Bir fotovoltaik tesis için anten kablosunun seçimi, bu tür tesislerin tasarımında ve verimli işletilmesinde çok önemli bir husustur.. Anten iletkeninin doğru boyutlandırılması güvenliği doğrudan etkiler, enerji kayıpları, işletme maliyetleri, ve uzun vadeli karlılık.
Fotovoltaik santraller kapasitelerine ve tüketim yöntemlerine göre merkezi ve dağıtılmış fotovoltaik santrallere ayrılır.. Merkezi santraller daha yüksek kapasiteye sahiptir ve genellikle 35kV/110kV veya daha yüksek voltaj seviyeleri kullanılarak şebekeye bağlanır., yakındaki bir 35kV/110kV trafo merkezine erişim. 35kV/110kV trafo merkezleri genellikle şehir yük merkezlerinde bulunur, fotovoltaik santralden belirli bir mesafede. Maliyetleri azaltmak ve verimliliği artırmak için, çıplak anten kablosu genellikle tesisi trafo merkezine bağlamak için kullanılır.
Bir fotovoltaik tesis tasarlarken ve kablo seçerken, Daha küçük kesitli çıplak iletken kullanılması demir dışı metal tüketimini azaltır, böylece yatırım maliyetlerini düşürür. Diğer taraftan, daha büyük kesitli bir iletken kullanılırsa, birim uzunluk başına direnç azalır, aktif enerji kayıplarını azaltır, voltaj düşüşleri, ve elektrik enerjisi kayıpları, sonuç olarak işletme maliyetlerini düşürür. Şebekedeki kayıpları azaltmak ve fotovoltaik tesisin ekonomik verimliliğini artırmak, enerji üretimi gelirini en üst düzeye çıkarmak, iletken kesitinin doğru seçilmesi önemlidir.
İletken Kesitinin Seçilmesi İçin Üç Gerekli Koşul
Havai iletkenin kesitinin seçimi insanların güvenliğini sağlamalıdır, güvenilir elektrik temini, ileri teknoloji, ve makul ekonomi. Teknik olarak, seçim aşağıdaki üç gerekli gereksinimi karşılamalıdır:
Mekanik Direnç Durumu
Uzun süreli çalışma sırasında, iletken çeşitli dış kuvvetlere maruz kalacaktır, hat gerilimi gibi, iletkenin kendi ağırlığı, rüzgâr, ve birikmiş buz ağırlığı. İletkenin çalışmasının güvenliğini ve güvenilirliğini sağlamak için, yeterli mekanik dirence sahip olması gerekir. Yönetmelikler, enerji hatlarının mekanik direncinin sağlanması gerektiğini belirtmektedir., iletkenin kesiti aşağıdaki tabloda belirtilen değerlerden az olmamalıdır:
| İletken Tipi | Konut Alanları Yoluyla | Konut Dışı Alanlar Yoluyla |
|---|---|---|
| Alüminyum ve Alüminyum Alaşımlı Örgülü Kablo | 35 | 25 |
| Çelik Çekirdek Örgülü Kablo | 25 | 16 |
| Bakır Kablo | 16 | 16 |
Isıtma Durumu
Akım iletkenden geçtiğinde, direnç nedeniyle ısınır. İletkenin aşırı ısınmadan dolayı yanmasını veya erken yaşlanmasını önlemek için, ve uzun süreli güvenli ve güvenilir çalışmasını sağlamak için, aynı zamanda sıcaklık artış koşullarını da karşılamalıdır. yani, iletkenden akan maksimum sürekli yük akımı, izin verilen uzun vadeli güvenli sürekli akımdan daha az olmalıdır. Standart, 25°C ortam sıcaklığı için uzun vadeli güvenli sürekli akımı belirler, aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi:
| Enine kesit / mm² | 35 | 50 | 70 | 95 | 120 | 150 | 185 | 240 | 300 | 400 | 500 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| LJ | 170 | 215 | 265 | 325 | 375 | 440 | 500 | 610 | 680 | 830 | 980 |
| LGJ | 170 | 220 | 275 | 335 | 380 | 445 | 515 | 610 | 700 | 800 | – |
| LJGQ | – | – | – | – | – | – | 510 | 610 | 710 | 845 | 966 |
Korona Etkisi Durumu
Yüksek gerilim hava hatlarında, Çevredeki elektrik alanının yoğunluğu yüksektir. Bu, kısmi veya tam deşarjların oluşmasına neden olabilir, artan enerji kayıpları, iletişim paraziti oluşturma, ve ekipman oksidasyonunun hızlandırılması. Korona etkisini önlemek için, iletkenin kesiti arttırılarak çevredeki havadaki elektrik alanının yoğunluğu azaltılmalıdır. Gerilim seviyesi 60kV'un altında olduğunda, A tam korona etkisi düşük çalışma voltajı ve düşük elektrik alan yoğunluğu nedeniyle oluşmaz. Fakat, voltaj seviyesi 110kV'a eşit veya daha büyük olduğunda, korona etkisini önlemek için gereken minimum iletken kesiti aşağıdaki gibidir:
| Nominal Gerilim / kV | 110 | 220 | 330 |
|---|---|---|---|
| Minimum İletken Kesiti | LGJ-70 | LGJ-300 | LGJ-2×240 |
İletken Kesitini Seçme Yöntemi 1: Ekonomik Akım Yoğunluğu Yöntemi
İletken kesitinin seçiminde ekonomi göz önünde bulundurulduğunda, öncelikle hat inşaatına yapılan yatırımın ve yıllık işletme maliyetlerinin hesaba katılması gerekir, esas olarak enerji kayıplarına dayanan. İletken seçiminin ekonomik uygulanabilirliğini sağlamak, ekonomik akım yoğunluğuna göre belirlenmeli. Genel fayda ilkelerini kapsamlı bir şekilde değerlendirdikten sonra (yatırım, işletme maliyetleri, yatırımın geri kazanım oranı, amortisman oranı), iletkenin birim kesitine karşılık gelen en ekonomik akıma ekonomik akım yoğunluğu denir.. Bu iletken malzemeyle ilgilidir, hattın kullanım katsayısı, ve yatırım miktarı. pratikte, iletken malzemeye göre belirlenir, maksimum yük kullanım saatleri, ve nominal voltaj, tabloda gösterildiği gibi. Ekonomik akım yoğunluğuna göre seçilen kesite ekonomik kesit adı verilmektedir., olarak tanımlandı:
Sj = Imaks / J
- Sj: Ekonomik kesit
- J: Ekonomik akım yoğunluğu
- Imaks: Normal koşullar altında iletkenin maksimum çalışma akımı
| T(maksimum)/H | 2000 | 3000 | 4000 | 5000 | 6000 | 7000 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| LJ Şefi 10 kV veya daha az | 1.44 | 1.18 | 1.00 | 0.86 | 0.76 | 0.66 |
| LGJ Şefi 10 kV veya daha az | 1.70 | 1.38 | 1.18 | 1.00 | 0.88 | 0.78 |
| LCJ Şefi 35 kV veya daha fazla | 1.86 | 1.50 | 1.26 | 1.08 | 0.94 | 0.84 |
Fotovoltaik Tesis için Anten Kablo Seçimi Örneği
Gerçek Senaryo
bir için fotovoltaik kablo çözümü, 35kV hava hattında, çift devreli çelik çekirdekli alüminyum örgülü kablo kullanılmıştır, uzunluğu ile 15 km ve maksimum yük 16 Sonunda MW. Ortalama güç faktörü 0.9, ve izin verilen maksimum voltaj düşüşü 5% normal koşullar altında izin verilir. İletkenin kesitinin seçilmesi gerekiyor.
Seçim Planı
İletken kesiti ekonomik akım yoğunluğuna göre seçilecek, ve daha sonra gerekli üç koşula ve izin verilen voltaj düşüşüne göre doğrulanacaktır..
Maksimum Çalışma Akımı:
Imaks = (P / 2) / (1.732 × BM × cosθ) = (16000 / 2) / (1.732 × 35 × 0.9) = 146.63 A
Maksimum çalışma akımı ile (Imaks) ile ilgili 146.63 A ve Tmaks 2000 saat, tablo ekonomik akım yoğunluğunu göstermektedir (J) öyle 1.65 A/mm². Öyleyse, ekonomik kesit:
Sj = Imaks / j = 146.63 / 1.65 = 88.87 mm²
En yakın kesit seçilir: LGJ-95 sürücüsü, ro parametreleriyle + jxo = 0.332 + j0,4 Ω/km ve uzun vadeli güvenli sürekli akım 335 A.
Doğrulama
- Mekanik Direnç:
S = 95 mm² > Ve = 25 mm²
Gereksinimleri karşılar. - Isıtma Durumu:
Çift devre hattı tek devrede çalışabildiği için, hattaki akım artar, daha fazla ısı üretmek. Bu en kritik çalışma senaryosudur. Sıcaklık doğrulamasında, bu çalışma modu dikkate alınmalıdır:
Imaks = 2 × 146.63 bir = 293.26 A < ben = 335 A
Gereksinimleri karşılar. - Korona Etkisi Durumu:
Çizgi olduğundan 35 kV, korona etkisi durumunun doğrulanması gerekli değildir. - Gerilim Düşümü:
ΔU = (P × R + Q × X) × L / U = 1.80 kV
%U = 1.80 / 35 = 5.15% > 5%
Gereksinimleri karşılamıyor, bu nedenle iletkenin kesiti arttırılmalıdır. LGJ-120 iletkeni seçildi, ro parametreleriyle + jxo = 0.236 + j0,421 Ω/km ve uzun vadeli güvenli sürekli akım 380 A.
Yeni Doğrulama:
- Mekanik Direnç:
S = 120 mm² > Ve = 25 mm²
Gereksinimleri karşılar. - Isıtma Durumu:
Imaks = 2 × 146.63 bir = 293.26 A < ben = 380 A
Tablo, LGJ-120 iletkeninin maksimum güvenli akıma sahip olduğunu göstermektedir. 380 Arıza modunda bir, iletkendeki maksimum akımdan daha büyük, yani gereksinimleri karşılıyor. - Korona Etkisi Durumu:
Çizgi olduğundan 35 kV, korona etkisi durumunun doğrulanması gerekli değildir. - Gerilim Düşümü:
ΔU = (P × R + Q × X) × L / U = 1.60 kV
%U = 1.60 / 35 = 4.57% < 5%
Gereksinimleri karşılar.
Öyleyse, seçilen anten iletkeni LGJ-120 uygundur.
Çözüm
Doğru seçim fotovoltaik tesisteki kablolar hem güvenliği hem de verimliliği sağlamak için gereklidir. Üç ana kriteri (mekanik direnç) dikkate alarak, ısıtma, ve korona koşulları — iletkenin fiziksel ve termal taleplere dayanacağı garanti edilir, Enerji kayıplarını en aza indirgemek ve işletme maliyetlerini optimize etmek.
Ekonomik akım yoğunluğu yönteminin kullanılması, ilk yatırım ile uzun vadeli maliyetlerin dengelenmesine olanak tanır. İletkenin kesitini teknik gereksinimleri karşılayacak ve voltaj düşüşlerini önleyecek şekilde ayarlayarak, kurulumun verimli ve uygun maliyetli çalışması sağlanır, performansını ve dayanıklılığını en üst düzeye çıkarmak.