फोटोवोल्टिक बिजली संयंत्रों के लिए केबलों का चयन और डिज़ाइन सिस्टम के कुशल और सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण लिंक में से एक है। उचित केबल चयन न केवल ऊर्जा हानि को कम कर सकता है, बल्कि सिस्टम की सेवा जीवन को भी बढ़ा सकता है और रखरखाव लागत को कम कर सकता है।
केबल चयन और डिज़ाइन के मुख्य बिंदु
फोटोवोल्टिक प्रणाली के रेटेड वोल्टेज चयन के अनुसार:केबल को फोटोवोल्टिक प्रणाली की रेटेड वोल्टेज आवश्यकताओं को पूरा करना होगा। उदाहरण के लिए, 600V या उससे अधिक के डीसी वर्किंग वोल्टेज वाले फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन में, ऐसे केबलों का चयन किया जाना चाहिए जो संबंधित वोल्टेज स्तर का सामना कर सकें।
लोड विशेषताओं को ध्यान में रखते हुए:केबल के क्रॉस-अनुभागीय आकार और भार-वहन क्षमता को निर्धारित करने के लिए, अधिकतम करंट, शॉर्ट-सर्किट करंट आदि सहित फोटोवोल्टिक पैनल और इन्वर्टर के बीच लोड विशेषताओं को ध्यान में रखना आवश्यक है। घरेलू फोटोवोल्टिक प्रणालियों के लिए, एल्यूमीनियम कोर केबल का उपयोग आमतौर पर लागत को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, लेकिन मोटर उत्तेजना, महत्वपूर्ण बिजली स्रोतों और अन्य अवसरों के लिए कॉपर कोर केबल को अधिक पसंद किया जाता है।
मौसम प्रतिरोध और पर्यावरण अनुकूलनशीलता:आउटडोर केबलों में जलरोधक और यूवी प्रतिरोधी कार्यों के साथ-साथ अच्छी गर्मी प्रतिरोध और लौ मंदता होनी चाहिए, विशेष रूप से उच्च तापमान वाले वातावरण में काम करने वाले केबलों के लिए, जैसे कि मिट्टी में दबे हुए, उनके गर्मी अपव्यय प्रदर्शन पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए।
इन्सुलेशन स्तर और सुरक्षा स्तर:प्रत्यक्ष धारा संचरण के लिए विद्युत केबलों का इन्सुलेशन स्तर आंतरिक ओवरवॉल्टेज की आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए; संचार प्रणाली में केबलों के वोल्टेज स्तर के प्रभाव को भी मानक नियमों का पालन करना चाहिए। इसके अलावा, इन्सुलेशन सामग्री पर केबल बिछाने के तरीकों के प्रभाव पर भी विचार करने की आवश्यकता है।
वर्तमान वहन क्षमता सुधार कारक:केबल की वास्तविक वर्तमान वहन क्षमता को विभिन्न बिछाने के तरीकों (प्रत्यक्ष दफन, पाइप प्रवेश, आदि), पर्यावरणीय तापमान और अन्य कारकों के अनुसार समायोजित करें। उदाहरण के लिए, उच्च तापमान की स्थिति में, केबलों की वर्तमान वहन क्षमता कम हो जाएगी, इसलिए चयन करते समय कुछ मार्जिन छोड़ना आवश्यक है।
लाइन लॉस और वोल्टेज ड्रॉप नियंत्रण:सिस्टम की दक्षता सुनिश्चित करने के लिए, फोटोवोल्टिक डीसी केबल की लाइन हानि आम तौर पर 2% से अधिक नहीं होनी चाहिए, जबकि डीसी साइड केबल की वोल्टेज ड्रॉप को आमतौर पर 1% और 2% के बीच नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है।
केबल प्रकारों का चयन:विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों में केबल प्रकारों के लिए अलग-अलग आवश्यकताएँ होती हैं। उदाहरण के लिए, मोबाइल विद्युत उपकरण या विशेष विश्वसनीयता आवश्यकताओं वाली स्थितियों के लिए, कॉपर कोर केबल का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है।
उद्योग मानक अनुपालन:केबल चयन में प्रासंगिक राष्ट्रीय मानकों का भी उल्लेख होना चाहिए, जैसे कि जीबी 50217-2007 "पावर इंजीनियरिंग में केबलों के डिजाइन के लिए कोड", साथ ही अंतर्राष्ट्रीय इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन (आईईसी) द्वारा प्रकाशित मानकों, यह सुनिश्चित करने के लिए कि चयन अनुपालन करता है नवीनतम तकनीकी विशिष्टताएँ।
मार्गदर्शक सिद्धांत
1. अनुप्रयोग वातावरण
उन विशिष्ट पर्यावरणीय परिस्थितियों को निर्दिष्ट करना आवश्यक है जिनके तहत केबल स्थापित की जाएगी। यदि घर के अंदर उपयोग किया जाता है, तो मानक केबल चुनें जिन्हें अतिरिक्त सुरक्षात्मक परतों की आवश्यकता नहीं होती है; और आउटडोर केबलों को यूवी सुरक्षा, वॉटरप्रूफिंग और ठंड प्रतिरोध जैसे कारकों पर विचार करने की आवश्यकता है। इसके अलावा, यह मूल्यांकन करना आवश्यक है कि क्या आसपास उच्च तापमान, कम तापमान, रसायन, तेल के दाग या अन्य कठोर परिस्थितियां हैं, जो केबल के चयन को प्रभावित कर सकती हैं।
2. वोल्टेज स्तर
केबल को झेलने के लिए आवश्यक अधिकतम वोल्टेज का निर्धारण करना एक महत्वपूर्ण कदम है। सुरक्षा और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए केबल का रेटेड वोल्टेज सिस्टम के वास्तविक ऑपरेटिंग वोल्टेज से अधिक या उसके बराबर होना चाहिए। उदाहरण के लिए, फोटोवोल्टिक प्रणालियों में, डीसी पक्ष पर ऑपरेटिंग वोल्टेज आमतौर पर 600V या अधिक होता है, इसलिए संबंधित वोल्टेज स्तर के केबलों का चयन किया जाना चाहिए।
3. वर्तमान भार
किसी केबल के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को उसके द्वारा वहन की जाने वाली अधिकतम धारा के आधार पर निर्धारित करना आवश्यक है। गणना सूत्र के अनुसार, एकल चरण I=P/(U × cos Φ), तीन चरण I=P/(√ 3 × U × cos Φ), जहां P शक्ति है ( W), U वोल्टेज (V) है, और cos Φ शक्ति कारक है (आमतौर पर इसे 0.8 के रूप में लिया जाता है)। विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्यों, जैसे फोटोवोल्टिक बिजली संयंत्रों के लिए, घटकों के आउटपुट करंट और इन्वर्टर के अधिकतम आउटपुट करंट पर विचार करना भी आवश्यक है।
4. केबल प्रकार
निश्चित स्थापना: इमारतों में अधिकांश वायरिंग स्थितियों के लिए उपयुक्त, आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले में क्रॉस-लिंक्ड पॉलीथीन (एक्सएलपीई) इंसुलेटेड केबल, पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी) इंसुलेटेड केबल आदि शामिल हैं।
मोबाइल इंस्टॉलेशन: जब केबलों को बार-बार मोड़ने या कंपन करने की आवश्यकता होती है, जैसे कि यांत्रिक उपकरण के अंदर, रबर इंसुलेटेड केबल या सिलिकॉन रबर इंसुलेटेड केबल का चयन किया जाना चाहिए क्योंकि उनमें बेहतर लचीलापन और पहनने का प्रतिरोध होता है।
5. इन्सुलेशन सामग्री
इन्सुलेशन सामग्री का चुनाव विशिष्ट उपयोग परिदृश्य पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, एक्सएलपीई इन्सुलेशन उच्च तापमान और उच्च वोल्टेज वातावरण के लिए उपयुक्त है, जबकि पीवीसी इन्सुलेशन सामान्य वातावरण में उपयोग के लिए अधिक उपयुक्त है।
6. म्यान सामग्री
म्यान सामग्री को उपयोग के माहौल से भी मेल खाना चाहिए। सामान्य शीथ सामग्रियों में पीवीसी शीथ, पीई शीथ, रबर शीथ आदि शामिल हैं। तेल प्रतिरोध, एसिड और क्षार प्रतिरोध, ठंड प्रतिरोध, गर्मी प्रतिरोध इत्यादि जैसी विशेष आवश्यकताओं वाली स्थितियों के लिए, संबंधित विशेष केबलों का चयन किया जाना चाहिए।
7. कंडक्टर सामग्री
कंडक्टर सामग्री को मुख्य रूप से दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है: तांबा और एल्यूमीनियम। तांबे में एल्यूमीनियम की तुलना में बेहतर चालकता होती है, लेकिन इसकी लागत अधिक होती है; एल्युमीनियम कंडक्टर केबल हल्के होते हैं और लागत में कम होते हैं, लेकिन कॉपर कोर केबल में समान क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के तहत उच्च वर्तमान ले जाने की क्षमता और बेहतर गर्मी अपव्यय प्रदर्शन होता है।
8. ज्वाला मंदता और अग्नि प्रतिरोध प्रदर्शन
कुछ विशिष्ट वातावरणों में, जैसे कि इमारतों के अंदर, सुरक्षा में सुधार के लिए ज्वाला मंदक या आग प्रतिरोधी गुणों वाले केबलों का उपयोग करना आवश्यक हो सकता है।
9. अर्थव्यवस्था
अंत में, सभी तकनीकी और सुरक्षा मानकों को पूरा करते समय, केबलों की लागत-प्रभावशीलता पर भी विचार किया जाना चाहिए। इसका मतलब न केवल प्रारंभिक खरीद मूल्य पर विचार करना है, बल्कि दीर्घकालिक रखरखाव लागत और अन्य संभावित लागतों पर भी विचार करना है।
10. मानक और विशिष्टताएँ
प्रासंगिक राष्ट्रीय और उद्योग मानकों और विशिष्टताओं, जैसे जीबी/टी, आईईसी, एएसटीएम, आदि का अनुपालन करना बहुत महत्वपूर्ण है। ये मानक केबल डिजाइन, विनिर्माण, परीक्षण और अन्य पहलुओं के लिए विशिष्ट आवश्यकताएं प्रदान करते हैं, जिससे उत्पाद की स्थिरता और विश्वसनीयता सुनिश्चित होती है। गुणवत्ता।
उदाहरण
यह मानते हुए कि हमें एक बड़े ग्राउंड-आधारित फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन के लिए एक केबल योजना डिजाइन करने की आवश्यकता है, कृपया निम्नलिखित विशिष्ट चरणों का संदर्भ लें:
डीसी केबल चयन
कंबाइनर बॉक्स का घटक: फोटोवोल्टिक मॉड्यूल और कंबाइनर बॉक्स के बीच डीसी केबल के लिए, उच्च वर्तमान तीव्रता को ध्यान में रखते हुए, पीवी 1-F को 1 * 6 मिमी ² विनिर्देशन केबल चुना जाता है। इस प्रकार के केबल में अच्छी यांत्रिक शक्ति और विद्युत प्रदर्शन होता है, और यह बाहरी पर्यावरणीय परिस्थितियों में दीर्घकालिक जोखिम के लिए उपयुक्त है।
कंबाइनर बॉक्स से इन्वर्टर तक: यह दूरी अपेक्षाकृत कम है, लेकिन यदि करंट अधिक है, तो एक बड़े क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र केबल की आवश्यकता होती है, जैसे पीवी 1-एफ 1 * 10 मिमी ² या बड़े आकार की। साथ ही, दबाव ड्रॉप मुद्दे पर भी विचार किया जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि यह निर्दिष्ट प्रतिशत सीमा से अधिक न हो।
संचार केबलों का चयन
ट्रांसफॉर्मर को इन्वर्टर आउटपुट: केबल का यह हिस्सा मुख्य रूप से परिवर्तित एसी पावर को प्रसारित करने के लिए जिम्मेदार है, इसलिए यह विचार करना आवश्यक है कि क्या इसकी वर्तमान वहन क्षमता अधिकतम पावर आउटपुट से निपटने के लिए पर्याप्त है। आम तौर पर, तीन कोर या मल्टी-कोर बख्तरबंद केबल का उपयोग किया जाता है, और सामग्री को वास्तविक स्थिति के अनुसार तांबे या एल्यूमीनियम कोर के रूप में चुना जाना चाहिए।
विशेष मामले का निपटारा
दो तरफा फोटोवोल्टिक मॉड्यूल का अनुप्रयोग: दो तरफा फोटोवोल्टिक मॉड्यूल के बढ़ते उपयोग के साथ, केबल चयन में बैक गेन द्वारा लाए गए अतिरिक्त वर्तमान वृद्धि पर भी विचार करने की आवश्यकता होती है। आईईसी 61215: 2021 में, डबल-साइडेड नेमप्लेट सौर विकिरण (बीएनपीआई) और डबल-पक्षीय विश्वसनीयता सौर विकिरण (बीएसआई) पेश किए गए, जो डबल-पक्षीय घटकों की कामकाजी स्थिति का बेहतर मूल्यांकन करने और तदनुसार केबल चयन को समायोजित करने में मदद करता है।
केबल लाइन लॉस और वोल्टेज ड्रॉप से कैसे बचें?
तकनीकी तरीके:
1. उचित रूप से केबल विनिर्देश चुनें
लोड करंट के आधार पर तार क्रॉस-सेक्शन का चयन करें: छोटी दूरी के लिए, हीटिंग स्थितियों (सुरक्षित वर्तमान ले जाने की क्षमता) के आधार पर तार क्रॉस-सेक्शन को सीमित करें, और लंबी दूरी के लिए, वोल्टेज हानि की स्थिति के आधार पर तार क्रॉस-सेक्शन का चयन करें। यह सुनिश्चित करने के लिए कि लोड बिंदु पर ऑपरेटिंग वोल्टेज योग्य सीमा के भीतर है, सुरक्षित वर्तमान वहन क्षमता का आधार। उदाहरण के लिए, 50 किलोवाट बिजली और 300 मीटर लंबी लाइन की गणना करते समय, यदि 25 मिमी² कॉपर कोर केबल का उपयोग किया जाता है, तो एकल-चरण वोल्टेज ड्रॉप 20V है, और दो चरणों के बीच कुल वोल्टेज ड्रॉप 40V तक पहुंच जाता है, जिससे टर्मिनल वोल्टेज कम हो जाता है। 360V पर गिरना; 35 वर्ग मिलीमीटर तांबे के कोर या 50 वर्ग मिलीमीटर एल्यूमीनियम कोर के साथ केबल का उपयोग करने के बाद, उपकरण के सामान्य संचालन की आवश्यकताओं को पूरा करते हुए, टर्मिनल वोल्टेज क्रमशः 370V और 366V पर बनाए रखा जाता है।
पर्यावरणीय कारकों के प्रभाव पर विचार करें: जब परिवेश का तापमान बढ़ता है, तो केबल का प्रतिरोध बढ़ जाता है, और वोल्टेज ड्रॉप भी तदनुसार बढ़ जाता है। इसलिए, उच्च तापमान वाले वातावरण में केबलों के उपयोग से बचना चाहिए, और उन उपकरणों के लिए जो लंबे समय तक लगातार काम करते हैं, वोल्टेज के उतार-चढ़ाव के तहत स्थिर संचालन सुनिश्चित करने के लिए बड़े विनिर्देश के केबलों का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।
2. लाइन डिजाइन और बिछाने का अनुकूलन करें
बिजली आपूर्ति दूरी को छोटा करें: बिजली आपूर्ति त्रिज्या से अधिक होने की घटना को कम करने या उससे बचने के लिए लोड केंद्र की इष्टतम स्थिति निर्धारित करें। ग्रामीण पावर ग्रिड लाइनों की बिजली आपूर्ति त्रिज्या के लिए सामान्य आवश्यकता यह है कि 400V लाइन एक निश्चित सीमा से अधिक नहीं होनी चाहिए, जो प्रभावी रूप से लाइन हानि दर को कम करती है।
सर्किट पथ में सुधार: नई ट्रांसमिशन और वितरण लाइनें स्थापित करके या मौजूदा लाइनों का नवीनीकरण करके, लागत-प्रभावशीलता को ध्यान में रखते हुए, तार क्रॉस-सेक्शन को उचित रूप से बढ़ाना, और नए ऊर्जा-बचत कंडक्टर, कम विद्युत प्रतिरोधकता और बेहतर चालकता जैसी उपयुक्त सामग्री का चयन करना हासिल किया जा सकता है।
टर्निंग प्वाइंट की उचित योजना: पावर केबलों में टर्निंग रेडियस की सख्त आवश्यकताएं होती हैं। निर्माण प्रक्रिया के दौरान, केबलों पर टॉर्क को कम करने का प्रयास किया जाना चाहिए, और आंतरिक यांत्रिक क्षति को रोकने के लिए केबल मोड़ और आरक्षित भागों में प्राकृतिक मोड़ बनाए रखा जाना चाहिए।
3. सिस्टम दक्षता में सुधार करें
पावर फैक्टर में सुधार: लाइन के दोनों सिरों पर प्रतिक्रियाशील पावर क्षतिपूर्ति उपकरणों को स्थापित करना, जैसे कि समानांतर कैपेसिटर बैंक, पावर फैक्टर में सुधार कर सकते हैं, आगमनात्मक प्रतिक्रियाशील शक्ति को कम कर सकते हैं, और इस तरह लाइन में वर्तमान मूल्य को कम कर सकते हैं, जो लाइन घाटे को कम करने में मदद करता है।
तीन-चरण भार के संतुलन को समायोजित करना: तीन-चरण भार का बेहतर संतुलन घाटे को कम करने के लिए सबसे किफायती और प्रभावी उपायों में से एक है। तटस्थ रेखा पर करंट को कम करने के लिए एकल-चरण उपयोगकर्ताओं को चरण ए, बी और सी में समान रूप से वितरित करके, लाइन हानि को कम करने का लक्ष्य प्राप्त किया जा सकता है।
4. दैनिक प्रबंधन और निगरानी को मजबूत करें
नियमित निरीक्षण और रखरखाव: एक व्यापक प्रबंधन प्रणाली स्थापित करें, उन क्षेत्रों पर निरीक्षण करें जहां समस्याएं हो सकती हैं, इन्सुलेशन की उम्र बढ़ने, खराब जोड़ों आदि जैसे संभावित खतरों की तुरंत पहचान करें और उनका समाधान करें, ताकि उन्हें गंभीर विफलताओं में बढ़ने से रोका जा सके।
उन्नत तकनीकी साधनों का उपयोग करना: केबल संचालन स्थिति की वास्तविक समय की निगरानी को मजबूत करने, दोषों की प्रारंभिक चेतावनी और बिजली को रोकने के लिए बाहरी शीथ परिसंचरण निगरानी तकनीक, ऑनलाइन फाइबर ऑप्टिक तापमान माप तकनीक और आंशिक डिस्चार्ज डिटेक्शन तकनीक जैसे उन्नत ऑनलाइन निगरानी उपकरण अपनाना। आउटेज दुर्घटनाएँ.