Şebeke Paralel PV Sistemlerinde Kablo Seçimi-2
18 Ekim 2009
Şebeke bağlantılı güneş enerjisi solar PV (fotovoltaik) sistemlerde kullanılan kabloların kesit seçimi ve seçilen kesite göre oluşan gerilim düşümlerinin ve güç kayıplarının hesaplanmasıyla ilgili makalemize devam ediyoruz...
4. Modül ve Dizi Kablolarının Ölçeklendirilmesi
| Elektriksel Parametre | Sembol | Birim |
| Modül ve dizi kabloları için kablo uzunlukları | Lu | m |
| STC altında modül ve dizi kablolarındaki kayıplar | W | |
| Modül ve dizi kablolarının kesitleri | \ | mm2 |
| Elektriksel iletkenlik (bakır kcu=56; alüminyum kal=34) | k | m/Q3mm2 |
| STC altında modül dizisinin çıkış gücü | Pa | W |
| Modül dizi gerilimi | VMPP | V |
| Modül dizi akımı | ISt | A |
| Modül dizi sayısı | n |
Akım taşıma kapasitesine göre kablo kesitini ölçeklendirdikten sonra kesit %1 gerilim düşümü prensibine göre seçilebilir. Aşağıdaki 3 adet formül modülün ya da dizinin kablo kesitlerinin eşit uzunluklar için hesaplanmasına imkan verir. Bu formüllerde STC (Standart Test Koşulları) altındaki dizi güç çıkışıyla ilgili %1 oranında kablo kaybı öngörülmektedir.
Güneş enerjisi solar PV modül ya da dizisi için hesaplanan AM kablo ara kesiti bir sonraki standart kablo ara kesitine (2.5 mm2, 4 mm2 veya 6 mm2) yuvarlanır. Aşağıdaki formüller güneş enerjisi modülü ya da dizisi kabloları için toplam gerilim düşümlerini hesaplar.
Güneş enerjisi fotovoltaik sistemin projesi normal olarak farklı dizi kablo uzunluklarına yol açar, ve böylece panellerin ve dizilerin kablo kesitleri değişir. Böyle durumlarda aşağıdaki formül kullanılabilir.
Geleneksel ara kesitler için modül ve dizi kablolarının (bakır) uzunlukları Şekil 1 – 2’da görülebilir. Burada hesaplamalarda izin verilen kablo kaybı %1’dir.
Şekil 1. A=2.5mm2 kablo için 300 V’a kadar MPP gerilimlerinde tavsiye edilen kablo ara kesitleri
Şekil 2.A=2.5mm2 kablo için 300 V’un üzerindeki MPP gerilimlerinde tavsiye edilen kablo ara kesitleri
5. DC Ana Kablosunun Ölçeklendirilmesi
| Elektriksel Parametre | Sembol | Birim |
| DC ana kablosunun basit hat uzunluğu | LDC cable | m |
| DC ana kablosunun hat kaybı | PDC cable | W |
| DC ana kablosunun kesiti | ADC cable | mm2 |
| Elektriksel iletkenlik (bakır kcu=56; alüminyum kal=34) | k | m/Q3mm2 |
| PV modülünün/grubunun nominal gücü | PPV | W |
| PV modülünün/grubunun nominal gerilimi | VMPP | V |
| PV modülünün/grubunun nominal akımı | In | A |
DC ana kablosu ve fotovoltaik alt – gruplarının DC bara kabloları bütün PV grubu tarafından üretilen maksimum akımı taşıyabilmelidir. Güneş enerjisi solar PV grubunun kısa derce akımı nominal akımının biraz üzerinde olduğuna göre, bu durum sigortaları tetiklemez. İzolasyon ve nötr/toprak hatalarına önlem olarak, DC hassasiyetli bir nötr/toprak kaçak akım kesicisi kullanmak faydalı olacaktır.
Genel olarak IEC 60364 – 7 – 712’ye göre (ulusal standartlar ve yönetmelikler de göz önünde bulundurulmak zorunda olsa da) DC ana kablosu STC koşullarında PV grubu kısa devre akımının 1.25 katı olarak hesaplanır. Kablonun kesiti, kablo için izin verilen en yüksek akım miktarına göre seçilmelidir. Sıcaklık düzeltme katsayıları, kablo grupları için düzeltme faktörleri ve akümülasyon katsayıları göz önüne alınmalıdır.
Kablonun kesiti enerji miktarına göre aşağıdaki formül kullanılarak optimize edilebilir. Burada da yine PV grubunun nominal gücüne göre %1 oranında kaybın göz önüne alındığı unutulmamalıdır.
v = %1 veya %2 olarak alınacak (alçak gerilim kavramına göre) güç kaybı oranıdır.
DC ana kablosu kesiti için hesaplanan A değeri bir sonraki standart kablo kesitine (2.5 mm2, 4 mm2 veya 6 mm2) yuvarlanır. DC ana kablosu için gerçek kablo kayıpları şu şekilde hesaplanır:
Nötr/toprak hatalarına ve kısa devrelere dayanıklılık bakımından tek çekirdekli kılıflı yapılar pozitif ve negatif kablolarda tercih edilmektedir. Çok çekirdekli kablolar kullanılırsa yeşil/sarı telli (nötr/toprak için AB renk kodu) kablolar üzerinde gerilim olmamalıdır. Yıldırım riski altında güneş enerjisi solar fotovoltaik sistemleri için blendajlı kablolar kullanılmalıdır. DC ve AC kablolar yan yana döşenecekse, ulusal standart ve yönetmeliklerdeki montaj gereksinimleri göz önünde bulundurulmalı ve kablolar buna göre etiketlenmelidir.
6. AC Bağlantı Kablosunun Ölçeklendirilmesi
| Elektriksel Parametre | Sembol | Birim |
| AC kablosunun basit hat uzunluğu | LAC cable | m |
| AC ana kablosunun hat kaybı | PAC cable | W |
| AC ana kablosunun kesiti | AAC cable | mm2 |
| Elektriksel iletkenlik (bakır kcu=56; alüminyum kal=34) | k | m/Q3mm2 |
| İnverterin nominal gücü | PN | W |
AC bağlantı kablosunun kesit hesabında nominal şebeke geriliminin %3’ü değerinde bir gerilim düşümü göz önüne alınır. Kablo kesiti şu şekilde hesaplanır;
Dengeli bir üç faz için hesaplama da şu şekilde yapılır:
5 kW nominal güç çıkışına kadar olan güneş enerjisi solar PV sistemlerinde bu formül 4 – 6 mm2’lik kesitler verir. Tek fazlı inverter ve beslemelerde örneğin standart 3 x 1.5 mm2 – 6 mm2 arasındaki kesitlere sahip NYM-J tipi kablolar kullanılır. Üç fazlı beslemelerde 3 x 1.5 mm2 – 4 mm2 NYM-J tipi kablolar kullanılır.
Güneş enerjisi solar fotovoltaik sistemlerinde belirli bir kablo kesiti için kablo kaybını hesaplamak için aşağıdaki formüllerden faydalanılır.
Tek fazlı sistemler için:
Üç fazlı sistemler için.
Farklı sayıda tek fazlı sistemden oluşan asimetrik bir üç fazlı beslemede kablo kayıpları farklı fazlardaki ve nötr hattındaki bireysel kayıpların toplamına eşittir.
Hesaplama için faz kabloları L1, L2, L3 ve nötr hattı N’deki bireysel akım değerlerinin belirlenmesi gerekir. Alman standartlarına göre fazlar arasında izin verilen yük farkı 4.6 kVA ile sınırlıdır.PPP Ayrıca şebeke empedansı inverter girişinin 1.25 katından daha fazla olamaz. Bu inverter besleme kablosu için spesifik bir direnç değerinin ortaya çıkmasına sebep olur. Bu direnç besleme noktasına olan uzaklık ve AC bağlantı kablosunun kesit alanından ortaya çıkarılabilir.
Enerji Siteleri