راهنمای نهایی سیم‌ها و کابل‌های پنل خورشیدی

سیم های خورشیدی که برای اتصال اجزای جدایی ناپذیر یک سیستم فتوولتائیک ضروری هستند، در انواع مختلفی موجود هستند. این سیم ها در درجه اول برای برقراری ارتباط بین چهار جزء کلیدی کار می کنند: پنل خورشیدی، اینورتر، کنترل کننده شارژ و باتری ها.

انتخاب نوع مناسب سیم برای عملکرد بدون درز و کارایی یک سیستم PV بسیار مهم است. انتخاب یک سیم خورشیدی نامناسب ممکن است منجر به ناتوانی در ارائه ولتاژ مورد نیاز شود و در نتیجه برق واحدهای الکتریکی قطع شود یا باعث شود بانک باتری شارژ کامل نداشته باشد. اهمیت انتخاب سیم خورشیدی صحیح را نمی توان اغراق کرد، زیرا به طور مستقیم بر عملکرد کلی و قابلیت اطمینان سیستم فتوولتائیک تأثیر می گذارد.

به طور کلی، سیم های پنل خورشیدی را می توان به دو نوع اصلی تقسیم کرد: سیم تک یا جامد و سیم رشته ای. سیم تک یا جامد با یک هسته سیم فلزی مشخص می شود که توسط یک غلاف محافظ عایق بندی شده است، اگرچه گزینه های خالی نیز موجود است. این نوع برای کاربردهای استاتیک مناسب است، و آن را به یک انتخاب مطلوب برای سیم کشی برق خانگی تبدیل می کند. علیرغم مقرون به صرفه بودن و قطر جمع و جورتر برای همان ظرفیت حمل، سیم تک عمدتاً در گیج های کوچکتر موجود است.

از سوی دیگر، سیم رشته‌ای از چند هادی تشکیل شده است که به هم پیچیده شده‌اند و در یک ژاکت محافظ قرار گرفته‌اند و یک سیم چند رشته‌ای انعطاف‌پذیر را تشکیل می‌دهند. سیم‌های خورشیدی رشته‌ای انعطاف‌پذیری بیشتری از خود نشان می‌دهند و آن را برای کاربردهایی که شامل حرکت مکرر هستند ایده‌آل می‌کند. توصیه می شود اگر سیستم خورشیدی شما در منطقه ای مستعد بادهای شدید یا در معرض ارتعاش منظم نصب شده است، سیم رشته ای استاندارد را انتخاب کنید. به دلیل وجود هادی های متعدد در یک اجرا، سیم رشته دار رسانایی بهتری را ارائه می دهد. با این حال، توجه به این نکته مهم است که سیم رشته‌ای معمولاً قطر بیشتری دارد و هزینه بیشتری نیز دارد. سیم رشته ای استاندارد معمولاً برای نصب های بزرگتر و در فضای باز انتخاب می شود.
 

سیم‌های خورشیدی بر اساس مواد رسانا مورد استفاده طبقه‌بندی می‌شوند، با انتخاب‌های رایج آلومینیوم و مس برای تأسیسات خانگی و تجاری.

سیم های خورشیدی مسی به دلیل رسانایی برتر خود در مقایسه با آلومینیوم برجسته هستند. سیم های مسی حتی با همان اندازه می توانند جریان بیشتری را نسبت به همتایان آلومینیومی خود حمل کنند. مس انعطاف پذیری را ارائه می دهد و مقاومت بهتری در برابر گرما نشان می دهد و آن را برای طیف گسترده ای از کاربردها چه در داخل و چه در خارج از منزل مناسب می کند. با وجود این مزایا، شایان ذکر است که سیم‌های مسی گران‌تر هستند.

برعکس، سیم‌های آلومینیومی گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند اما با معاوضه‌های خاصی همراه هستند. آنها معمولاً سفت تر هستند و در هنگام خم شدن مستعد ضعیف شدن هستند. این باعث می شود که آنها برای کاربردهای گیج بزرگتر و نصب در فضای باز، مانند ورودی های خدمات، مناسب تر باشند. در حالی که آلومینیوم ممکن است با رسانایی مس مطابقت نداشته باشد، برای کسانی که به دنبال گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند، به‌ویژه در سناریوهایی که انعطاف‌پذیری عامل مهمی نیست، گزینه مناسبی است.

سیم های خورشیدی بر اساس عایق خود تغییراتی را نشان می دهند، که به عنوان یک غلاف محافظ از کابل در برابر عناصر محیطی مانند رطوبت، گرما، مواد شیمیایی، آب و نور ماوراء بنفش محافظت می کند. چندین نوع عایق رایج مورد استفاده برای سناریوهای مختلف کاربرد دارند:

THHN: مناسب برای نصب در شرایط خشک و داخلی.

TW، THW و THWN: ایده آل برای برنامه های مجرای نصب شده در شرایط مرطوب، داخلی یا خارجی.

UF و USE (ورودی خدمات زیرزمینی): برای سیم کشی مرطوب و زیرزمینی طراحی شده است، اگرچه محدود به کاربردهای زیرزمینی نیست.

THWN-2: در درجه اول برای برنامه های داخلی، این نوع ارزان تر است. نیازی نیست که در برابر اشعه ماوراء بنفش مقاوم باشد زیرا از کانال عبور می کند. THWN-2 می‌تواند مستقیماً در پنل خدمات اصلی اجرا شود، که برای مدارهای DC و AC قابل اجرا است. پس از عبور سیم کشی از اینورتر، تنظیم اندازه لازم است.

کابل خورشیدی RHW-2، PV Wire، و USE-2: این سیم‌ها که برای کاربردهای مرطوب و در فضای باز طراحی شده‌اند، برای سیم‌کشی پانل‌های خورشیدی، اتصالات پایانه خدمات و ورودی‌های خدمات زیرزمینی مناسب هستند. روکش‌های سیم PV و USE{3}} برای مقابله با قرار گرفتن در معرض شدید UV و مقاومت در برابر رطوبت طراحی شده‌اند و سیم PV دارای یک لایه عایق اضافی است.

استفاده از سیم‌های خورشیدی با کد رنگی نقش اساسی در ساده‌سازی اجرا و نقشه‌برداری نقشه‌های سیم‌کشی الکتریکی در یک سیستم خورشیدی دارد. رنگ هر سیم به عنوان یک نشانگر بصری هدف و عملکرد آن عمل می کند و نه تنها در راه اندازی اولیه بلکه در تلاش های عیب یابی و تعمیرات بعدی نیز کمک می کند. برای حفظ ثبات و وضوح، کد ملی برق (NEC) کدهای رنگی خاصی را برای عایق های هادی و کاربردهای مورد نظر آنها تعیین می کند.

برای برنامه های کاربردی جریان متناوب (AC)، کدگذاری رنگ به شرح زیر است:

قرمز، مشکی یا رنگ دیگری برای کاربردهای داغ بدون زمین.
سفید برای هادی زمینی.
سبز یا لخت برای اتصال به زمین تجهیزات.
در برنامه های کاربردی جریان مستقیم (DC)، طرح رنگ متفاوت است:

قرمز نشان دهنده قطب مثبت است.
رنگ سفید قطب منفی یا رسانای زمین را مشخص می کند.
سبز یا لخت برای اتصال به زمین تجهیزات استفاده می شود.

سیم های PV بر اساس حداکثر ظرفیت آمپر آنها دارای رتبه بندی های خاصی هستند که عاملی حیاتی در تضمین عملکرد کارآمد و ایمنی یک سیستم خورشیدی است. پنل‌های خورشیدی با آمپر بالاتر به سیم‌های خورشیدی ضخیم‌تر با درجه بالاتری نیاز دارند. بررسی درجه آمپراژ سیستم و انتخاب سیمی که قادر به تحمل بار پیش بینی شده باشد، ضروری است. به عنوان مثال، اگر سیستم شما 9 آمپر تولید می کند، سیم 9- آمپر یا کمی بالاتر، مانند 10 یا 11 آمپر را انتخاب کنید.

انتخاب یک سیم خورشیدی با رتبه پایین تر می تواند منجر به مشکلات افت ولتاژ در طول زمان شود که به طور بالقوه منجر به گرم شدن بیش از حد و افزایش خطر آتش سوزی می شود. ضخامت سیم خورشیدی به طور مستقیم با ظرفیت آمپر آن متناسب است - هر چه سیم ضخیم تر باشد، ظرفیت آمپر بیشتر است. به عنوان یک دستورالعمل کلی، همیشه از سیمی استفاده کنید که به اندازه کافی ضخیم یا کمی ضخیم تر باشد تا بتواند نوسانات گاه به گاه برق را در خود جای دهد. دستگاهی را با بالاترین آمپر در سیستم خود شناسایی کنید و سیمی را انتخاب کنید که بتواند آن جریان را مدیریت کند.
 

برای کمک به تعیین اندازه سیم مناسب، می توانید از برآوردگرهای اندازه سیم آنلاین استفاده کنید. سیم های خورشیدی مسی PV با استفاده از مقیاس سیم سنج آمریکایی (AWG) اندازه می شوند. در سیستم AWG با افزایش عدد AWG قطر سیم کاهش می یابد. به عنوان مثال، یک سیم خورشیدی 2 AWG قطری بزرگتر از سیم 12 AWG دارد. با این حال، توجه به این نکته مهم است که اندازه سیم با ظرفیت آمپر رابطه معکوس دارد. به عنوان مثال، 2 کابل خورشیدی AWG دارای ظرفیت 95 آمپر هستند، در حالی که 12 کابل خورشیدی AWG دارای ظرفیت 20 آمپر هستند. این دانش یک تنظیم الکتریکی مناسب و ایمن را برای سیستم انرژی خورشیدی شما تضمین می کند.

علاوه بر در نظر گرفتن درجه بندی و ضخامت سیم های خورشیدی، مهم است که طول آنها را نیز در نظر بگیریم، زیرا مسافت طی شده الکتریسیته می تواند بر آمپر مصرف شده تأثیر بگذارد. هنگامی که الکتریسیته مسافت های طولانی تری را طی می کند، احتمال تلفات آمپر بیشتر است. برای افزایش ایمنی و کاهش مشکلات احتمالی، توصیه می شود از سیم خورشیدی استفاده کنید که کمی ضخیم تر باشد، به خصوص زمانی که طول قابل توجهی را پوشش می دهد.

به عنوان مثال، اگر یک نصب 5 متر با حداکثر بار 10 آمپر طول داشته باشد و 3٪ تلفات کابل قابل قبول را ایجاد کند، یک کابل خورشیدی با ضخامت 6 میلی متر ممکن است کافی باشد. با این حال، اگر همان نصب تا 15 متر گسترش یابد، یک کابل خورشیدی با ضخامت 25 میلی متر ضروری می شود. استفاده از سیم‌هایی با درجه‌بندی پایین‌تر، خطر افت ولتاژ، گرمای بیش از حد و احتمال خطرات آتش‌سوزی را افزایش می‌دهد.

برق‌کارها اغلب با انتخاب سیم‌های ضخیم‌تر در طول نصب اولیه، آمادگی برای بار مورد نیاز آینده را توصیه می‌کنند. این رویکرد فعال نه تنها ایمنی و کارایی سیستم فعلی را تضمین می‌کند، بلکه توسعه‌های بالقوه یا افزایش تقاضای انرژی در آینده را نیز در بر می‌گیرد. در نظر گرفتن دقیق طول سیم، همراه با ضخامت و درجه بندی مناسب، برای ایجاد یک سیستم انرژی خورشیدی قوی و قابل اعتماد ضروری است.

کابل های خورشیدی DC در یک سیستم فتوولتائیک (PV) معمولاً به عنوان کابل های ماژول یا کابل های رشته ای طبقه بندی می شوند. این کابل ها معمولاً به صورت سیم های مسی تک هسته ای ساخته می شوند که دارای عایق و روکش محافظ هستند. این کابل ها که به طور خاص برای استفاده در پانل های خورشیدی PV طراحی شده اند، مجهز به کانکتورهایی هستند که به خوبی با کاربردهای مورد نظرشان مطابقت دارند.

کابل های ماژول در طول فرآیند تولید به پنل های خورشیدی ادغام می شوند و بخشی جدایی ناپذیر از مجموعه پانل را تشکیل می دهند. این کابل ها از پیش ساخته شده اند و به همین دلیل، برای تغییر یا تغییر توسط کاربران نهایی طراحی نشده اند. آنها متناسب با ابعاد و الزامات خاص پانل هایی که در آنها خدمت می کنند، طراحی شده اند.

کابل‌های DC اولیه به‌عنوان کابل‌های جمع‌کننده برق بزرگ‌تر، مسئول اتصال کابل‌های مثبت و منفی از جعبه اتصال ژنراتور به اینورتر مرکزی در یک سیستم انرژی خورشیدی هستند. این کابل ها در اندازه های مختلف موجود هستند که معمولاً از گزینه های کابل خورشیدی مانند 2 میلی متر، 4 میلی متر و 6 میلی متر استفاده می شود.

کارشناسان اغلب استفاده از کابل های DC را به دلیل دوام و مقاومت در برابر عوامل محیطی توصیه می کنند که به طور خاص برای نصب در فضای باز طراحی شده اند. برای کاهش خطر اتصال کوتاه و مشکلات اتصال به زمین، توصیه می‌شود کابل‌هایی را که دارای قطب‌های مخالف یکدیگر هستند، در طول فرآیند نصب قرار دهید.

کابل های DC اصلی می توانند کابل های تک هسته ای یا دو هسته ای باشند که انعطاف پذیری در طراحی و نصب را فراهم می کند. سیم های تک هسته ای با عایق دوگانه یک انتخاب عملی است که قابلیت اطمینان بالایی را در محیط های بیرونی ارائه می دهد. از سوی دیگر، برای سیم‌کشی بین اینورتر برق خورشیدی و جعبه اتصال ژنراتور، کابل‌های DC دو هسته‌ای به دلیل مناسب بودن برای الزامات اتصال خاص، یک اولویت معمولی هستند.

کابل اتصال AC در اتصال اینورتر برق خورشیدی به تجهیزات حفاظتی و شبکه برق بسیار مهم است.

در سیستم های خورشیدی مقیاس کوچک که از اینورترهای سه فاز استفاده می کنند، یک کابل AC پنج هسته ای برای اتصال به شبکه انتخاب می شود. پیکربندی کابل شامل سه سیم زنده برای انتقال برق و هر کدام برای زمین و نول است. برعکس، برای سیستم های PV که از اینورترهای تک فاز استفاده می کنند، معمولا از یک کابل AC سه هسته ای استفاده می شود که اتصال کارآمد و کارآمد به شبکه را تضمین می کند.

انتخاب اندازه کابل مناسب در یک سیستم PV، جلوگیری از گرمای بیش از حد و به حداقل رساندن اتلاف انرژی بسیار مهم است. این نه تنها یک نگرانی ایمنی است، بلکه یک مسئله انطباق با کد ملی برق (NEC) در اکثر حوزه های قضایی است. استفاده از سیم ناسازگار ممکن است منجر به شکست در بازرسی شود. عوامل کلیدی موثر بر اندازه سیم خورشیدی ظرفیت پانل و فاصله تا واحدهای الکتریکی، در کنار کاربرد و شرایط محیطی است.

قبل از خرید کابل های خورشیدی، از مهارت در محاسبه اندازه کابل با رعایت مقررات NEC اطمینان حاصل کنید. بازرسان محلی ساختمان مطابقت با استانداردهایی را که هر سه سال یکبار به روز می شوند، تأیید می کنند. آخرین نسخه 2020 است که منعکس کننده پیشرفت های مهندسی برق است. قبل از نصب PV، نسخه در حال استفاده را با مقامات محلی تأیید کنید. اگر با قوانین آشنایی ندارید، برای راهنمایی با یک برقکار خبره مشورت کنید.