Fermes solaires — La conception simplifiée du câble principal facilite l'installation et réduit le coût global

Jul 02, 2023

Par contenu sponsorisé | 10 septembre 2020

par Daniel Ribeiro, chef de produit, TE Connectivity

Ces dernières années, la demande d'énergie solaire a augmenté en tant qu'alternative plus verte à la production d'électricité traditionnelle à base de combustibles fossiles, et la tendance parmi les installations de production d'énergie solaire a été vers des systèmes qui ont à la fois une plus grande empreinte et une plus grande capacité de production.

Cependant, à mesure que les fermes solaires continuent de croître en capacité et en complexité, les coûts associés à leur installation, leur fonctionnement et leur maintenance augmentent également. À moins que le système ne soit correctement conçu, de petites pertes de tension s'aggravent à mesure que la taille du système augmente. Le système Solar Customizable Trunk Solution (CTS) de TE Connectivity (TE) repose sur une architecture centralisée de tronc-bus (voir ci-dessous). La conception offre une alternative efficace à l'approche traditionnelle, qui repose sur des centaines ou des milliers de connexions de boîtiers de combinaison individuels et un schéma de câblage global plus complexe.

Le Solar CTS de TE élimine les boîtiers de combinaison en faisant passer une paire de câbles en aluminium hors sol avec la flexibilité de connecter le faisceau de câbles de TE avec notre connecteur breveté Gel Solar Insulation Piercing (GS-IPC) n'importe où sur la longueur du fil. Du point de vue de l'installation, cela nécessite moins de câbles et moins de points de connexion à établir sur le terrain.

Le système CTS génère des économies immédiates pour les propriétaires et les opérateurs de systèmes, en termes de coûts de fils et de câbles réduits, de temps d'installation réduit et de démarrage plus rapide du système (générant des économies de 25 à 40 % dans ces catégories). Il permet également des économies continues tout au long du cycle de vie du parc solaire, en réduisant systématiquement les pertes de tension (et donc en protégeant la capacité de production), et en facilitant les efforts de maintenance et de dépannage à long terme.

La conception CTS améliore également la fiabilité et l'efficacité globales du système pour les opérateurs de parcs solaires à grande échelle, en facilitant les efforts de dépannage et de réparation sur site. Et bien que le système bénéficie de concepts de conception standardisés et modulaires, il peut également être personnalisé pour répondre à différentes conditions et considérations techniques spécifiques au site. Un aspect important de cette offre est que TE travaille en étroite collaboration avec ses clients pour fournir une assistance technique complète. Certains de ces services comprennent des calculs de chute de tension, des configurations de système efficaces, une charge d'onduleur équilibrée et une formation pour les installateurs sur le terrain.

Chutes de tension réduites

Dans tout système de production d'énergie solaire traditionnel, chaque point de connexion - quelle que soit sa conception ou sa bonne installation - créera une résistance mineure (et donc une fuite de courant et une chute de tension à travers le système). Au fur et à mesure que la taille du système augmente, l'effet combiné de cette fuite de courant et de cette chute de tension augmente, compromettant la production et les objectifs financiers de l'ensemble du parc solaire à l'échelle commerciale.

En revanche, la nouvelle architecture tronc-bus rationalisée décrite ici améliore l'efficacité du réseau de réseau CC en déployant des câbles tronc plus grands avec moins de connexions, ce qui fournit une chute de tension plus faible sur l'ensemble du système.

Focus sur les trois éléments clés

Le système CTS se compose de trois composants principaux (décrits ici) :

Connecteurs perforants solaires en gel (GS-IPC). Les connecteurs à perçage d'isolation solaire en gel (GS-IPC) connectent une chaîne de panneaux photovoltaïques au bus principal. Le bus principal est un grand conducteur qui transporte des courants de niveau plus élevé (jusqu'à 500 kcmil) entre le réseau CC basse tension et les onduleurs CC/CA du système.

Connecteur perforant d'isolation solaire en gel de TE

Le GS-IPC utilise la technologie de perçage d'isolant, dans laquelle de petites lames de perçage pénètrent dans la gaine isolante du câble et établissent la connexion électrique avec le conducteur sous l'isolant. Lors de l'installation, un côté du connecteur "mord" le câble à grande échelle et l'autre côté est le câble du robinet. Cela élimine la nécessité d'une réduction ou d'un décapage de l'isolation chronophage et laborieuse par des techniciens sur le terrain. Le nouveau connecteur GS-IPC ne nécessite qu'une douille ou une clé à chocs avec une douille hexagonale, et chaque connexion peut être installée en moins de deux minutes (comme l'ont rapporté les premiers utilisateurs du nouveau système CTS). L'installation est encore simplifiée grâce à l'utilisation d'une tête de boulon de cisaillement, qui se cisaille une fois que le couple préétabli est atteint et que les lames du connecteur ont simultanément pénétré l'isolation du câble et atteint les brins conducteurs sans les endommager. Les assemblages GS-IPC peuvent être utilisés pour des tailles de câbles allant de #10 AWG à 500 Kcmil.

Pendant ce temps, pour protéger ces connexions contre les dommages causés par l'exposition aux UV et les conditions météorologiques, la connexion GS-IPC comprend également un autre élément de conception important : un boîtier de protection en gel qui est installé sur chaque connexion réseau tronc/bus. Une fois le connecteur correctement installé, le technicien de terrain place et ferme un couvercle rempli de mastic Raychem Powergel de TE. Ce scellant expulse toute humidité dans la connexion au moment de l'installation et élimine toute future pénétration d'humidité pendant toute la durée de vie de la connexion. L'enceinte de la boîte de gel offre une protection environnementale complète en réduisant les fuites de courant, la résistance aux UV et à la lumière du soleil, et offre un retardateur de flamme.

Dans l'ensemble, les assemblages GS-IPC utilisés dans le système TE Solar CTS répondent aux exigences UL strictes pour les systèmes photovoltaïques. Et les connecteurs GS-IPC ont été testés avec succès conformément aux normes UL 486A-486B, CSA C22.2 n° 65-03 et aux tests UL6703 applicables répertoriés par Underwriters Laboratories Inc., dossier n° E13288.

Faisceaux de fusibles solaires (SFH) . Le SFH est un système d'assemblages - y compris des fusibles de calibre supérieur surmoulés en ligne, des taraudages, des fouets et des cavaliers de chaîne - qui peuvent être configurés pour fournir une solution de faisceau de fusibles préfabriquée conforme à la norme UL9703. Dans un réseau de ferme solaire traditionnel, les fusibles ne sont pas situés sur le faisceau ; au lieu de cela, ils sont généralement situés sur chaque boîtier de combinaison. En utilisant cette nouvelle approche SFH, les fusibles sont plutôt intégrés au faisceau. Cela offre plusieurs avantages - il regroupe plusieurs chaînes, réduit le nombre total de boîtiers de combinaison nécessaires, réduit les coûts de matériel et de main-d'œuvre, simplifie l'installation et augmente les économies continues liées au fonctionnement, à la maintenance et au dépannage du système à long terme.

Boîtiers de déconnexion du coffre. Les boîtiers de déconnexion du tronc utilisés dans le système TE Solar CTS offrent une coupure de charge, une protection contre les surtensions et une commutation négative, protégeant le système contre les surtensions avant la connexion de l'onduleur et offrant aux opérateurs une flexibilité supplémentaire pour connecter et déconnecter le système, selon les besoins. Ils sont stratégiquement situés pour minimiser le câblage (et sans compromettre la chute de tension à travers le système).

Ces boîtiers de déconnexion sont construits en fibre de verre ou en acier et fournissent jusqu'à 400 ampères de coupure de charge avec une capacité de surtension et de mise à la terre commune intégrée. Ils utilisent des connecteurs à boulon de cisaillement pour une installation rapide et facile et répondent aux exigences UL en matière de cyclage thermique, d'humidité et de cyclage électrique.

Ces boîtiers de déconnexion de coffre utilisent un interrupteur de coupure de charge qui a été construit à partir du sol pour être un interrupteur de 1500 V. En comparaison, d'autres solutions sur le marché utilisent souvent un interrupteur de déconnexion construit à partir d'un châssis 1000 V qui a été mis à niveau pour gérer 1500 V. Cela peut entraîner une chaleur très élevée dans la boîte de déconnexion.

Pour plus de fiabilité, ces boîtiers de déconnexion de coffre utilisent un interrupteur de coupure de charge plus grand et un boîtier plus grand (30 "x 24" x 10 ") pour permettre une meilleure dissipation de la chaleur. De même, ces boîtiers de déconnexion peuvent accueillir un plus grand rayon de courbure pour les câbles dont la taille varie de 500 AWG à 1250 kcmil.

Ils sont homologués UL pour les conducteurs de 2 AWG à 1000 kcmil.

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