کابل ها و سیم های خورشیدی بخش مهمی از هر سیستم الکتریکی از جمله سیستم فتوولتائیک هستند. آنها اجزای یک مدار را به هم متصل می کنند و به عنوان مجرای انتقال الکتریسیته عمل می کنند. معمولاً پنل های خورشیدی را روی سقف یا سازه های مرتفع نصب می کنند تا از هرگونه مانعی برای تابش نور خورشید جلوگیری کند. این پنل ها انرژی خورشیدی را مهار کرده و آن را به جریان الکتریکی قابل استفاده تبدیل می کنند. هنگامی که انرژی خورشیدی به برق قابل استفاده تبدیل شود، سیم ها و کابل های خورشیدی آن را به واحدهای الکتریکی منتقل می کنند.

شبکه کابل‌ها و سیم‌های خورشیدی که به خوبی برنامه‌ریزی شده و به درستی نصب شده است، عملکرد ایمن و بهینه یک سیستم PV را تضمین می‌کند. طراحی سیم کشی PV مستلزم استفاده مناسب از سیم و کابل خورشیدی است.

 

تمایز سیم های خورشیدی و کابل های خورشیدی

اگرچه مردم از اصطلاحات سیم خورشیدی و کابل خورشیدی به جای یکدیگر استفاده می کنند، اما آنها متفاوت هستند. سیم خورشیدی به یک هادی منفرد اشاره دارد، در حالی که کابل خورشیدی ترکیبی از چندین هادی یا سیم است که توسط یک ژاکت به هم متصل می شوند.

سیم های خورشیدی

سیم ها خورشیدی که برای اتصال اجزای یک سیستم فتوولتائیک استفاده می شوند، انواع مختلفی دارند.

به طور معمول، چهار جزء را به هم متصل می کند:

1.  پنل خورشیدی
2. اینورتر
3. کنترل کننده شارژ
4. باتری ها

انتخاب نوع مناسب سیم در یک سیستم PV برای عملکرد و کارایی آن بسیار مهم است. استفاده از سیم خورشیدی اشتباه ممکن است ولتاژ مناسب را ارائه نکند و واحدهای الکتریکی را روشن نکند یا منجر به شارژ نشدن کامل بانک باتری شود.

ترکیب سیم

به طور کلی، دو نوع سیم پنل خورشیدی وجود دارد, نوع اول سیم و نوع دوم سیم رشته ای است. همانطور که از نام آن پیداست، سیم تک یا جامد حاوی یک هسته سیم فلزی (مانند مفتول ها) است در حالی که سیم رشته ای از هادی های چند رشته ای تشکیل شده است. یک غلاف محافظ, تک سیم را عایق می کند، اما سیم های بدون محافظ نیز وجود دارد. نوع سیم جامد برای کاربرد استاتیک، به ویژه برای سیم کشی برق خانگی توصیه می شود. برای ظرفیت حمل یکسان، سیم های جامد در مقایسه با سیم های رشته ای از نظر قطر فشرده تر هستند. سیم تک هزینه کمتری دارد، اما فقط در گیج های کوچک موجود است.

همانطور که در بالا ذکر شد، سیم رشته دار شامل چندین هادی است که به هم پیچیده شده اند و با یک ژاکت به دور آن پوشیده شده اند تا سیم چند رشته ای را تشکیل دهند. سیم خورشیدی رشته ای انعطاف پذیرتر است و توانایی حفظ حرکت مکرر را دارد. توصیه می شود اگر قرار است سیستم خورشیدی خود را در مکانی با باد شدید یا در معرض لرزش مکرر نصب شود، از سیم استاندارد استفاده کنید. از آنجایی که چندین هادی در یک اجرا وجود دارد، سیم رشته ای رسانایی بهتری را ارائه می دهد.

در مقایسه با سیم جامد، سیم رشته ای دارای قطر بیشتری است و هزینه بیشتری دارد. سیم استاندارد انتخاب معمولی برای تاسیسات بزرگتر و در فضای باز است.

مواد سیم

سیم های خورشیدی را نیز می توان بر اساس مواد هادی مورد استفاده طبقه بندی کرد. برای تاسیسات خانگی و تجاری، استفاده از سیم های خورشیدی آلومینیومی و مسی رایج است. سیم مسی در مقایسه با آلومینیوم رسانایی بالاتری دارد. همان اندازه سیم خورشیدی مسی جریان بیشتری نسبت به آلومینیوم دارد. مس انعطاف پذیری و مقاومت حرارتی بهتری را ارائه می دهد. هم فضا های داخلی و هم در فضای باز پشتیبانی می کند. با این حال، سیم های مسی گران تر هستند.

کابل‌های پنل خورشیدی در عین حال، سیم‌های آلومینیومی ارزان‌تر سفت‌تر هستند و هنگام خم شدن ضعیف‌تر می‌شوند. آنها در گیج های بزرگتر عرضه می شوند و معمولاً برای نصب در فضای باز مانند ورودی های خدمات استفاده می شوند.

 

عایق سیم

سیم های خورشیدی نیز بر اساس عایق بندی متفاوت هستند. این روکش کابل را در برابر عواملی مانند رطوبت، گرما، مواد شیمیایی، آب و اشعه ماوراء بنفش محافظت می کند. انواع عایق های متداول عبارتند از:

1. نمونه THHN برای برنامه های نصب شده در شرایط خشک و داخلیاستفاده می شود.
2. نمونه های TW، THW و THWN برای کاربردهای مجرای نصب شده در شرایط مرطوب، داخلی یا خارجی استفاده می شود.
3. نمونه های UF و USE (ورودی خدمات زیرزمینی) برای مکان های مرطوب و زیرزمینی، اگرچه محدود به کاربردهای زیرزمینی نیست.
4. THWN-2 نمونه ارزان تر برای فضاهای داخلی است. از آنجایی که از فلکسی (لوله خرطومی) عبور می کند، لازم نیست در برابر اشعه ماوراء بنفش مقاوم باشد.THWN-2 می تواند مستقیماً روی پنل خدمات اصلی اجرا شود. می توان از آن برای مدارهای DC و مدارهای AC استفاده کرد، اگرچه اندازه آن باید پس از عبور سیم کشی از اینورتر تغییر کند.
5. کابل خورشیدی RHW-2، PV Wire و USE-2 برای کاربردهای مرطوب و در فضای باز است. این نوع سیم ها برای سیم کشی پنل های خورشیدی، اتصالات ترمینال سرویس و ورودی های خدمات زیرزمینی ایده آل هستند. ژاکت های سیم PV و USE-2 در معرض قرار UV می گیرند و در برابر رطوبت مقاوم هستند.

سیم PV مجهز به یک لایه عایق اضافه شده است.

رنگ سیم

رنگ سیم های سولار عایق ها و کاربرد ها را مشخص می کند. این رنگ ها اجرا و ترسیم نقشه سیم کشی برق را آسان تر می کند. رنگ سیم ها هدف و عملکرد آنها را مشخص می کند. همچنین برای عیب یابی و تعمیرات بعدی ضروری است. این قانون عایق ها و کاربردها را مشخص می کند.

کدگذاری رنگ برای جریان متناوب (AC) و جریان مستقیم (DC) متفاوت است.

AC

کابل های قرمز، سیاه برای مکان های پر حرارت استفاده می شود.

2 کابل های سفید برای هادی زمینی استفاده می شود.

3 کابل های سبز یا لخت برای اتصال تجهیزات به زمین استفاده می شود.

DC

1 کابل های قرمز برای قطب مثبت استفاده می شود.

2 کابل های سفید برای قطب منفی یا رسانای زمین استفاده می شود.

3 کابل های سبز یا لخت برای اتصال تجهیزات به زمین استفاده می شود.

هنگام نصب سیستم های الکتریکی، رعایت توصیه های کد ملی برق (NEC) ضروری می باشد. اگر مطمئن نیستید که از کدام هادی و عایق برای یک کاربرد خاص استفاده کنید، بهتر است از یک برقکار خبره کمک بگیرید.

درجه بندی و ضخامت سیم

سیم های PV بر اساس حداکثر ظرفیت آمپر آنها دارای رتبه بندی هستند. اساساً، پنل های خورشیدی با آمپر (جریان) بالاتر به سیم خورشیدی ضخیم تر نیاز دارند.

درجه آمپراژ سیستم خود را بررسی کرده و از سیمی استفاده کنید که بتواند بار را تحمل کند. مثلاً اگر 9 آمپر تولید می کند، از سیم 9 آمپر یا کمی بالاتر (10 یا 11 آمپر) استفاده کنید. انتخاب سیم و کابل خورشیدی با درجه کمتر می تواند باعث افت ولتاژ شود. با گذشت زمان، می تواند منجر به گرم شدن بیش از حد و حتی افزایش خطر آتش سوزی شود.

ضخامت سیم خورشیدی اغلب نسبت به آمپر آن است. هرچه سیم ضخیم تر باشد؛ ظرفیت آمپر بیشتری را می تواند تحمل کند. به عنوان یک قاعده، همیشه از سیمی استفاده کنید که به اندازه کافی ضخیم یا کمی ضخیم تر باشد تا بتواند گاه به گاه نوسانات برق را تحمل کند. دستگاهی را با بالاترین آمپراژ مشخص کنید و سیمی را انتخاب کنید که بتواند این جریان را تحمل کند. برای راهنمایی بهتر، از تخمینگر اندازه سیم که به صورت آنلاین موجود است استفاده کنید.

اندازه سیم های مسی خورشیدی PV با استفاده از مقیاس سیم سنج آمریکایی (AWG)انجام مشود. در سیستم AWG، با بالا رفتن عدد AWG، سیم کوچکتر می شود.

با این حال، اندازه سیم با ظرفیت آمپر سیم رابطه معکوس دارد. به عنوان مثال، 2 کابل خورشیدی AWG دارای ظرفیت 95 آمپر هستند، در حالی که سیم خورشیدی

12 AWG دارای ظرفیت 20 آمپر است.

طول سیم

جدا از درجه بندی و ضخامت سیم خورشیدی، طول آن را نیز در نظر بگیرید. هر چه الکتریسیته مسافت بیشتری را طی کند آمپر بیشتری مصرف می کند. همیشه برای ایمنی بیشتر از سیمی استفاده کنید که کمی ضخیم تر باشد، به خصوص زمانی که طول قابل توجهی داشته باشد.

به عنوان مثال، اگر نصبی 5 متر با حداکثر 10 آمپر و 3 درصد تلفات کابل قابل قبول اجرا شود، می توانید از کابل خورشیدی 6 میلی متری استفاده کنید. با این حال، اگر همان نصب 15 متر اجرا شود، به کابل خورشیدی 25 میلی متر نیاز دارید. مجدداً، استفاده از سیم‌هایی با درجه پایین‌تر خطر افت ولتاژ، گرمای بیش از حد و آتش‌سوزی را افزایش می‌دهد. متخصصان برق در نظر گرفتن نیازهای بار آینده را توصیه می کنند. از این رو، استفاده از سیم های ضخیم تر در نصب اولیه همیشه بی خطر است.

کابل خورشیدی

کابل خورشیدی ترکیبی از چندین سیم عایق است که توسط یک ژاکت بیرونی پوشانده می شود. متخصصان از آنها برای اتصال پنل های خورشیدی و سایر اجزای یک سیستم فتوولتائیک استفاده می کنند. سیم و کابل های خورشیدی در برابر اشعه ماوراء بنفش، درجه حرارت بالا و در برابر آب و هوا مقاوم هستند.

قطر کابل بسته به تعداد رساناهایی که در آن استفاده شده متفاوت است. طبقه بندی کابل های خورشیدی بر اساس تعداد سیم ها و گیج آنها می باشد. به طور کلی، سه نوع کابل مورد استفاده در سیستم PV وجود دارد:

1. کابل های خورشیدی DC
2. کابل های اصلی DC خورشیدی
3. کابل های اتصال AC خورشیدی

کابل خورشیدی DC

کابل های خورشیدی DC می توانند کابل های ماژول یا رشته ای باشند. به طور معمول، این کابل های مسی تک هسته ای با اتصال دهنده های مناسب, عایق و غلاف تولید و عرضه می شود و در پنل های خورشیدی PV مورد استفاده قرار می گیرند.کابل های خورشیدی DC از قبل در پنل ها تعبیه شده اند، بنابراین نمی توانید آنها را تغییر دهید.

در برخی موارد، برای اتصال آن به پنل های دیگر، به کابل خورشیدی DC رشته ای نیاز دارید.

کابل DC اصلی

کابل های DC اصلی کابل های جمع کننده برق بزرگتر هستند که کابل های مثبت و منفی را از جعبه اتصال ژنراتور به اینورتر مرکزی متصل می کنند. اندازه های معمول کابل DC اصلی کابل خورشیدی 2 میلی متر، کابل خورشیدی 4 میلی متر و کابل خورشیدی 6 ملی متر است است .

کارشناسان معمولا کابل های DC را برای نصب در فضای باز ترجیح می دهند اما برای جلوگیری از اتصال کوتاه و مشکل اتصال به زمین، کابل هایی را که دارای قطب های مخالف هستند از یکدیگر جدا قرار می دهند.

کابل DC اصلی می تواند یک یا دو هسته داشته باشد. سیم های تک هسته ای با عایق دوگانه راه حلی کاربردی است که قابلیت اطمینان بالایی را ارائه می دهند. در همین حال، برای سیم کشی بین اینورتر برق خورشیدی و جعبه اتصال ژنراتور، کابل های DC دو هسته ای یک انتخاب معمولی هستند.

 

کابل اتصال AC

کابل اتصال AC اینورتر برق خورشیدی را به تجهیزات حفاظتی و شبکه برق متصل می کند.

برای سیستم های خورشیدی در مقیاس کوچک با اینورترهای سه فاز، از یک کابل AC پنج هسته ای برای اتصال به شبکه استفاده می شود.

توزیع سیم ها به شرح زیر است:
سه سیم برق برای حمل برق و هر کدام یک سیم برای اتصال به زمین(earth) در همین حال، برای سیستم های PV با اینورتر تک فاز از کابل AC سه هسته ای استفاده کنید.

 

نتیجه گیری

همانطور که در بالا گفته شد، انتخاب اندازه مناسب کابل در یک سیستم PV بسیار مهم است اندازه مناسب کابل ها از گرم شدن بیش از حد جلوگیری می کند و اتلاف انرژی را کاهش می دهد.جدای از نگرانی های ایمنی، استفاده از کابل هایی با قطرکم نقض قوانین ملی برقی (NEC)می باشد.به طور کلی قطر و طول کابل تاثر زیادی درعملکرد آن دارد.

البته توجه داشته باشید که استاندارد سیم کشی هر سه سال یکبار به روز می شود و نسخه 2020 جدیدترین است. این تغییرات نشان دهنده تحولات دنیای مهندسی برق است. از طریق استفاده از متدولوژی ها و مواد به روز، ایمنی تمامی تاسیسات الکتریکی را تضمین می کند.