Solarparks – Das optimierte Hauptkabeldesign vereinfacht die Installation und senkt die Gesamtkosten

Durch gesponserte Inhalte | 10. September 2020

von Daniel Ribeiro, Produktmanager, TE Connectivity

In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach Solarenergie als umweltfreundlichere Alternative zur traditionellen, auf fossilen Brennstoffen basierenden Stromerzeugung gestiegen, und der Trend bei Solarstromerzeugungsanlagen geht hin zu Systemen, die sowohl eine größere Stellfläche als auch eine größere Produktionskapazität haben.

Da jedoch die Kapazität und Komplexität von Solarparks immer weiter zunimmt, steigen auch die Kosten für deren Installation, Betrieb und Wartung. Sofern das System nicht richtig ausgelegt ist, kommt es mit zunehmender Systemgröße zu kleinen Spannungsverlusten. Das Solar Customizable Trunk Solution (CTS)-System von TE Connectivity (TE) basiert auf einer zentralisierten Trunk-Bus-Architektur (siehe unten). Das Design bietet eine effiziente Alternative zum herkömmlichen Ansatz, der auf Hunderten oder Tausenden einzelner Anschlusskästen und einem komplexeren Gesamtverdrahtungsschema beruht.

Solar CTS von TE eliminiert Anschlusskästen, indem es ein Paar oberirdischer Aluminiumkabel verlegt und dabei die Flexibilität bietet, den String-Kabelbaum von TE mit unserem patentierten Gel Solar Insulation Piercing Connector (GS-IPC) an einer beliebigen Stelle entlang der Kabellänge zu verbinden. Aus Installationssicht bedeutet dies, dass weniger Kabel und weniger Verbindungspunkte im Feld errichtet werden müssen.

Das CTS-System bringt Anlageneigentümern und -betreibern unmittelbare Einsparungen in Form von geringeren Leitungs- und Kabelkosten, kürzerer Installationszeit und schnellerem Systemstart (was in diesen Kategorien zu Einsparungen von 25–40 % führt). Darüber hinaus ermöglicht es fortlaufende Einsparungen über den Lebenszyklus des Solarparks, indem es Spannungsverluste systematisch reduziert (und so die Produktionskapazität schützt) und den langfristigen Wartungs- und Fehlerbehebungsaufwand erleichtert.

Das CTS-Design verbessert außerdem die Gesamtsystemzuverlässigkeit und -effizienz für Betreiber großer Solarparks, indem es die Fehlerbehebung und Reparaturarbeiten vor Ort vereinfacht. Und während das System von standardisierten und modularen Designkonzepten profitiert, kann es auch an unterschiedliche standortspezifische Bedingungen und technische Überlegungen angepasst werden. Ein wichtiger Aspekt dieses Angebots besteht darin, dass TE eng mit seinen Kunden zusammenarbeitet, um umfassende technische Unterstützung zu bieten. Einige dieser Dienstleistungen umfassen Spannungsabfallberechnungen, effiziente Systemlayouts, ausgeglichene Wechselrichterbelastung und Schulungen für Feldinstallateure.

Reduzierte Spannungsabfälle

In jedem herkömmlichen Solarstromerzeugungssystem erzeugt jeder Verbindungspunkt – unabhängig davon, wie gut er konzipiert oder ordnungsgemäß installiert ist – einen geringfügigen Widerstand (und damit Stromverlust und Spannungsabfall im System). Mit zunehmender Größe des Systems nimmt der Gesamteffekt dieses Leckstroms und Spannungsabfalls zu und untergräbt die Produktions- und Finanzziele des gesamten Solarparks im kommerziellen Maßstab.

Im Gegensatz dazu verbessert die hier beschriebene neue, optimierte Trunk-Bus-Architektur die Effizienz des Gleichstromnetzes durch den Einsatz größerer Trunk-Kabel mit weniger Verbindungen, was zu einem geringeren Spannungsabfall im gesamten System führt.

Konzentrieren Sie sich auf die drei Schlüsselkomponenten

Das CTS-System besteht aus drei Hauptkomponenten (hier beschrieben):

Gel-Solar-Isolations-Piercing-Verbinder (GS-IPC). Die Gel Solar Insulation Piercing Connectors (GS-IPC) verbinden eine Reihe von Photovoltaikmodulen mit dem Stammbus. Der Hauptbus ist ein großer Leiter, der höhere Ströme (bis zu 500 kcmil) zwischen dem Niederspannungs-Gleichstromnetz und den DC/AC-Wechselrichtern des Systems überträgt.

Gel-Solar-Isolierungs-Piercing-Stecker von TE

Der GS-IPC nutzt die Isolations-Piercing-Technologie, bei der kleine Piercing-Klingen den Isoliermantel des Kabels durchdringen und die elektrische Verbindung zum Leiter unterhalb der Isolierung herstellen. Während der Installation „beißt“ eine Seite des Steckers das große Kabel und die andere Seite ist das Abzweigkabel. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, die Isolierung durch Außendiensttechniker zeitaufwändig und arbeitsintensiv zu kürzen oder abzuisolieren. Für den neuartigen GS-IPC-Stecker ist lediglich eine Stecknuss oder ein Schlagschrauber mit Innensechskant erforderlich, und jede Verbindung kann in weniger als zwei Minuten installiert werden (wie von ersten Anwendern des neuartigen CTS-Systems berichtet). Die Montage wird durch den Einsatz eines Scherbolzenkopfes weiter vereinfacht, der abschert, sobald das voreingestellte Drehmoment erreicht ist und die Schneiden des Steckverbinders gleichzeitig die Kabelisolierung durchdrungen und die Leiterlitzen erreicht haben, ohne diese zu beschädigen. Die GS-IPC-Baugruppen können für Kabelgrößen von #10 AWG bis 500 Kcmil verwendet werden.

Um diese Verbindungen vor Schäden durch UV-Strahlung und Witterungseinflüsse zu schützen, umfasst die GS-IPC-Verbindung außerdem ein weiteres wichtiges Designelement – ​​ein schützendes Gelbox-Gehäuse, das an jeder Trunk-/Bus-Netzwerkverbindung installiert wird. Sobald der Stecker ordnungsgemäß installiert ist, platziert und schließt der Außendiensttechniker eine Abdeckung, die mit dem Dichtmittel Raychem Powergel von TE gefüllt ist. Dieses Dichtmittel verdrängt jegliche Feuchtigkeit in der Verbindung zum Zeitpunkt der Installation und verhindert zukünftiges Eindringen von Feuchtigkeit über die gesamte Lebensdauer der Verbindung. Das Gel-Box-Gehäuse bietet vollständigen Umweltschutz durch Reduzierung des Leckstroms, UV- und Sonnenlichtbeständigkeit und bietet Flammschutz.

Insgesamt erfüllen die im TE Solar CTS-System verwendeten GS-IPC-Baugruppen die strengen UL-Anforderungen für Photovoltaikanlagen. Und die GS-IPC-Steckverbinder wurden erfolgreich gemäß UL 486A-486B, CSA C22.2 Nr. 65-03 und den anwendbaren UL6703-Tests getestet, wie von Underwriters Laboratories Inc., Aktenzeichen E13288, aufgeführt.

Solar-Sicherungsstränge (SFH) . Das SFH ist ein System von Baugruppen – einschließlich umspritzter Inline-Sicherungen höherer Nennleistung, Anzapfungen, Peitschen und String-Jumper –, die so konfiguriert werden können, dass eine vorgefertigte Sicherungskabelbaumlösung bereitgestellt wird, die UL9703-konform ist. Bei einem herkömmlichen Solarpark-Array befinden sich die Sicherungen nicht am Kabelbaum; Vielmehr befinden sie sich normalerweise an jedem Anschlusskasten. Bei diesem neueren SFH-Ansatz werden die Sicherungen stattdessen in den Kabelbaum eingebettet. Dies bietet mehrere Vorteile: Es bündelt mehrere Stränge, reduziert die Gesamtzahl der benötigten Anschlusskästen, senkt die Material- und Arbeitskosten, vereinfacht die Installation und erhöht die laufenden Einsparungen im Zusammenhang mit dem langfristigen Systembetrieb, der Wartung und der Fehlerbehebung.

Trunk-Trennboxen. Die im TE Solar CTS-System verwendeten Stammtrennkästen bieten Lasttrennung, Überspannungsschutz und geschaltetes Minus, schützen das System vor Überspannungen vor dem Anschluss des Wechselrichters und geben den Betreibern zusätzliche Flexibilität, das System je nach Bedarf anzuschließen und zu trennen . Sie sind strategisch platziert, um den Verkabelungsaufwand zu minimieren (und ohne den Spannungsabfall im System zu beeinträchtigen).

Diese Trennkästen bestehen entweder aus Glasfaser oder Stahl und bieten eine Lasttrennung von bis zu 400 Ampere mit integrierter Überspannungs- und Erdungsfunktion. Sie verwenden Scherbolzenverbindungen für eine schnelle und einfache Installation und erfüllen die UL-Anforderungen für Temperaturwechsel, Feuchtigkeit und elektrische Wechselwirkung.

Diese Stammtrennkästen verwenden einen Lasttrennschalter, der von Grund auf als 1500-V-Schalter konzipiert wurde. Im Vergleich dazu verwenden andere Lösungen auf dem Markt oft einen Trennschalter, der aus einem 1000-V-Gehäuse besteht, das für 1500 V aufgerüstet wurde. Dies kann zu sehr hoher Hitze im Trennkasten führen.

Für zusätzliche Zuverlässigkeit verwenden diese Haupttrennkästen einen größeren Lasttrennschalter und ein größeres Gehäuse (30" x 24" x 10"), um eine verbesserte Wärmeableitung zu ermöglichen. Ebenso können diese Trennkästen einen größeren Biegeradius für Kabel aufnehmen Die Größe reicht von 500 AWG bis 1250 kcmil.

Sie sind UL-zertifiziert für Leiter von 2 AWG bis 1000 kcmil.

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