Παράδειγμα υπολογισμού του μικρού φωτοβολταϊκού (PV) οικιακού μονίμου συστήματος

2kW ηλιακή φωτοβολταϊκή γεννήτρια στις διασταυρώσεις του Campus στο Briarcliff (φωτογραφία από την Soenso Energy)

Παράδειγμα

- Μέγεθος πίνακα: Μονάδες 10, 12 βολτ, 51-watt. Isc = 3.25 αμπέρ, Voc = 20.7 volts
- Μπαταρίες: 800 amp-ώρες στα 12 βολτ
- Φορτία: 5 αμπέρ DC και μετατροπέας 500 watt με απόδοση 90%.

Περιγραφή

Οι φωτοβολταϊκές μονάδες τοποθετούνται στην οροφή. Μονωμένα καλώδια χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση των δομοστοιχείων σε ένα κουτί διακλάδωσης. Τα δυνητικά ρεύματα σφάλματος αντίστροφης ένδειξης υποδηλώνουν ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί συνδυασμός PV με ασφαλειοθήκη σειράς για κάθε φωτοβολταϊκή μονάδα.

Καλώδιο διπλού αγωγού UF χρησιμοποιείται από την οροφή στο κέντρο ελέγχου.

Φυσική προστασία (ξύλινα φράγματα ή αγωγούς) για το καλώδιο UF χρησιμοποιείται όπου απαιτείται. Το κέντρο ελέγχου, με διάγραμμα στο Φιγούρα 1, περιέχει συσκευές αποσύνδεσης και υπέρτασης για τη φωτοβολταϊκή γεννήτρια, τις μπαταρίες, τον αντιστροφέα και τον ελεγκτή φόρτισης.

Εικόνα 1 - Μικρό οικιακό αυτόνομο σύστημα

Από το NECTable 310.17:

• Ο συντελεστής αποδυνάμωσης για το καλώδιο USE-2 είναι 0,58 στους 61-70 ° C.
• Το καλώδιο 14 AWG έχει αντοχή στους 68 ° C των 20,3 αμπέρ (0,58 x 35) (Η μέγιστη ασφάλεια είναι 15 αμπέρ).
• Το καλώδιο 12 AWG έχει αντοχή στους 68 ° C 23,2 αμπέρ (0,58 x 40) (Η μέγιστη ασφάλεια είναι 20 αμπέρ).
• Το καλώδιο 10 AWG έχει αντοχή στους 68 ° C των 31,9 αμπέρ (0,58 x 55) (Η μέγιστη ασφάλεια είναι 30 αμπέρ).
• Το καλώδιο 8 AWG έχει αντοχή 68 ° C των 46,4 αμπέρ (0,58 x 80).

Η συστοιχία χωρίζεται σε δύο υπο-συστοιχίες πέντε υπομονάδων.

Οι ενότητες σε κάθε υπο-συστοιχία είναι ενσύρματοιέτσι ώστε να μπορεί να συνδεθεί με τον PV συνδυαστή για αυτόν τον υπο-πίνακα και μετά με το κιβώτιο διασταύρωσης συστοιχίας. Το μέγεθος του καλωδίου 10 AWG USE-2 έχει επιλεγεί για αυτή την καλωδίωση, επειδή έχει μια ampacityof 31.9 αμπέρ υπό αυτές τις συνθήκες, και η απαίτηση για κάθε sub-array είναι 5 x 4,06 = 20,3 αμπέρ.

Αξιολογούμενη με μόνωση 75 ° C, ένα καλώδιο 10 AWG έχει αντοχή 35 αμπέρ σε 30 ° C, η οποία είναι μεγαλύτερη από την πραγματική απαίτηση των 20,3 αμπέρ (5 x 4,06).

Στο κουτί διακλάδωσης συστοιχιών στην οροφή χρησιμοποιούνται δύο υποδοχές αποσύμπλεξης αμαξώματος 30-amp για την παροχή προστασίας υπερέντασης για τους 10 αγωγούς AWG. Αυτές οι ασφάλειες πληρούν την απαίτηση των 25,4 αμπέρ (125% των 20,3) και έχουν μικρότερη αξιοπιστία από την υποβαθμισμένη ισχύ του καλωδίου.

Κατά τη χρήση πρέπει να χρησιμοποιούνται κατάλληλα καλώδια που έχουν υποβαθμιστείοι συνδέσεις με το fusesthat έχουν διαβαθμιστεί για χρήση μόνο με αγωγούς 75 ° C. Ένας διακόπτης κυκλώματος 60-amp στο κουτί ελέγχου λειτουργεί ως διακόπτης αποσύνδεσης φωτοβολταϊκών και προστασία υπερέντασης για το καλώδιο UF.

Η ελάχιστη βαθμολογία θα ήταν 10 x 3.25 x 1.56 = 51 amp.

Το NEC επιτρέπει το επόμενο μεγαλύτερο μέγεθος. στην περίπτωση αυτή, 60 αμπέρ, η οποία θα προστατεύει το καλώδιο ονομαστικής ισχύος 70 amp. Για την αποσύνδεση της μπαταρίας χρησιμοποιούνται δύο μονοπολικές θήκες ασφαλείας. Η ασφάλεια κυκλώματος φόρτισης είναι τύπου RK-5 60 amp.

Ο μετατροπέας έχει συνεχή ονομαστική τάση 500 watts στη χαμηλότερη τάση λειτουργίας του 10.75 βολτ και μια αποτελεσματικότητα του 90% σε αυτό το επίπεδο ισχύος. Ο υπολογισμός συνεχούς ρεύματος για το κύκλωμα εισόδου είναι 64,6 αμπέρ ((500 / 10,75 / 0,90) χ 1,25).

Τα καλώδια από την μπαταρία στο κέντρο ελέγχου πρέπει να πληρούν τις απαιτήσεις μετατροπέα 64,6 αμπέρ συν τις απαιτήσεις φορτίου DC 6,25 αμπέρ (1,25 x 5).

Ένας 4 AWG THHN έχει πυκνότητα 85 αμπέρ όταν τοποθετείται σε αγωγό και αξιολογείται με μόνωση 75 ° C. Αυτό υπερβαίνει τις απαιτήσεις των 71 αμπέρ (64,6 + 6,25). Αυτό το καλώδιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο προσαρμοσμένο κέντρο ισχύος και να εκτελείται από τις μπαταρίες στον μετατροπέα.

ο ασφάλεια ασφάλισης κυκλώματος πρέπει να βαθμολογούνται τουλάχιστον 71 αμπέρ. Ενα Ασφάλεια 80-amp θα πρέπει να χρησιμοποιείται, η οποία είναι μικρότερη από την ικανότητα του καλωδίου.

Ο αγωγός ηλεκτροδίου γείωσης είναι 4 AWG και είναιώστε να ταιριάζει με τον μεγαλύτερο αγωγό στο σύστημα, δηλαδή την καλωδίωση array-to-controlcenter. Αυτό το μέγεθος θα ήταν κατάλληλο για ένα ηλεκτρόδιο γείωσης ενσωματωμένο στο σκυρόδεμα. Οι αγωγοί γείωσης εξοπλισμού για τη συστοιχία και το κύκλωμα φόρτισης μπορούν να είναι 10 AWG με βάση τις συσκευές υπερέντασης 60 amp.

Ο εξοπλισμός εδάφους για τον μετατροπέα πρέπει να είναι α 8 αγωγό AWG βασισμένο στο Συσκευή υπερβολικού ρεύματος 80-amp. Όλα τα εξαρτήματα πρέπει να έχουν τουλάχιστον τάση συνεχούς ρεύματος DC 1,25 χ 20,7 = 26 βολτ.

Αναφορά: Φωτοβολταϊκά Συστήματα Ισχύος και τον Εθνικό Ηλεκτρολογικό Κώδικα του 2005 - John Wiles Southwest Τεχνολογικό Ινστιτούτο Ανάπτυξης του Νέου Μεξικού Κρατικό Πανεπιστήμιο