A hệ thống bơm năng lượng mặt trờithường được bán với hai số: đầu máy bơm và lưu lượng của nó. Sau đó, nó được cài đặt và số thứ ba lặng lẽ quyết định xem nó có hoạt động như quảng cáo hay không - cáp. Cáp quá nhỏ là một trong những lỗi phổ biến nhất và ít được chẩn đoán nhất trong bơm năng lượng mặt trời. Mảng vẫn ổn, máy bơm vẫn ổn, bộ điều khiển vẫn ổn, tuy nhiên máy bơm chạy chậm, mất điện áp vào giữa trưa hoặc không khởi động được vào sáng sớm. Thủ phạm thường là mất vài volt trên một sợi dây dài và mỏng.
Hướng dẫn này đề cập đến toàn bộ chủ đề về mặt thực tế: điện áp giảm như thế nào, mức độ có thể chấp nhận được, cỡ cáp nào mang dòng điện nào, cách xác định kích thước chạy từng bước với các ví dụ đã thực hiện và chi tiết lắp đặt quyết định xem cáp có tồn tại được 10 năm trong lỗ khoan hay không. Nó được viết bởi đội ngũ kỹ thuật tại Công ty TNHH Bơm chì Thái Châu, chuyên chế tạo máy bơm và bộ điều khiển năng lượng mặt trời từ 220 W đến 15.000 W.
Không giống như máy bơm chạy bằng điện lưới, máy bơm năng lượng mặt trời rất nhạy cảm với điện áp. Một máy bơm lưới được cấp điện ở 230 V có thể chịu được mức giảm 10 V mà không ai nhận ra. MỘT 96 V DCbơm năng lượng mặt trờimất 10 V đã mất hơn 10% nguồn cung cấp và cửa sổ MPPT của bộ điều khiển, ngưỡng khởi động và bảo vệ dưới điện áp của nó đều bắt đầu hoạt động sai.
Có ba hậu quả riêng biệt của việc sử dụng sai cáp:
· Mất số giờ bơm. Máy bơm cần điện áp tối thiểu để khởi động. Sự sụt giảm điện áp đẩy ngưỡng đó vào buổi sáng muộn hơn và sớm hơn vào buổi chiều, do đó bạn sẽ mất đi thời gian làm việc hiệu quả nhất trong ngày.
· Mất lưu lượng lúc cao điểm. Động cơ chạy dưới điện áp danh định sẽ tiêu thụ nhiều dòng điện hơn cho cùng một tải, chạy nóng hơn và cung cấp ít nước hơn — lời phàn nàn cổ điển 'nó hoạt động nhưng không giống như bảng dữ liệu'.
· Những chuyến đi phiền toái và tuổi thọ ngắn ngủi. Chuyến đi bảo vệ dưới điện áp và quá dòng liên tục; mỗi chuyến đi là một chu kỳ bắt đầu-dừng và mỗi chu kỳ đều làm hao mòn động cơ, vòng đệm và tụ điện của bộ điều khiển.
Việc lựa chọn cáp luôn là sự dung hòa giữa hai giới hạn độc lập và bạn phải đáp ứng cả hai.
Giảm điện áp (giới hạn hiệu suất)
Mỗi mét đồng đều có điện trở. Dòng điện chạy qua nó mất điện áp tỷ lệ với dòng điện, chiều dài và điện trở trên mỗi mét. Sự sụt giảm điện áp tự nó không làm hỏng bất cứ thứ gì nhưng nó làm động cơ chết đói - đây là giới hạn quyết định liệu hệ thống có hoạt động hay không.
Ampacity - khả năng mang dòng điện (giới hạn an toàn)
Một dây dẫn mang quá nhiều dòng điện so với mặt cắt của nó sẽ bị quá nhiệt. Trong lỗ khoan, cáp được bó cùng với ống thả, thường nằm trong một tấm che, không có luồng không khí - nhiệt không thể thoát ra ngoài. Quá nhiệt làm suy giảm lớp cách nhiệt PVC, và khả năng cách nhiệt trong nước bị suy giảm là nguyên nhân khiến máy bơm bị chập điện. Đây là giới hạn quyết định hệ thống có an toàn hay không.
Cáp vượt qua bài kiểm tra sụt áp vẫn có thể không đạt bài kiểm tra độ khuếch đại và ngược lại. Luôn tính toán cả hai, sau đó chọn kích thước lớn hơn.
Đối với mạch DC hai dây - đó là điều mà hầu hếtbơm năng lượng mặt trờimảng và nhiều nguồn cấp dữ liệu máy bơm - độ sụt điện áp là:
VD(V) = 2 × L × I × ρ -> A
· L = chiều dài cáp một chiều tính bằng mét (2 đại diện cho dây dẫn trở lại)
· I = dòng điện tính bằng ampe
· ρ = điện trở suất của đồng ≈ 0,0175 Ω·mm²/m ở 20 °C (sử dụng 0,020 cho cáp nóng và thiết kế bảo thủ)
· A = tiết diện dây dẫn tính bằng mm²
Đối với điện xoay chiều ba pha, ý tưởng tương tự là VD = √3 × L × I × ρ ` A; đối với điện xoay chiều một pha, hãy sử dụng công thức hai dây có bao gồm hệ số công suất.
Giảm bao nhiêu là chấp nhận được? Quy ước của ngành và quy ước mà chúng tôi thiết kế là:
|
Phần mạch |
Mức giảm tối đa được đề xuất |
Tại sao |
|
Mảng → bộ điều khiển (DC) |
3% |
Giữ đầu vào của bộ điều khiển bên trong cửa sổ MPPT của nó |
|
Bộ điều khiển → máy bơm (DC hoặc AC) |
3% |
Giữ điện áp động cơ gần danh định, bảo vệ khởi động |
|
Tổng hệ thống |
5% |
Ngoài ra, lưu lượng và độ tin cậy giảm đi nhanh chóng |
|
Bất kỳ lần chạy nào trên 100 m |
3% và kiểm tra độ khuếch đại hai lần |
Dài hạn là nơi chứa đựng tất cả những tổn thất |
Sau đây là hai quy tắc thực tế. Trước tiên, hãy luôn tính toán dòng điện cao nhất mà cáp từng thấy - thường là dòng điện đầu vào tối đa của máy bơm ở mức đầy tải, không phải dòng điện chạy định mức của máy bơm. Thứ hai, thêm mức chênh lệch 10–20% nếu cáp bị nóng, đi kèm với các loại cáp khác hoặc đặt dưới ánh nắng trực tiếp của mùa hè.
Số liệu mm2 là tiêu chuẩn ở hầu hết các thị trường xuất khẩu; Người mua ở Bắc Mỹ nghĩ đến AWG. Giá trị tương đương gần đúng và độ khuếch đại đồng điển hình (cách điện PVC, môi trường xung quanh 30 °C, cáp đơn trong không khí tự do) là:
|
mm² |
≈ AWG |
Độ khuếch đại điển hình (A) |
sử dụng điển hình |
|
1.0 |
18 |
10–12 |
Chỉ nối dây điều khiển và tín hiệu |
|
1.5 |
16 |
14–17 |
Cảm biến ngắn/chạy phao, máy bơm bề mặt nhỏ |
|
2.5 |
14 |
19–24 |
Máy bơm DC nhỏ, giọt ngắn |
|
4 |
12 |
26–32 |
Máy bơm giếng nông và bề mặt 1–1,5 kW |
|
6 |
10 |
34–41 |
2,2 kW một pha, chạy trung bình |
|
10 |
8 |
46–57 |
3–4 kW, lỗ khoan dài hơn |
|
16 |
6 |
62–76 |
Loại 5,5 kW, cấp nguồn giếng sâu |
|
25 |
4 |
80–101 |
7,5–11 kW, chạy dài |
|
35 |
2 |
95–125 |
Loại 15 kW, bộ cấp nguồn chính |
Số liệu về cường độ dòng điện mang tính biểu thị - luôn xác nhận dựa trên bảng dữ liệu của nhà sản xuất cáp về loại cách điện và phương pháp lắp đặt của bạn. Đối với cáp thả chìm được bó trong lỗ khoan, áp dụng hệ số suy giảm khoảng 0,8; đối với cáp trong ống dẫn hoặc trong không gian mái nóng, 0,7–0,8. Khi số đo giảm gần bằng tải của bạn, hãy tăng lên một cỡ.
Bảng dưới đây cho biết độ sụt áp tính bằng vôn trên mỗi 10 m đường dây đồng một chiều, mạch hai dây, ở 20°C. Nó độc lập với điện áp hệ thống, vì vậy bạn có thể sử dụng nó cho các hệ thống 48 V, 96 V, 220 V hoặc 380 V — chỉ cần so sánh kết quả với tỷ lệ phần trăm cho phép của bạn.
|
Cáp (mm2) |
10 A |
20 A |
30 A |
50 A |
|
1.5 |
2.33 |
4.67 |
7.00 |
11.67 |
|
2.5 |
1.40 |
2.80 |
4.20 |
7.00 |
|
4 |
0.88 |
1.75 |
2.63 |
4.38 |
|
6 |
0.58 |
1.17 |
1.75 |
2.92 |
|
10 |
0.35 |
0.70 |
1.05 |
1.75 |
|
16 |
0.22 |
0.44 |
0.66 |
1.09 |
|
25 |
0.14 |
0.28 |
0.42 |
0.70 |
|
35 |
0.10 |
0.20 |
0.30 |
0.50 |
Đọc như thế này: một cáp 4 mm² mang 20 A mất 1,75 V trên 10 m. Chạy một chiều dài hơn 60 m là 10,5 V — tốt trên hệ thống 380 V (2,8%), gây tử vong trên hệ thống 96 V (10,9%).
Sử dụng trình tự này cho mỗi lần chạy, mọi lúc:
· Bước 1 — Thiết lập điện áp hệ thống. Điện áp bus DC danh định cho hệ thống DC hoặc điện áp pha cho AC.
· Bước 2 — Tìm dòng điện tối đa. Sử dụng dòng điện đầu vào tối đa của máy bơm ở mức đầy tải từ bảng tên hoặc bảng dữ liệu. Để chạy mảng tới bộ điều khiển, hãy sử dụng dòng ngắn mạch mảng × 1,25.
· Bước 3 — Đo chiều dài một chiều thực. Bao gồm độ rơi thẳng đứng trong lỗ khoan, độ chảy ngang đến mảng và độ chùng 2–3 m ở mỗi đầu. Đừng ước tính từ một kế hoạch trang web.
· Bước 4 — Đặt mức giảm được phép. 3% điện áp hệ thống cho mỗi phần, tổng cộng 5%.
· Bước 5 — Giải A: A = 2 × L × I × ρ ữ VD_allowed. Làm tròn đến kích thước tiêu chuẩn tiếp theo.
· Bước 6 — Kiểm tra độ khuếch đại, áp dụng mức giảm và kiểm tra dây dẫn nối đất/mặt đất. Nếu nghi ngờ, hãy tăng kích thước lên - chênh lệch chi phí là không đáng kể so với một máy bơm bị hỏng.
Ví dụ A - Máy bơm chìm DC 1,5 kW, hệ thống 96 V, 60 m một chiều
Dòng bơm tối đa 15,6 A. Độ sụt cho phép 3% của 96 V = 2,88 V. A = 2 × 60 × 15,6 × 0,0175 2,88 = 11,4 mm². Kích thước tiêu chuẩn tiếp theo là 16 mm2. Kiểm tra độ khuếch đại: 16 mm² được định mức khoảng 62–76 A, giảm xuống khoảng 55 A trong lỗ khoan — cao hơn nhiều so với 15,6 A. Kết quả: 16 mm², thoải mái trong phạm vi 3%.
Ví dụ B - Máy bơm bề mặt một pha AC 2,2 kW, 220 V, 50 m một chiều
Dòng điện ≈ 10 A. Cho phép giảm 3% của 220 V = 6,6 V. A = 2 × 50 × 10 × 0,0175 `6,6 = 2,65 mm². Kích thước tiêu chuẩn tiếp theo là 4 mm2, mang lại mức giảm khoảng 1,75 V (0,8%) — mức tối đa cho động cơ khởi động dưới tải. Kết quả: 4mm2.
Ví dụ C - Máy chìm ba pha 7,5 kW, 380 V, 120 m một chiều
Dòng điện ≈ 15 A. Cho phép giảm 3% của 380 V = 11,4 V. A = 1,732 × 120 × 15 × 0,0175 11,4 = 4,8 mm². Điện áp rơi cho biết là 6 mm2, nhưng việc lắp đặt lỗ khoan loại 15 kW thường chỉ định 10 mm2 để đảm bảo độ bền cơ học và khả năng đánh giá lại trong tương lai. Kết quả: 10 mm2 — độ khuếch đại và kiểm tra thực tế vượt trội so với phép tính tối thiểu, điều này là bình thường ở các giếng sâu.
Hầu hết các cài đặt đều có hai lần chạy cáp riêng biệt và chúng không thành công vì những lý do khác nhau.
Mảng → bộ điều khiển
Cuộc chạy này được thực hiện: trên mái nhà, trên giá đỡ mặt đất, băng qua cánh đồng. Nó mang toàn bộ dòng điện của mảng ở điện áp của mảng. Ưu tiên là cách nhiệt chống tia cực tím, bảo vệ cơ học chống lại loài gặm nhấm và động cơ, phân cực chính xác và bộ cách ly DC trên bộ điều khiển. Sử dụng cáp năng lượng mặt trời (H1Z2Z2-K hoặc tương đương) thay vì dây xây dựng thông thường.
Bộ điều khiển → máy bơm
Đường dẫn này bị chôn vùi trong lỗ khoan, thường xuyên bị ướt và không thể thay thế nếu không kéo máy bơm. Ưu tiên là cáp thả chìm thích hợp có lớp bọc kín nước liên tục, giá đỡ vật lý chắc chắn (cáp phải được treo trên thiết bị giảm sức căng, không bao giờ được treo từ dây dẫn của chính nó) và giảm tải nhận biết nhiệt. Nếu bạn định chi tiêu quá mức ở bất kỳ đâu trong hệ thống, hãy chi tiêu quá mức ở đây.
Khi chạy mảng dài, một tùy chọn khác là tăng điện áp mảng và giảm nó xuống bộ điều khiển: tăng gấp đôi điện áp làm giảm một nửa dòng điện và tổn thất giảm theo bình phương của dòng điện. Đây là lý do tại sao hệ thống 96 V và 192 V DC phổ biến ở các giếng sâu hơn.
· Sử dụng một chiều dài liên tục. Mỗi mối nối trong lỗ khoan ướt đều là một điểm hỏng hóc trong tương lai. Nếu không thể tránh khỏi mối nối, hãy sử dụng bộ nối chìm thích hợp chứ không phải băng keo.
· Hỗ trợ cáp độc lập. Cáp buộc mỗi 2–3 m vào ống thả, cộng với một tay cầm giảm căng ở phía trên. Dây dẫn không bao giờ được mang trọng lượng của cáp.
· Để lại vòng lặp dịch vụ. Độ chùng 2–3 m ở đầu giếng và ở bộ điều khiển giúp tiết kiệm lực kéo lại trong quá trình vận hành.
· Giữ dây cáp khỏi đầu hút của máy bơm. Đi thẳng lên đường ống, dán phẳng, cách xa khu vực hút.
· Tôn trọng bán kính uốn cong. Uốn chặt vết nứt cách nhiệt; tuân theo bán kính tối thiểu của nhà sản xuất, thường là đường kính cáp 6–10×.
· Nối đất và liên kết đúng cách. Nối đất thân máy bơm và vỏ bộ điều khiển theo mã địa phương; trên một mảng năng lượng mặt trời nổi, cũng liên kết các khung.
· Bảo vệ chống sét. Chạy mảng dài nhận gai gây ra; lắp thiết bị chống sét DC vào bộ điều khiển và giữ cho dây nối đất ngắn và thẳng.
· Gắn nhãn cả hai đầu. Lịch trình cáp được dán bên trong vỏ bộ điều khiển giúp tiết kiệm thời gian cho kỹ thuật viên tiếp theo.
· Định cỡ theo dòng điện định mức thay vì dòng điện đầu vào tối đa — cáp chính xác là ở mức cận biên khi cần thiết.
· Đo độ sâu giếng và quên đi đường chạy ngang tới mảng, thường dài hơn.
· Dùng dây xây dựng trong hố khoan vì có trên xe tải. PVC thông thường không tồn tại được khi ngâm vĩnh viễn.
· Chọn nhôm để tiết kiệm tiền chạy 40 m DC, rồi thắc mắc tại sao sụt áp lại tệ hơn.
· Bỏ qua việc giảm nhiệt độ. Một cáp định mức 41 A trong không khí tự do có thể mang 30 A trong một lỗ khoan bó lại.
· Nối giữa thả bằng băng cách điện. Nước luôn tìm được mối nối.
· Chạy cáp máy bơm và cáp mảng trong cùng một ống dẫn mà không kiểm tra giảm tải cho cả hai.
· Để dây cáp treo lơ lửng trên dây dẫn của chính nó nên đồng bị giãn ra từ từ và điện trở tăng lên.
|
triệu chứng |
Có thể do nguyên nhân cáp |
phải làm gì |
|
Máy bơm khởi động muộn và dừng sớm |
Giảm điện áp ăn lề khởi động |
Đo điện áp tại bộ điều khiển và tại máy bơm; so sánh với bảng trên |
|
Báo động dưới điện áp vào giữa trưa |
Chạy mảng quá nhỏ hoặc kết nối kém |
Kiểm tra mọi thiết bị đầu cuối để biết nhiệt và mô-men xoắn; tính toán lại đường chạy |
|
Dòng chảy thấp hơn đường cong dự đoán |
Giảm quá mức khi đầy tải |
Ghi lại điện áp và dòng điện vào lúc nắng cao điểm |
|
Cáp ấm hoặc có mùi nhựa nóng |
Cường độ vượt quá hoặc thiết bị đầu cuối lỏng lẻo |
Dừng máy bơm, cách ly, kiểm tra và thay đổi kích thước |
|
Những chuyến đi phiền toái lặp đi lặp lại chỉ vào những ngày nắng nóng |
Giảm nhiệt độ không được áp dụng |
Đánh giá lại cáp ở nhiệt độ 50–60 °C hoặc tăng lên một cỡ |
|
Bộ điều khiển hoạt động, máy bơm không hoạt động |
Dây dẫn bị đứt hoặc có nước ở mối nối |
Kiểm tra điện trở cách điện với đất; kiểm tra mối nối |
|
Điện áp tốt ở mảng, thấp ở máy bơm |
Cáp thả dài mỏng |
Thay đổi kích thước cáp thả; xem xét điện áp hệ thống cao hơn |
|
Những chuyến đi ngẫu nhiên sau cơn mưa |
Nước xâm nhập vào khớp hoặc tuyến |
Chấm dứt lại bằng bộ dụng cụ chìm thích hợp và kiểm tra lại |
· Chiều dài một chiều được đo và ghi lại, không ước tính
· Dòng điện tối đa được lấy từ biểu dữ liệu, áp dụng hệ số 1,25 khi phù hợp
· Sụt áp được tính cho từng phần và tổng cộng dưới 5%
· Kiểm tra độ khuếch đại bằng cách giảm nhiệt độ và giảm tải gói
· Loại cáp được xếp hạng phù hợp với môi trường (UV cho mảng, chìm cho lỗ khoan)
· Không có mối nối bên dưới mực nước; mọi mối nối đều sử dụng bộ dụng cụ chìm
· Cáp được đỡ cách nhau 2–3 m và giảm lực căng ở đầu giếng
· Điện trở cách điện với đất được đo và ghi lại trước khi khởi động lần đầu
· Đã xác minh tính liên tục và phân cực của Trái đất
· Lịch trình cáp và độ dài hoàn công còn lại bên trong bộ điều khiển
Trả lời: Có - độ sụt điện áp tăng theo chiều dài, do đó, quãng đường 10 m sẽ cho phép dây dẫn nhỏ hơn nhiều so với quãng đường 100 m. Nhưng không bao giờ vượt quá yêu cầu về cường độ dòng điện và không bao giờ dưới 1,5 mm2 đối với bất kỳ thứ gì mang dòng điện động cơ.
Đáp: Điều này quan trọng nhưng ít nghiêm trọng hơn vì điện áp nguồn cao hơn và phần trăm tổn thất nhỏ hơn. Quy tắc 3% tương tự cũng được áp dụng và việc khởi động động cơ là trường hợp cần kiểm tra.
A: Không có giới hạn cố định; có một giới hạn về chi phí. Ngoài khoảng 150–200 m, cáp cần giữ 3% trở nên đắt tiền và việc tăng điện áp hệ thống thường rẻ hơn so với mua đồng.
Đáp: Không nhất thiết. Thông thường và hợp lý là sử dụng cáp nặng hơn cho phần hố khoan sâu và cáp nhẹ hơn trên mặt đất, miễn là mỗi phần được tính toán riêng.
Trả lời: Trong điều kiện ánh sáng yếu, điện áp mảng đã gần đến ngưỡng khởi động; bất kỳ lần thả cáp nào cũng đẩy nó xuống dưới. Việc cải thiện hoạt động chạy mảng tới bộ điều khiển thường khắc phục được sự cố đó.
Đáp: Đối với các bộ cấp liệu cố định, có tiết diện lớn, có, với các vấu chính xác và hợp chất chống oxy hóa. Đối với cáp thả chìm, không - hãy sử dụng đồng.
Đáp: Điện trở cách điện với đất (thường >100 MΩ ở 500 V đối với cáp mới), tính liên tục trên mọi lõi và kiểm tra cực tính. Ghi lại các bài đọc; chúng là cơ sở để bạn tìm ra lỗi trong tương lai.
Đáp: Có — phía trên mực nước, trong vỏ IP68 thích hợp có khả năng chống căng ở cả hai bên. Bên dưới mực nước, hãy sử dụng bộ nối chìm hoặc không làm gì cả.
Cáp là bộ phận rẻ nhất của hệ thống bơm năng lượng mặt trời và dễ mắc lỗi nhất. Hai phép tính — độ sụt điện áp theo quy tắc 3% / 5% và độ khuếch đại so với bảng suy giảm — ngăn ngừa hầu hết mọi sự cố liên quan đến cáp tại hiện trường. Hãy thực hiện chúng trước khi máy bơm đi xuống hố, ghi lại các con số và hệ thống sẽ vẫn cung cấp lưu lượng định mức trong năm thứ mười.
Công ty TNHH Bơm Chì Thái Châu sản xuất máy bơm nước năng lượng mặt trời và đầy đủ các loại máy bơm chìm, ly tâm, phản lực và nước thải từ 220 W đến 15.000 W. Chúng tôi chế tạo cả máy bơm và bộ điều khiển để có thể định cỡ một hệ thống hoàn chỉnh — bao gồm cả cáp — xung quanh độ sâu giếng, cột nước, dòng chảy và số giờ có ánh sáng mặt trời của bạn. Sản phẩm có chứng nhận CE, RoHS và ISO 9001:2015.
· Trang web: www.zjleadpump.com
· Email: sales01@zjleadpump.com
· WhatsApp: +86 195 6006 2010
· MOQ: 50 bộ mỗi mẫu cho OEM; mẫu 1-5 bộ; bán buôn hơn 50 bộ cho mỗi mẫu
· Bảo hành: 2 năm đối với thân máy bơm, 1 năm đối với bộ điều khiển — thay thế, không thắc mắc (FOB Trung Quốc)
· Châu Phi: tài khoản công ty địa phương ở Nigeria, Tanzania, Kenya, Nam Phi, Ghana và Cameroon; thanh toán bằng nội tệ có sẵn
Cần kích thước cáp của bạn cho một dự án thực sự? Gửi cho chúng tôi bốn số — điện áp hệ thống, công suất bơm, độ sâu giếng và khoảng cách đến bộ điều khiển — và nhóm kỹ thuật của chúng tôi sẽ gửi lại bảng kích thước và báo giá trong vòng 24 giờ.
