Въпрос за дължина на DC кабелите

[DanielDimov]

Малчев, напрежението на стринга е 6-700 V, а напрежението след инвертора е 380 V - като вземеш предвид че 380-те волта са променливи - къде са повечето загуби и кои кабели имаш сметка да са по-дълги за сметка на кои?

[Mateev]

Опа............

Нещо се наплетохте. Няма разлика между DC и AC загуби. Когато говорим за 220V постоянно напрежение, то това означава, че напрежението наистина е 220 V. Когато обаче говорим за 220V променливо напрежение, то това означава, че говорим за синусоида с максимално напрежение малко над 300 V, но с площ, равна на площта на правоъгълник с височина 220 V и дължина 10ms. Тоест 220V AC и 220V DC отдават една и съща енергия на активен товар (какъвто се явява и кабела с неговото активно съпротивление).

Има малка разлика при увеличаване на честотата, която се изразява в допълнителни капацитивни токове, но тя е пренебрежимо малка при 50 Hz в AC частта и 22 kHz модулация в DC частта. Има и още един ефект, изразяващ се в предпочитание тока да тече по периферията на медното жило, но този ефект се проявява при честоти от порядъка на десетки и стотици мегахерци.

За нащите цели може смело да приемем, че AC и DC загубите зависят само и единствено от закона на Ом. Поради тази причина наистина е по-добре инвертора да е по-далеко от стринговете, защото напрежението по DC кабелите е по-високо, а това означава по-малък ток и по-малки загуби (които зависят от квадрата на тока).

Има обаче още два фактора, които влияят и не се знае дали те не надделяват:
1. Соларните DC кабели са по-скъпи отобикновените AC кабели
2. Преминаването към AC напрежение позволява 3 близки инвертора с по 220V изход да бъдат обединени в трифазно напрежение и по-нататък инсталацията да се развива като трифазна. А при трифазната инсталация по нулевия проводник не тече ток, което означава, че загубите са 2 ПЪТИ ПО-МАЛКИ в сравнение с еднофазната инсталация. Освен това трифазния кабел е по-евтин за единица пренесен ток от монофазния и от соларния кабел.

Изхождайки от написаното по-горе можем да си извадим следните два извода:

1. Инвертора трябва да е колкото се може по-близо до стринговете.
2. Колкото се може по-бързо трябва да преминем от еднофазнo към трифазно AC окабеляване. Тоест на всеки 3 близки инвертора слагаме едно разпределително табло, което обединява трите фази в една трифазна мрежа.

[Mateev]

Малчев, напрежението на стринга е 6-700 V, а напрежението след инвертора е 380 V - като вземеш предвид че 380-те волта са променливи - къде са повечето загуби и кои кабели имаш сметка да са по-дълги за сметка на кои?

Няма такова нещо. След инвертора напрежението е 220V.

380V имаме само когато мерим напрежението между 2 фази, но това не променя факта, че напрежението между фаза и нула на изхода на инвертора е 220 V.

[malchev]

Lupus, електротехниката се учи в електротехникума.
DamielDimov, всички мои твърдения са вярни.
Направете малко сметки със SunnyDesign и ще видите реалните напрежения
на стринговете (за SB работните са 250-350V, за SMC - 300-400V).
Евала на г-н Матеев, който не се заяжда, а разяснява нещата.

Имам една чуденка: г-н Матеев, съгласен съм, че загубите в кабелите
на панелите са отчетени в мощността на самия панел. Обаче...
1. Сигурно ли е, че производителят не прави трик с тях?
При дълги стрингове тези кабели вече са от значение.
2. При какви условия са взети предвид - при 40 градуса медта
дава 10% по-голямо съпротивление, а при 80 - 25%.

[Mateev]

Не е ясно дали един производител мери модулите си със или без кабелите. Но това не променя нещата. Погледнато от гледна точка на единичния модул загубите в неговите кабели са поне 100 пъти по-ниски от разброса на мощността. Същото се отнася и за контактното съпротивление на куплунзите. Така или иначе имаме разброс в мощностите от порядъка на +/-3% или даже +/-5% при някои производители. Ще се успокоите ли, ако този разброс нарастне на +/- 3.01%? Когато се изчисляват загубите на един стринг имаме много по-голям проблем с това да определим точно какъв ток тече, при положение че имаме случайно подбрани модули с различен ток, отколкото дали кабелите внасят някакво малко намаляване на напрежението заради загубите.

При всички случаи имаме налице следните факти:
1. Загубите в кабелите на модулите са много по-малки от загубите от един евентуален разброс на мощностите и токовете (дори и при сортирани модули).
2. НИЕ НЕ МОЖЕМ ДА ВЛИЯЕМ НА ТЕЗИ ЗАГУБИ.

Именно поради тази причина няма никакво значение дали ги смятаме или не. И в двата случая най-вероятно ще сме далече от истината. Ако обаче приемем, че стринга, заедно с кабелите, има някаква номинална мощност (и ток), то тогава посредством изчисления ние можем да определим не колко са общите загуби, а КАКВИ ЗАГУБИ ДОБАВЯМЕ с външното окабеляване. И след това да оптимизираме само тези загуби, защото другите са ни неподвластни. Правил съм изчисления дали няма да ни излезе сметката, ако накъсим кабелите на модулите след техния монтаж (режем ги точно колкото ни трябва и слагаме нови куплунзи). Е да, ама сметката не излиза. Цената на куплунзите и труда е по-голяма от стойността на загубите в излишната дължина на кабелите на модулите. Така че не ни остава нищо друго, освен да го приемем този факт.

Колкото до температурния коефициент на медта - той не е толкова голям, колкото го казваш. Ако някой наистина е мераклия да го смята, може да използва следната приблизителна формула: R = R0 * (1 + Т * 4.26 /1000). Тоест при 100 градуса Целзий съпротивлението на медта е по-голямо с 42.6%. Но дефакто кабелите не се нагряват до такава температура. Обикновено те се смятат с по-голямо сечение от нормалното, защото по тях тече много скъп ток. Следователно нагряването им е обусловлено само от външната температура на въздуха, а тя не надхвърля 40 градуса по Целзий. Следователно съпротивлението на медта не се увеличава с повече от 17%.

[malchev]

Температурният коефициент Kt за мед при база 20 градуса е:
1.108 при 45 градуса
1.151 при 55 градуса
1.28 при 85 градуса
(справка - Клисаров и Клисаров, "Наръчник на електротехника")

Смея да твърдя, а вие ще кажете на практика дали е така, че през лятото, когато централата генерира най-голям добив,
панелите се нагряват до 70-80 градуса, съответно под тях температурите също са подобни.
Предполагам до 60 градуса в зоната на клемната кутия. Околната температура е 35-45 градуса на слънце и под 35 градуса на сянка.
Като проводници и на топлина, кабелите от панелите провеждат тази топлина по линията. Единствено ако влязат в земята, могат да се охладят.
Моят извод е, че тези 15% по-големи загуби в линиите не са за пренебрегване и трябва да се отчитат при избора на сечения.
Ако има и производители, който предлагат панелите си с 6 мм2 кабели, още по-добре. Масово по каталози съм виждал 4мм2.

[Mateev]

Ето ти точни формули за температурните коефициенти на няколко метала: http://ppt.hit.bg/ppt100.htm

Колкото до нагряването на модулите - Наистина през лятото модулите се нагряват до 60 градуса (рекорда, който съм премерил е 59.7 градуса), но само 5-10 сантиметра под тях температурата е практически равна на околния въздух. Датчика ми за температура на околния въздух е монтиран под един алуминиев профил и неговата температура не надхвърля температурата на околния въздух с повече от 1-2 градуса (спрямо МТО станцията). Причина за този ефект е, че топлото бяга нагоре. И дори и да няма вятър, слоя топъл въздух под модулите много бързо се издига нагоре по наклона. Така че там, където са пристегнати кабелите (зад или под алуминиевите профили) температурата е практически равна на температурата на околния въздух. Изключения правят само инсталациите на наклонен покрив, но даже и при тях температурата на кабелите едва ли надвишава 50 градуса.

[Lupus]

Проблема със загубите в кабелите на панелите ще се реши, когато се направят евтини инвертори, вградени в самия панел.

[Mateev]

Тогава ще нарастнат загубите от преобразуване, защото напрежението на панела е много ниско и загубите в комутиращия елемент (транзистор) ще са много голям процент от напрежението на панела.

[Lupus]

Тогава ще нарастнат загубите от преобразуване, защото напрежението на панела е много ниско и загубите в комутиращия елемент (транзистор) ще са много голям процент от напрежението на панела.

Това е много спорно! Загубите са от комутирането на ток, а той в този случай е много по-малък. По-малки са загубите и в дроселите.

[Mateev]

За да се направи миниатюрен и евтин преобразовател в самия панел, трябва да се преобразува директно към трифазна мрежа. Само тогава електролитните кондензатори могат да бъдат силно редуцирани като капацитет. Тази тема вече сме я обсъждали. Може би в едно по-далечно бъдеще ще се появят специализирани интегрални схеми по лев-два парчето и тогава такъв преобразувател наистина ще стане икономически изгоден. В момента това е невъзможно. Не забравяй, че този преобразовател трябва да бъде интелигентен и с него трябва да може да се комуникира (с модулация по захранването).

[lz1wvm]

Ето и таблица с формула

[Mateev]

Твоята таблица точно съответствува с моята формула R = R0 * (1 + Т * 4.26 /1000).

R0 - съпротивление при 0 градуса Целзий.
Т - температура на проводника в градуси Целзий.

[Lupus]

За да се направи миниатюрен и евтин преобразовател в самия панел, трябва да се преобразува директно към трифазна мрежа. Само тогава електролитните кондензатори могат да бъдат силно редуцирани като капацитет. Тази тема вече сме я обсъждали. Може би в едно по-далечно бъдеще ще се появят специализирани интегрални схеми по лев-два парчето и тогава такъв преобразувател наистина ще стане икономически изгоден. В момента това е невъзможно. Не забравяй, че този преобразовател трябва да бъде интелигентен и с него трябва да може да се комуникира (с модулация по захранването).

Безсмислено е един панел да генерира направо трифазен ток. Това означава разхождане на четирижилен кабел между панелите, сложни конектори и маса други проблеми. Просто панелите се сортират по генерирана мощност при еднаква слънчева радиация и се разпределят равномерно между трите фази. Ако централата е до 5KW добре ще си работи и като монофазна. Колко евро/ват излиза сега цената на инверторите? По-точно, колко евро/ват се добавя към инвестицията за преобразуването на 1KW?

Твоята таблица точно съответствува с моята формула R = R0 * (1 + Т * 4.26 /1000).

Оставаше и да не е така.....

[DanielDimov]

при едни и същии останали условия и единствена разлика в напрежението загубите са по-малки при по-високото напрежение - тук всички сме съгласни

при едни и същи останали условия и единствена разлика DC или AC загубите са по-малки при постоянния ток - мисля че и тук има консенсус - ако няма ще намеря материали (има много)

съгласен съм и с Матеев по въпроса монофазно - трифазно предаване на енергия

така че моите изводи са:
ако трябва да минимизираме загубите:
1. минимална дължина на кабелите които предават монофазната енергия до точката на групиране в трифазна (тоест трите монофазни инвертора трябва да са буквално един до друг монтирани)

2. минимална дължина на трифазните кабели до електромера

ако обаче трябва да минимизираме съотношението (цена на всички кабели)/(отчетена енергия от електромера) тогава сметката излиза малко по-сложна - може би ще се доближи до това което казва Матеев, но не е 100% сигурно - тоест това не са азбучни правила, а за всеки конкретен проект трябва да се прави конкретна такава сметка