمًا بالكابلات عالية الجودة وخدمة ما بعد البيع الشاملة، فمرحبًا بك لزيارة SUNKEAN، حيث توجد جميع أنواع أحدث منتجات الكابلات التي تحتاجها. إذا كان لديك أي احتياجات، يمكنك ترك رسالة إلى البائع لدينا، شكرًا لك على التنسيق. البريد الإلكتروني: sales@sunkean.com