انتخاب کابل ها و سیم کشی سیستم خورشیدی

با وجودی که در یک سیستم برق خورشیدی کارآمد و مناسب، کابل ها نقش مهمی را ایفا می کنند ولی اکثر اوقات فراموش شده و مورد بی توجهی و کم لطفی واقع می شوند. در واقع انتخاب نادرست قطر، یکی از بزرگترین اشتباهاتی است که کاربران معمولا در هنگام طراحی سیستم های برق خورشیدی مرتکب می شوند.

تعیین قطر کابل

همانطور که می دانید، توان قابل توجهی از سیستم های با ولتاژهای پایین، در طول کابل ها به هدر می رود. علت این است که در این سیستم ها، شدت جریان جاری در مدار بسیار بالا بوده و تلفات توان هم که با مجذور شدت جریان متناسب می باشد، از میزان بالایی برخوردار خواهد گردید. به غبارتی دیگر، با زیاد شدن شدت جریان، مقاومت کابل یا سیم هم افزایش می یابد و برای غلبه بر این مقاومت، ناچاریم از کابل های قطوری استفاده کنیم.
وقتی برای انتقال ولتاژهای پایین تر از کابل های ضعیف تری استفاده می کنید، باید مطمئن باشید که قطر کابل به کار رفته با شرایط موجود تناسب دارد. اگر کابل انتخابی خیلی ضعیف باشد، افت ولتاژ قابل ملاحظه ای ایجاد شده و ممکن است عملکرد عادی سیستم را با مشکل روبرو سازد.

قطر کابل مورد نیاز را باید با استفاده از رابطه ی زیر بدست آورد:

در این رابطه:
L: طول کابل برحسب متر
I: شدت جریان جاری در کابل بر حسب آمپر
V: ولتاژ انتخابی سیستم ( منظور ولتاژی است که سیستم براساس آن طراحی شده، مثل سیستم 12 ولتی، 24 یا ... ولتی)

برای تبدیل این سطح مقطع به قطر کابل یا شماره ی استاندارد کابل های آمریکایی (َAWG) از جدول زیر استفاده نمایید.


سطح مقطع کابل استفاده شده باید لااقل مساوی رقم به دست آمده از رابطه ی بالا باشد. در هیچ شرایطی از کابل های ضعیف تر استفاده نکنید چون در این صورت با افت ولتاژهای بالاتری روبرو گردید و ممکن است عملکرد عادی برخی از دستگاهها و مصرف کننده ها با مشکل روبرو شود.

کابل مناسب برای آرایه ی خورشیدی

این کابل ها، پنل های خورشیدی را به یکدیگر متصل کرده و مجموعه ی آن ها را به کنترل کننده ارتباط می دهند.برای این قسمت حتما باید از کابل های مقاوم در برابر تابش اشعه ی ماورائ بنفش خورشید و رطوبت ناشی از بارش برف و باران و آثار مخرب گرد و غبار و آلودگی های مشابه استفاده کنید. این جور کابل ها را می توانید از همان فروشگاه هایی که قطعات و لوازم سیستم های برق خورشیدی را می فروشند، تهیه نمایید. در موقع خرید این کابل ها، این حق انتخاب محفوظ است که طول های بریده شده و آماده ای را اتخاب کرده و یا چند متر از کابل مورد نیاز را تهیه کرده و خودتان آن را به طول های مورد نظر برش دهید.

کابل اتصال شارژ کنترلر و باتری ها

پس از اینکه سایز کابل اتصال از پنل ها به سمت شارژ کنترلر را انتخاب کردید می توانید به همان روش قبل سایز کابل برای وصل کردن شارژ کنترلر به باتری ها را تعیین کنید. اما می توانید از همان کابل که پنل ها را به شارژ کنترلر وصل می کنید نیز استفاده کنید. بدلیل اینکه جریانی که از شارژ کنترلر به سمت باتری ها می رود خیلی زیادتر از جریان پنل ها نیست در ضمن فاصله نیز کم شده است.

در هنگام محاسبه ی سطح مقطع کابل لازم برای ارتباط دهی کنترل کننده و باتری ها، باید میزان جریان جاری از طرف آرایه ی خورشیدی به باتری ها و همچنین جریان کشیده شده از آن ها را در نظر داشته باشید. معمولا حداکثر جریانی که برای شارژ باتری ها به کار می رود، بسیار بیشتر از جریانی است که از آنها کشیده می شود.

نکته مهم: ابتدا شارژ کنترلر را به باتری ها وصل کنید و سپس آن را به پنل ها متصل نمایید تا از آسیب رسیدن به شارژ کنترلر جلوگیری کنید.

کابل اتصال به اینورتر

اینورتر و اتصالات باتری ها بزرگترین سایز کابل در سیستم را نیاز دارند. در زمان کار سیستم اینورتر برای تولید برق AC باید میزان زیادی جریان از باتری ها دریافت کند. پس باید توجه داشت که فقط کابل با سایز بزرگ نیاز نیست بلکه باید فاصله باتری ها تا اینورتر نیز کم باشد و حداکثر از 2 متر بیشتر نباشد. این کابل ها باید مانند کابل هایی که به باتری ماشین وصل هستند بزرگ باشد. پس هر چقدر که می توانید این کابل را بزرگ انتخاب کنید. برای اینکه موضوع را بهتر درک کنید بگذارید مثالی بزنیم. مثلاً برای راه اندازی تعدادی از لوازم خانگی (بعنوان مثال جاروبرقی و ماکروویو) نیاز به 10 آمپر جریان دارید اینورتر برای تامین این جریان حداقل نیاز به 100 آمپر جریان 12 ولت DC دارد. پس ملاحضه می کنید که چه جریان بزرگی باید از کابل عبور کند. (لطفاً در این مورد خسیس نباشید)

کابل اتصال دهنده ی باتری ها به هم

اتصالات باتری ها آخرین قسمت است. همانطور که قبلاً گفته شد برای متصل کردن باتری ها به یکدیگر باید سایز کابل را بزرگ انتخاب کرد. بدلیل آنکه آنها هم باید جریان کاملی را تحویل بار بدهند و هم باید در زمان شارژ جریان مورد نیاز برای شارژ را دریافت کنند. پس باتری ها را با کابل هایی با سایز بزرگ به هم متصل می کنیم.
 این جور کابل ها و سر باتری های لازم را می توان از باتری سازها و همان فروشگاه هایی که باتری ها را می فروشند تهیه نمود.  همانطور که گفته شد با توجه به بالا بودن شدت جریان جاری در این کابل ها توصیه می شود در گزینش آن ها از قطورترین انواع موجود استفاده گردد. فراموش نکنید که در موقع اتصال یک کابل به یک باتری، حتما از سر باتری های مناسب و با کیفیتی استفاده کنید.

نکته: در سيستم هاي فتوولتاييك بايد تا حد امكان از سيم هاي رشته اي و نرم استفاده شود و از استفاده از سيم خشك اجتناب شود. دليل اين امر اين است در صورت استفاده از سيم خشك ممكن است بر اثر جابجايي پنل و يا ساير قسمت ها، سيم دچار شكستگي و قطعي شود. تا حد امكان بايد كليه سيم هاي واحد خورشيدي اعم از DC و AC از داخل كانال و يا از كنار گوشه هاي ديوار عبور داده شود. اما بايد توجه داشت كليه سيم های واحد خورشيدي از سيم هايي كه مربوط به واحد خورشيدي نيست مجزا نگه داشته شود. كليه سيم هاي واحد هاي خورشيدي بايد با رنگ مشخص، برچسب مجزا و يا هر گونه علامت نشان دهنده ديگر از يكديگر مجزا شوند و هر دسته سيم با علامت خاص نشانه گذاري شود.

در NEC690 دسته بندی سیم ها به صورت زیر ارائه شده است:

الف) مدار آرایه خورشیدی

ب) مدار بین مبدل و آرایه خورشیدی (DC)

براي هادي هاي هر قسمت بايد از يك برچسب مشخص كه بيانگر آنهاست، استفاده شود. به عنوان مثال بايد براي سيستم DC برچسبي تهيه و بر روي هادي در فواصل مختلف نصب شود كه بر روي آن نوشته شود " مدار DC سیستم فتوولتاييك". اين برچسب بايد در برابر شرايط محيطي، تابش خورشيد، نم و رطوبت مقاوم باشد. علاوه بر آن بايستي قابليت درخشندگي داشته باشد تا در زماني كه نور كافي وجود ندارد اطلاعات كافي را به بهره بردار منتقل نمايد. در شكل زیر نمونه هايي از بر چسب زدن بر روي قسمت هاي مختلف سيستم فتوولتاييك ارائه شده است.


همانگونه كه در قسمت هاي مختلف شكل بالا مشاهده مي شود، براي تمامي قسمت ها شامل مدارشكن ها، هاديها، مبدل و حتي جعبه اتصال برچسب نصب شده است. برچسب ها به رنگ قرمز هستند و با روكش پلاستيكي در برابر رطوبت و غيره محافظت شده اند. براي اتصال سيم ها به يكديگر (گروپ كردن) حتما بايد از بست هاي پلاستيكي كه در شکل زیر نشان داده شده است استفاده شود.



برگرفته از کتاب سیستم های برق خورشیدی و راهنمای طراحی سیستم فتوولتائیک ضابطه 667