كابلات توصيل الألواح الشمسية: تحديد الحجم، وموصلات MC4، ودليل التثبيت

وكانت مجموعة الأسطح بقدرة 4.8 كيلووات توفر 82 بالمائة فقط من إنتاجها السنوي المتوقع. أبلغ العاكس عن التشغيل العادي، وتم قياس كل وحدة في حدود 1 بالمائة من القوة الكهربائية للوحة الاسم الخاصة بها. ظهر الخلل فقط تحت الكاميرا الحرارية: ثلاثة أزواج من موصلات التيار المستمر كانت تعمل بدرجة حرارة تزيد عن 40 درجة مئوية فوق درجة الحرارة المحيطة، وكان حجم وحدة التغذية بالتيار المستمر التي يبلغ طولها 40 مترًا أصغر من حجمها بالنسبة لتيار السلسلة. قام المالك بمطابقة الألواح والعاكس بعناية ولكنه تعامل مع كابلات التوصيل كفكرة لاحقة.

يشير هذا الإصلاح إلى الاستنتاج الوحيد المهم: تحدد كابلات توصيل الألواح الشمسية وموصلاتها كفاءة النظام وسلامته وعمر الخدمة تمامًا كما تفعل الألواح . الكابل ليس ملحقًا سلعيًا. إنه يحمل تيارًا كاملاً في الهواء الطلق لمدة خمسة وعشرين عامًا، من خلال المطر والتعرض للأشعة فوق البنفسجية وركوب الدراجات الحرارية اليومية. ويعني تحديده التحقق من مادة الموصل وفئة العزل والمقطع العرضي وتوافق الموصل وجودة التصنيع وراء المنتج.

لماذا يعمل كابل التيار المستمر بشكل أقوى من أي سلك آخر في النظام

يعمل جانب التيار المستمر للنظام الكهروضوئي في ظل ظروف لا تراها أسلاك التيار المتردد أبدًا. يتدفق التيار في اتجاه واحد دون أي تقاطع صفري، وبالتالي فإن الاتصال غير المحكم ينتج قوسًا مستدامًا لا ينطفئ ذاتيًا. في دائرة التيار المتردد، ينهار القوس كل نصف دورة؛ في سلسلة DC يمكن أن تظل مضاءة لفترة كافية لإشعال النار. وبالتالي فإن كل اتصال في مسار التيار المستمر يعد مكونًا مهمًا للسلامة.

الحرارة هي المسألة الثانية. عند تيار سلسلة يبلغ 10 أمبير، فإن كل 0.1 أوم من مقاومة التلامس المضافة تهدر 10 واط داخل الموصل. أضف عدة أزواج هامشية إلى انخفاض الجهد لكابل صغير الحجم، وسيفقد النظام الطاقة الحقيقية بينما يتدهور الكابل ببطء. عند انخفاض الجهد بنسبة 3 بالمائة، تفقد مجموعة بقدرة 5 كيلووات تعمل لمدة 1500 ساعة مشمسة سنويًا أكثر من 200 كيلووات في الساعة سنويًا - طاقة تزيد قيمتها عن الكابل الذي تسبب في ذلك على مدار عمر النظام البالغ 25 عامًا.

الطقس يكمل الصورة. يمكن لكابل السطح أن يبقى عند درجة حرارة سطحية تصل إلى 70 درجة مئوية في الصيف، وينخفض ​​إلى ما دون درجة التجمد في الليل، ويمتص المطر، ويتلقى التعرض الكامل للأشعة فوق البنفسجية لعقود من الزمن. يفشل سلك PVC العادي في أداء هذا الواجب في غضون بضع سنوات: يتشقق الغلاف ويدخل الماء وينهار العزل. يعمل الاختيار الاحترافي للكابلات بنفس الطريقة في كل عائلة من المنتجات — فالتمييز بين الكابلات عالية التردد والكابلات العادية هو قرار بناء ومادة، وكذلك الفرق بين الكابل الكهروضوئي وسلك الأغراض العامة.

كيف يبدو كابل التوصيل الشمسي المصمم بشكل صحيح

بمجرد أن تعرف الواجب، فإن المواصفات تتبع بشكل منطقي. ثلاثة تفاصيل بناء تفصل كابل PV أصلي عن سلك مرن يبدو مشابهًا فقط.

النحاس المعلب، وليس النحاس العاري

يجب أن يكون الموصل معلبًا ومقطعًا من النحاس جيدًا. التعليب يحمي الخيوط من الأكسدة عند نقطة الإنهاء؛ يتآكل النحاس العاري تدريجيًا في صناديق التوصيل الرطبة، ويزيد التآكل من مقاومة التلامس سنة بعد سنة. يحافظ التجديل الدقيق على مرونة الكابل بما يكفي للانحناءات الضيقة الشائعة في إطارات الوحدات.

عزل متقاطع مع سترة مقاومة للأشعة فوق البنفسجية

تستخدم الكابلات الشمسية البولي إيثيلين المتقاطع (XLPE) أو المطاط الصناعي الحراري (TPE)، المصنف لظروف رطبة بدرجة حرارة 90 درجة مئوية وظروف جافة بـ 120 درجة مئوية في تصميم EN 50618 الشائع. يجب أن تكون الغلاف الخارجي مقاوم للأشعة فوق البنفسجية، وخالي من الهالوجين، ومثبط للهب. يلين العزل القياسي من مادة PVC عند درجة الحرارة العالية ويتقصف تحت الأشعة فوق البنفسجية في غضون بضع سنوات، ولهذا السبب لا يوجد مكان له على السطح.

العلامات القياسية التي يمكنك التحقق منها

تحمل الكابلات الكهروضوئية الأصلية علامة قياسية يمكن التعرف عليها: EN 50618 (مواصفات PV1-F) في أوروبا، أو UL 4703 في أمريكا الشمالية، أو TÜV 2PfG 1169 كشهادة مشتركة من طرف ثالث. يجب طباعة تصنيف الجهد وحجم الموصل ورمز الدفعة على الغلاف. يعتبر الكابل الذي لا يحتوي على هذه العلامات بمثابة علامة حمراء.

كما هو الحال في كل عائلة كابلات، يخبرك اسم الفئة بما تم تصميم الكابل للقيام به - وهو مبدأ تم شرحه في هذه المقدمة للفئات الرئيسية للكابلات المحورية RF. قم بمطابقة العزل وفئة الجهد والتصنيف البيئي مع حالة التثبيت الفعلية، وستختفي معظم أخطاء الاختيار.

تغيير حجم الكابل: العمل بشكل عكسي من انخفاض الجهد، وليس فقط السعة

يجب أن يستوفي المقطع العرضي لكابل التوصيل الشمسي شرطين. الأول هو السعة: يجب أن يحمل الموصل تيار السلسلة دون ارتفاع درجة الحرارة. والثاني هو انخفاض الجهد، وهو الذي يطرد القائمين على التركيب. بالنسبة لدوائر التيار المستمر، حافظ على انخفاض الجهد الإجمالي بين المصفوفة والعاكس أو وحدة التحكم في الشحن في حدود 1 إلى 3 بالمائة . وفوق ذلك فإن الخسارة تكون دائمة وتظهر في كل تقرير إنتاج شهري.

بالنسبة لدائرة ثنائية الموصل، يرتفع انخفاض الجهد مع طول التيار وطول الكابل أحادي الاتجاه، وينخفض ​​مع نمو المقطع العرضي. باستخدام مقاومة التشغيل التقريبية للنحاس البالغة 0.018 أوم-مم²/م، يفقد سلك 10 أمبير على كابل مقاس 6 مم² حوالي 0.06 فولت لكل متر من التشغيل في اتجاه واحد. وبالتالي فإن تشغيل مسافة 20 مترًا يكلف 1.2 فولت - وهو أمر مقبول في بنك 48 فولت، ولكن خسارة بنسبة 10 بالمائة في نظام 12 فولت من شأنها أن تقلل بشكل واضح من أداء الشحن.

يشرح الجدول معظم حالات الفشل الميدانية. نظام 12 فولت مع كابل بطول 15 مترًا يصل بالفعل إلى الحد الأقصى البالغ 16 مم²، بينما يغطي بنك البطارية 48 فولت نفس المسافة بسهولة بـ 6 مم². عادةً ما تعمل الأنظمة المرتبطة بالشبكة على تشغيل سلاسل من 200 إلى 600 فولت تيار مستمر، حيث يصبح انخفاض الجهد عبر المسافات السكنية ضئيلًا - ولهذا السبب يعتبر الكابل الكهروضوئي 4 مم² أو 6 مم² هو الاختيار الطبيعي للتركيبات الحديثة على الأسطح.

عندما تكون في شك، اختر مقاسًا أكبر بدرجة واحدة. إن فرق التكلفة بين 4 مم² و6 مم² على مدى 20 مترًا يعد صغيرًا بجانب سعر العاكس الذي يغذيه، كما أن الموصل الأكبر يقلل من انخفاض الجهد ودرجة حرارة التشغيل.

الموصلات: حيث تبدأ معظم أعطال الكابلات الشمسية

انخفاض الجهد هو مشكلة تصميمية؛ يعد فشل الموصل مشكلة تصنيعية. تظهر موصلات التيار المباشر المحترقة أو المتآكلة في تقارير الخدمة في كثير من الأحيان أكثر من عزل الكابلات الفاشلة، لأن الموصل عبارة عن واجهة ميكانيكية وكهربائية معرضة لنفس الطقس مثل الكابل نفسه.

لا يمكن افتراض التوافق مع نمط MC4

يعد موصل القفل على طراز MC4 هو المعيار الفعلي لاتصالات التيار المستمر في الأنظمة الكهروضوئية، ويصنف IP67 عند التزاوج، ونقرته الإيجابية تخبر المثبت أن جهة الاتصال مثبتة بالكامل. ما لا يضمنه المعيار هو التوافق بين العلامات التجارية. يمكن للموصلات من مختلف الشركات المصنعة أن تنقر معًا بينما تختلف تفاوتات التلامس وهندسة الختم، مما يترك فجوة صغيرة حيث تدخل الرطوبة ويبدأ التآكل. القاعدة الآمنة هي شراء الكابلات والموصلات من نفس الشركة المصنعة، ومن الأفضل أن تكون ذات أطوال مجمعة في المصنع.

جودة التجعيد تمنع البقع الساخنة

يكون الموصل جيدًا بقدر تجعيده: القالب الصحيح للمقطع العرضي للموصل، وطول الشريط الصحيح، والإدخال الكامل للخيوط في البرميل، والضغط الثابت والمتسق. تعد الموصلات المجعدة ميدانيًا المصدر الأكثر شيوعًا للنقاط الفعالة في السلاسل الكهروضوئية. بالنسبة لعمليات التشغيل الحرجة، تحمل الموصلات المجمعة في المصنع - والتي يتم تجعيدها تحت ضغط متحكم فيه وفحصها - أقل المخاطر.

• قم بمطابقة قالب العقص تمامًا مع المقطع العرضي للموصل؛ يضيف البرميل السائب مقاومة من اليوم الأول.
• تحقق من الإدخال الكامل قبل العقص؛ يمكن للخيوط المتبقية خارج البرميل أن تقصر على جسم الموصل.
• استمع للنقرة المسموعة عند التزاوج، واسحب الموصل بقوة بعد ذلك.
• لا تقم أبدًا بإعادة استخدام الموصل بعد محاولة التزاوج الفاشلة؛ من السهل أن تتلف ألواح التلامس وأسنان القفل.
• أثناء التشغيل، قم بمسح كل وصلة تيار مباشر باستخدام مقياس حرارة يعمل بالأشعة تحت الحمراء وتحقق من أي اختلاف في درجة الحرارة أعلى من بضع درجات بين الموصلات المتطابقة.

ممارسات التثبيت التي تحافظ على أمان دائرة التيار المستمر

تمنع قواعد التثبيت المعقولة حالات الفشل التي تظهر بعد سنوات من بدء التشغيل.

1. تأكد من القطبية بمقياس متعدد قبل توصيل السلسلة بعاكس أو وحدة تحكم بالشحن؛ يمكن أن يؤدي عكس قطبية التيار المستمر إلى إتلاف الأجهزة الإلكترونية على الفور.
2. قم بتوجيه الكابلات على طول إطارات الوحدات باستخدام مشابك مقاومة للأشعة فوق البنفسجية، مما يبقيها خالية من حواف الألومنيوم الحادة حيث يمكن أن تحتك السترة على مدار عقود من حركة الرياح.
3. قم بتشكيل حلقة تنقيط حيث يدخل الكابل إلى صندوق التوصيل، بحيث لا يدخل الماء الجاري على طول الغلاف عبر الغدة.
4. استخدم القناة أو الحلقات لاختراق السقف وانتقالات الحواف؛ تعتبر حواف السترة غير المحمية نقطة الدخول النموذجية للمياه والقوارض.
5. احتفظ بمجموعات كابلات التيار المستمر والتيار المتردد منفصلة في صناديق التوزيع وقم بتسمية كل سلسلة بوضوح؛ الدائرة المحددة بشكل صحيح أسهل بكثير في الحفاظ عليها بأمان.
6. أعد فحص أزواج الموصلات والمسامير الطرفية بعد الفترة الساخنة الأولى، لأن التدوير الحراري هو ما يكشف النهايات الهامشية.

ما يجب التحقق منه لدى مورد الكابلات قبل الشراء

بالنسبة للمهندس أو مدير المشتريات، فإن العلامة القياسية هي فقط تذكرة الدخول. الأسئلة التي تفصل بين المورد الجاد والمتداول الذي يقوم بإعادة التسمية هي حول التحكم وإمكانية التتبع.

اطلب تقارير اختبار النوع على الكابل المحدد الذي تنوي شراءه، وليس شهادة عامة من موقع ويب. تأكد من أن رمز الدُفعة المطبوع على الغلاف يتطابق مع تلك التقارير، وبالنسبة للمشروعات الأكبر حجمًا، اطلب فحص المصنع من جهة خارجية بالإضافة إلى عينة من نفس الدُفعة لإجراء اختبار مستقل. تأكد من أن الضمان يغطي بشكل صريح التعرض للأشعة فوق البنفسجية في الهواء الطلق وتشققات الغلاف.

انظر إلى عمق المورد أيضًا. سيكون لدى الشركة المصنعة التي يتمثل نشاطها الأساسي في إنتاج الكابلات إمكانية البثق والاختبار والإنهاء داخل الشركة، مما يحافظ على اتساق الجودة من دفعة إلى أخرى. هانغتشو بوتيانلي كابل ، على سبيل المثال، قامت بتشغيل مصنع للكابلات منذ عام 2003، وهي حاصلة على امتثال ISO وCE/RoHS، وتصدر إلى أكثر من 30 دولة، وتقوم ببناء كل شيء بدءًا من كابلات الترددات اللاسلكية المحورية إلى كابلات الألياف الضوئية والوصلات المجمعة - وهو نطاق يمكن رؤيته على موقع الشركة المصنعة على الويب. هذا النوع من الخلفية الصناعية هو السياق الذي يجب أن تطلبه من أي بائع للكابلات الكهروضوئية.

الوجبات الجاهزة العملية

تستحق كابلات توصيل الألواح الشمسية نفس الاهتمام الهندسي الذي تحظى به بقية النظام. حدد كبلًا من النحاس المعلب ومترابطًا ومستقرًا للأشعة فوق البنفسجية مع علامة قياسية معترف بها. حجم الموصل لانخفاض الجهد، وليس فقط السعة. استخدم موصلات متوافقة ومجعدة بشكل صحيح وافحصها باستخدام مقياس حرارة يعمل بالأشعة تحت الحمراء أثناء التشغيل. يتم التثبيت مع فحوصات القطبية وتخفيف الضغط والحماية عند كل حافة سقف واختراق.

يعد الكابل واحدًا من أرخص العناصر في قائمة المواد الكهروضوئية، ومع ذلك فهو المكون الأكثر احتمالاً لتحديد ما إذا كان النظام يتقادم بشكل جيد أو يفشل مبكرًا. حدده بالطريقة التي تحدد بها العاكس، ويمكن لبقية النظام تقديم مخرجاته المقدرة لعقود.