फोटोवोल्टाइक ऊर्जा संयंत्रों में उपयोग होने वाले लोकप्रिय तारों और सामग्रियों का परिचय

हाल के वर्षों में, सौर ऊर्जा (पीवी) से बिजली उत्पादन का अनुप्रयोग तेजी से व्यापक और विकसित हो रहा है। फोटोवोल्टाइक पावर प्लांट के निर्माण प्रक्रिया में, फोटोवोल्टाइक मॉड्यूल, इनवर्टर, स्टेप-अप ट्रांसफार्मर जैसे मुख्य उपकरणों के अलावा, फोटोवोल्टाइक केबल कनेक्शन में सहायक सामग्री भी पावर प्लांट की समग्र लाभप्रदता, परिचालन सुरक्षा और उच्च दक्षता में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। नीचे पीवी पावर प्लांट में उपयोग होने वाले सामान्य केबलों और सामग्रियों के साथ-साथ उनके पर्यावरणीय प्रभाव का विस्तृत विवरण दिया गया है।

सौर ऊर्जा संयंत्रों की प्रणाली के अनुसार, केबलों को डीसी केबल और एसी केबल में वर्गीकृत किया जा सकता है, और उपयोग के विभिन्न उद्देश्यों और वातावरणों के आधार पर इन्हें निम्नानुसार वर्गीकृत किया जाता है:

1. डीसी केबल
(1). सीरीज केबल मॉड्यूल को मॉड्यूल से जोड़ते हैं।
(2). तारों और उनके तारों तथा डीसी वितरण बॉक्स (अभिसरण बॉक्स) के बीच समानांतर कनेक्शन के माध्यम से।
(3). डीसी वितरण बॉक्स और इन्वर्टर के बीच एक केबल कनेक्ट करें।

ऊपर सूचीबद्ध केबल डीसी केबल हैं, जो नमी-रोधी, धूप, ठंड, गर्मी और यूवी विकिरण के प्रति प्रतिरोधी होने चाहिए। कुछ मामलों में, अम्ल, क्षार और अन्य रासायनिक पदार्थों से भी बचना आवश्यक है।

2. एसी केबल
(1). केबल का उपयोग करके इन्वर्टर को स्टेप-अप ट्रांसफार्मर से कनेक्ट करें।
(2). स्टेप-अप ट्रांसफार्मर को विद्युत वितरण इकाई से जोड़ने वाला केबल।
(3). ग्रिड या उपयोगकर्ता के कनेक्शन केबल के लिए वितरण इकाई।

केबल का यह भाग एसी लोड केबल के लिए है, जिसे सामान्य पावर केबल चयन मानकों के अनुसार इनडोर वातावरण में बिछाया जाता है।

3. फोटोवोल्टिक विशेष केबल
बड़ी संख्या में डीसी केबलों को प्रतिकूल मौसम की स्थिति में खुले में स्थापित करना पड़ता है, इसलिए केबल सामग्री यूवी विकिरण, ओजोन, अत्यधिक तापमान परिवर्तन और रासायनिक क्षरण के प्रति प्रतिरोधी होनी चाहिए। इस वातावरण में लंबे समय तक उपयोग की जाने वाली साधारण सामग्री से बनी केबलें कमजोर हो जाती हैं और इन्सुलेशन परत भी घुल सकती है। ये स्थितियाँ न केवल केबल प्रणाली को तत्काल नुकसान पहुँचाती हैं, बल्कि केबल में शॉर्ट सर्किट होने की संभावना को भी बढ़ाती हैं, साथ ही मध्यम से दीर्घकालिक अवधि में आग लगने या श्रमिकों के घायल होने की संभावना को भी बढ़ाती हैं, जिससे प्रणाली का सेवा जीवन काफी कम हो जाता है।

इसलिए, सौर ऊर्जा संयंत्रों में सौर ऊर्जा के लिए विशेष केबलों और घटकों का उपयोग अत्यंत महत्वपूर्ण है। सौर उद्योग के निरंतर विस्तार के साथ, फोटोवोल्टिक सहायक घटकों का बाजार तेजी से विकसित हो रहा है, और केबलों के संदर्भ में, फोटोवोल्टिक विशेष केबल उत्पादों के लिए कई मानक विकसित किए गए हैं। हाल ही में डिज़ाइन किया गया इलेक्ट्रॉन बीम क्रॉसलिंकिंग केबल, जो 120°C तक तापमान सहन कर सकता है, कठोर जलवायु परिस्थितियों और यांत्रिक झटकों को झेल सकता है। एक अन्य उदाहरण RADOX केबल है, जो अंतर्राष्ट्रीय मानक IEC216 के अनुसार डिज़ाइन किया गया एक विशेष सौर ऊर्जा केबल है, जिसका बाहरी सेवा जीवन रबर केबलों की तुलना में 8 गुना और PVC केबलों की तुलना में 32 गुना अधिक है। विशेष फोटोवोल्टिक केबल और घटक बेहतर मौसम प्रतिरोध, पराबैंगनी विकिरण और ओजोन क्षरण प्रतिरोध प्रदान करते हैं, और तापमान में व्यापक भिन्नता को सहन कर सकते हैं। यूरोप में, तकनीशियनों ने पाया कि छत पर मापा गया तापमान 100 से 110°C तक पहुँच सकता है।

4. केबल कंडक्टर सामग्री
सौर ऊर्जा स्टेशनों में दीर्घकालिक बाहरी संचालन के लिए डीसी केबल का उपयोग सबसे अधिक किया जाता है; हालांकि, भवन संबंधी सीमाओं के कारण, केबल कनेक्शन मुख्य रूप से कनेक्टर्स के लिए ही उपयोग किए जाते हैं। केबल कंडक्टर सामग्री को कॉपर कोर और एल्युमीनियम कोर में वर्गीकृत किया गया है। कॉपर कोर केबल में एल्युमीनियम की तुलना में बेहतर ऑक्सीकरण प्रतिरोध, लंबी आयु, स्थिरता और अच्छा प्रदर्शन, कम वोल्टेज ड्रॉप और कम बिजली हानि जैसी विशेषताएं होती हैं; निर्माण में, कॉपर कोर के अच्छे लचीलेपन के कारण, अनुमेय बेंडिंग त्रिज्या कम होती है, इसलिए इसे मोड़ना और पाइप को घिसना आसान होता है; कॉपर कोर में थकान प्रतिरोध होता है, बार-बार मोड़ने पर यह आसानी से टूटता नहीं है, इसलिए इसे जोड़ना आसान होता है; साथ ही, कॉपर कोर की यांत्रिक शक्ति अधिक होती है। इसके विपरीत, एल्युमीनियम कोर केबल, अपने रासायनिक गुणों के कारण, ऑक्सीकरण (विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया) के प्रति संवेदनशील होता है, और विशेष रूप से क्रीप घटना के प्रति संवेदनशील होता है, जिससे विफलता हो सकती है।

परिणामस्वरूप, सौर ऊर्जा प्रणालियों में तांबे के केबलों के महत्वपूर्ण लाभ हैं, विशेष रूप से सीधे जमीन में गाड़कर बिजली पहुंचाने के क्षेत्र में। इससे दुर्घटनाओं की संख्या कम होती है, बिजली आपूर्ति की विश्वसनीयता बढ़ती है, निर्माण और रखरखाव आसान हो जाता है, इत्यादि। यही कारण है कि चीन में भूमिगत बिजली आपूर्ति के लिए मुख्य रूप से तांबे के केबलों का उपयोग किया जाता है।

5. केबल इन्सुलेशन शीथ सामग्री
फोटोवोल्टिक पावर प्लांट की स्थापना, संचालन और रखरखाव के दौरान, केबल जमीन के नीचे मिट्टी, चट्टानों, छत की संरचना, तारों के नुकीले किनारों के नीचे या हवा में खुली हो सकती है; केबल पर कई तरह के बाहरी प्रभाव पड़ते हैं। यदि केबल जैकेट पर्याप्त मजबूत नहीं है, तो केबल इन्सुलेशन क्षतिग्रस्त हो जाएगा, जिससे केबल का जीवनकाल कम हो जाएगा या शॉर्ट सर्किट, आग और चोट लगने का खतरा पैदा हो सकता है। केबल शोधकर्ताओं और तकनीशियनों ने पाया कि विकिरण द्वारा क्रॉसलिंक की गई सामग्री में उपचार से पहले की तुलना में अधिक यांत्रिक शक्ति होती है। क्रॉसलिंकिंग प्रक्रिया केबल इन्सुलेशन जैकेट सामग्री में उपयोग किए जाने वाले पॉलीमर की रासायनिक संरचना को बदल देती है, जिससे पिघलने योग्य थर्मोप्लास्टिक सामग्री गैर-पिघलने योग्य इलास्टोमर सामग्री में परिवर्तित हो जाती है। विकिरण द्वारा क्रॉसलिंकिंग केबल इन्सुलेशन के तापीय, यांत्रिक और रासायनिक गुणों में भी काफी सुधार करती है।

ऑपरेशन के दौरान डीसी सर्किट अक्सर कई प्रतिकूल परिस्थितियों के संपर्क में आते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ग्राउंडिंग होती है और सिस्टम ठीक से काम नहीं कर पाता। दबाव, खराब केबल उत्पादन, अपर्याप्त इन्सुलेशन सामग्री, अपर्याप्त इन्सुलेशन प्रदर्शन, डीसी सिस्टम इन्सुलेशन का पुराना होना और विशिष्ट क्षति दोषों की उपस्थिति, ये सभी ग्राउंडिंग का कारण बन सकते हैं या ग्राउंडिंग का खतरा पैदा कर सकते हैं। इसके अलावा, बाहरी जलवायु, छोटे जानवरों का प्रवेश या काटना भी डीसी ग्राउंडिंग की समस्या पैदा कर सकता है। इसलिए, ऐसी स्थिति में, केबल के आवरण को आमतौर पर कृंतक-रोधी पदार्थ से सुरक्षित किया जाता है।