Удельное сопротивление и температура почвы — Номинальная мощность

На характеристики электрических кабелей в солнечной фотоэлектрической (PV) системе влияют многочисленные факторы почвы, включая, помимо прочего, температуру окружающей среды и расстояние между ними.

Когда проектировщики не принимают во внимание эти переменные, увеличивается риск того, что установленные кабели будут иметь неправильный размер. Кабели слишком большого диаметра влекут за собой ненужные расходы, тогда как кабели недостаточного размера могут не соответствовать международным стандартам. В худшем случае неправильно подобранные и установленные кабели могут привести к травмам или повреждению системного оборудования.

Что необходимо учитывать в отношении грунтовых условий при проектировании кабелей в фотоэлектрической системе? И как вы можете оптимизировать размер кабеля?

Присоединяйтесь к нашему самому долгожданному вебинару, посвященному топографическим ограничениям при моделировании фотоэлектрических установок, где мы углубимся в основные факторы, которые следует учитывать при проектировании и моделировании фотоэлектрической системы, включая влияние топографии на конструкцию и производительность системы.

Как удельное сопротивление грунта влияет на кабели?

Удельное тепловое сопротивление грунта, а также дополнительное оборудование, такое как кабельные каналы, влияют на способность подземных силовых кабелей проводить токи и рассеивать тепло. Поскольку на тепловое сопротивление в значительной степени влияет содержание влаги, а также другие характеристики, такие как пористость почвы, почва на некоторых фотоэлектрических объектах заменяется другим типом почвы или смесью цемента и песка. Цементно-песчаная смесь, вероятно, будет удерживать меньше влаги из-за близости к горячим силовым кабелям.

В типичных условиях окружающей среды допустимая токовая нагрузка (CCC) кабелей снижается из-за миграции воды, а полностью нагруженный кабель создает сухую зону вокруг себя из-за более высокой температуры. Удельное тепловое сопротивление почвы уменьшается при повышении температуры, тогда как удельное сопротивление более холодной почвы увеличивается при том же содержании воды. В результате сухая почва с высоким термическим сопротивлением будет задерживать тепло вокруг кабелей, быстро повышая местную температуру.

Как температура влияет на кабели?

Кабели, нагревающиеся до высоких температур, вызывают миграцию воды, в результате чего реальное тепловое сопротивление грунта постоянно становится намного выше, чем предполагалось в проекте.

Разработчики проекта могут поддерживать благоприятные условия для передачи тепла от кабеля к грунту, блокируя миграцию воды через грунт путем обратной засыпки извлекаемым материалом с более низким удельным тепловым сопротивлением.

Когда тепловое сопротивление грунта относительно высокое, т.е. 2,5 (К·м)/Вт, вокруг кабелей должна быть стабилизированная засыпка с низким удельным тепловым сопротивлением (1,0 (К·м)/Вт или менее). Большая площадь засыпки улучшает тепловые условия теплопередачи, увеличивая пропускную способность кабеля.

Емкость кабелей также зависит от места их прокладки. При выборе кабелей также следует учитывать потенциальное воздействие внешних источников тепла, так как это напрямую влияет на надежность электроснабжения.

Многие страны установили рекомендуемые стандарты удельного теплового сопротивления грунта для определения размеров кабеля. Такие стандарты, как IEC 60287 , определяют максимальный ток, который кабель может пропускать в определенных условиях окружающей среды и установках, при этом температура не должна превышать номинальную температуру изоляционного материала.

Как правильно выбрать сечение кабеля

Удельное тепловое сопротивление и его поправочный коэффициент являются важными элементами при определении правильного сечения кабеля. Точное измерение состояния почвы для снижения номинальных характеристик или моделирования имеет решающее значение при проектировании подземной цепи в фотоэлектрической системе, поскольку позволяет определить, какой ток могут пропускать кабели без перегрева.

Удельное тепловое сопротивление грунта определяется путем проведения лабораторных испытаний образцов грунта из скважин, взятых на объекте во время геотехнических изысканий.

На проектных площадках с высоким удельным тепловым сопротивлением грунта, что может снизить CCC, может возникнуть соблазн увеличить размер и количество подземных кабелей, чтобы достичь требуемого CCC. Но это дорогостоящий подход, и он возможен только при отсутствии ограничений по размеру траншеи или количеству кабельных вводов.

Вместо того, чтобы просто увеличить размер проводника, можно увеличить CCC, облегчив передачу тепла по кабелю. Это делается путем выделения тепла в окружающую среду кабеля с использованием материала с низким термическим сопротивлением. Покрытие кабелей тепловым слоем песка более эффективно отводит тепло от кабелей, что позволяет им работать при более высоких токах без превышения их максимально допустимой температуры.

Стандарты IEC 60287-1-1 и IEC 60287-2-1 содержат основные рекомендации по расчету CCC по следующей формуле: сопротивление току на единицу длины проводника при максимальной рабочей температуре (Ом/м)

Wd = диэлектрические потери на единицу длины изоляции, окружающей проводник (Вт/м)

T1 = тепловое сопротивление на единицу длины между одним проводником и оболочка (К м/Вт)

T2 = Термическое сопротивление на единицу длины прокладки между оболочкой и броней (K·м/Вт)

T3 = Термическое сопротивление на единицу длины внешней оболочки кабеля (K·м/Вт)

T4 = Термическое сопротивление на единицу длины между поверхностью кабеля и окружающей средой (К·м/Вт)

n = количество несущих жил в кабеле (жилы одинакового размера и с одинаковой нагрузкой)

λ1 = отношение потерь в металлической оболочке к суммарным потерям во всех жилах этого кабеля

λ2 = Отношение потерь в броне к суммарным потерям во всех проводниках данного кабеля.

Максимальная номинальная температура проводника, зазор между кабелепроводами и ежедневный коэффициент потерь, который показывает, как часто ток ниже своего пикового значения, могут помочь определить размер кабеля.

Влияние удельного теплового сопротивления грунта, окружающего кабели, должно быть измерено и учтено при разработке проекта солнечной фотоэлектрической системы, чтобы обеспечить безопасную работу системы. Это также дает возможность сэкономить на затратах, предлагая творческие решения для ограничения теплопередачи.

Как pvDesign оптимизирует размеры кабелей

Программное обеспечение pvDesign компании RatedPower позволяет разработчикам проектов с легкостью рассчитывать и устанавливать критерии размеров и прокладки кабелей с учетом удельного сопротивления и температуры почвы. Каждый кабель идентифицируется уникальным кодом и включается в проектную документацию.

Изучите методологию pvDesign для расчета электрического оборудования и силовых кабелей фотоэлектрической установки. Загрузите его сегодня!

pvDesign позволяет разработчикам проектов автоматизировать и оптимизировать анализ, проектирование и разработку фотоэлектрической установки на каждом этапе ее разработки. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы продемонстрировать, как pvDesign может ускорить процессы проектирования и проектирования для вашего крупномасштабного проекта солнечной фотоэлектрической системы!

Что вам следует сделать сейчас

Когда вы будете готовы, вот 4 способа, которыми мы можем помочь вам развить свой бизнес в области солнечной энергетики и снизить LCOE ваших фотоэлектрических установок.

1. Познакомьтесь с бесплатной демонстрацией pvDesign . Если вы хотите узнать все тонкости того, как лучшее программное обеспечение для фотоэлектрических систем может помочь вашей команде инженеров, запросите бесплатную демонстрацию. Один из наших экспертов по солнечной энергетике поймет ваши текущие процессы проектирования и проектирования, а затем предложит практические советы о том, как ускорить их с помощью подходящего инструмента.
2. Если вы хотите узнать идеи, идеи и идеи для перехода к низкоуглеродной энергетике бесплатно , перейдите в наш блог или посетите наш раздел ресурсов, где вы можете загрузить руководства, шаблоны и контрольные списки, которые используют успешные профессионалы в области солнечной энергетики.
3. Если вы хотите работать с другими увлеченными экспертами в нашей команде или узнать больше о нашей цели и корпоративных ценностях, посетите нашу страницу вакансий.
4. Если вы знаете другого проектировщика, разработчика или инженера в области солнечной энергетики, которому было бы интересно прочитать эту страницу, поделитесь ею с ним по электронной почте, LinkedIn или Twitter.

Вам понравился этот пост?

Проверьте все мои статьи!

Altair Veiga

Менеджер по работе с клиентами

Прогноз содержания воды в почве с помощью томографии электрического сопротивления (ERT) в почвах средиземноморских древесных садов

1. MAEC . Опустынивание. Министерио де Асунтос Экстерьерес. МАЭК; Мадрид, Испания: 2018. [Google Scholar]

2. Томас М., Медрано Х., Эскалона Дж. М., Марторелл С., Поу А., Рибас-Карбо М., Флексас Дж. Изменчивость эффективности использования воды виноградниками. Окружающая среда. Эксп. Бот. 2014; 103: 148–157. doi: 10.1016/j.enveexpbot.2013.09.003. [CrossRef] [Google Scholar]

3. Гидрологический план бассейна реки Сегура. Память PHDS 2015/21. Confederación Hidrográfica del Segura, Ministryio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente. правительство Испании; Мадрид, Испания: 2015. с. 806. [Google Scholar]

4. Bastida F., Torres I.F., Romero-Trigueros C., Baldrian P., Vetrovsky T., Bayona J.M., Alarcon J.J., Hernandez T., Garcia C., Nicolas E. Комбинированные эффекты снижения орошения и качества воды на микробное сообщество почвы цитрусового сада в полузасушливых условиях. Почвенная биол. Биохим. 2017; 104: 226–237. doi: 10.1016/j.soilbio.2016.10.024. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

5. Феререс Э., Сориано М.А. Дефицитное орошение для сокращения использования воды в сельском хозяйстве. Дж. Эксп. Бот. 2007; 58: 147–159. doi: 10.1093/jxb/erl165. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

6. Медрано Х., Томас М., Марторелл С., Флексас Дж., Эрнандес Э., Росселло Дж., Поу А., Эскалона Дж. М., Бота Дж. Из листьев к эффективности использования воды (WUE) всего растения в сложных пологах: Ограничения WUE листьев в качестве цели селекции. Crop J. 2015; 3: 220–228. doi: 10.1016/j.cj.2015.04.002. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

7. Де ла Роса Дж. М., Конеса М. Р., Доминго Р., Торрес Р., Перес-Пастор А. Возможность использования опорных линий колебаний диаметра ствола и водного потенциала ствола для планирования орошения ранних нектариновых деревьев. Агр. Управление водой 2013; 126:133–141. doi: 10.1016/j.agwat.2013.05.009. [CrossRef] [Google Scholar]

8. Conesa M.R., Torres R., Domingo R., Navarro H., Soto F., Pérez-Pastor A. Максимальная суточная усадка ствола и справочные уравнения водного потенциала ствола для планирования орошения в таблице виноград.

Агр. Управление водой 2016; 172:51–61. doi: 10.1016/j.agwat.2016.04.011. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

9. Брюне П., Клеман Р., Бувье К. Мониторинг содержания и дефицита влаги в почве с помощью томографии удельного электрического сопротивления (ЭРТ) — тематическое исследование в районе Севенны, Франция. Дж. Гидрол. 2010; 380:146–153. doi: 10.1016/j.jhydrol.2009.10.032. [CrossRef] [Google Scholar]

10. Фарзамиан М., Монтейру Сантос Ф.А., Халил М.А. Применение методов EM38 и ERT для оценки насыщенной гидравлической проводимости в ненасыщенном грунте. Дж. Заявл. Геофиз. 2015; 112:175–189. doi: 10.1016/j.jappgeo.2014.11.016. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

11. Мишо Д., Томас З., Адам И. Нестационарность зависимости электрического сопротивления и влажности почвы в гетерогенной почвенной системе: тематическое исследование. Земля. 2016;2:241–255. doi: 10.5194/почва-2-241-2016. [CrossRef] [Google Scholar]

12. Бревик Э.С., Фентон Т.Е., Лазари А. Электропроводность почвы как функция содержания влаги в почве и последствия для картирования почвы. Точный Агр. 2006; 7: 393–404. doi: 10.1007/s11119-006-9021-x. [CrossRef] [Академия Google]

13. Brillante L., Mathieu O., Bois B., van Leeuwen C., Lévêque J. Использование удельного электрического сопротивления почвы для мониторинга отношений растений и воды в почве на виноградниках. Земля. 2015; 1: 273–286. doi: 10.5194/почва-1-273-2015. [CrossRef] [Google Scholar]

14. Аламри А.С., ван дер Мейдеб М., Нооменб М., Аддинк Э.А., ван Бентемк Р., де Йонг С.М. Пространственно-временной мониторинг влажности почвы с помощью поверхностной томографии удельного электрического сопротивления в средиземноморских почвах. Катена. 2017; 157: 388–396. doi: 10.1016/j.catena.2017.06.001. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

15. Michot D., Benderitter Y., Dorigny A., Nicoullaud B., King D., Tabbagh A. Пространственный и временной мониторинг содержания воды в почве с орошаемым покровом кукурузы с использованием томографии поверхностного электрического сопротивления. Водный ресурс. Рез. 2003; 39:1138. дои: 10.1029/2002WR001581. [CrossRef] [Google Scholar]

16. Эверетт М.Е. Приповерхностная прикладная геофизика. Издательство Кембриджского университета; Кембридж, Великобритания: 2013. [Google Scholar]

17. Рейнольдс Дж. М. Введение в прикладную геофизику и геофизику окружающей среды. Уайли-Блэквелл; Оксфорд, Великобритания: 2011. с. 712. [Google Академия]

18. Мартин-Креспо Т., Гомес-Ортис Д., Мартин-Веласкес С., Мартинес-Паган П., Де Игнасио К., Лилло Дж., Фаз А. Хвосты заброшенных шахт, воздействующие на русловые отложения в Картахене– Район Ла Юнион, побережье Средиземного моря. Дистанционный датчик 2020;12:2042. doi: 10.3390/rs12122042. [CrossRef] [Google Scholar]

19. Локе М.Х., Баркер Р.Д. Деконволюция методом наименьших квадратов псевдоразрезов кажущегося сопротивления. Геофизика. 1995; 60: 499–523. doi: 10.1190/1.1443900. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

20. Локе М.Х. Учебное пособие: 2-D и 3-D электросъемка. Программное обеспечение Геотомо; Джорджтаун, Малайзия: 2004 г. [Google Scholar]

21. IGME . Геологическая карта региона Мурсия Масштаб 1/200.000. ИГМЕ; Мадрид, Испания: 2017. [Google Scholar]

22. Рабочая группа IUSS. Всемирная справочная база почвенных ресурсов. Международная система классификации почв для обозначения почв и создания легенд для почвенных карт. ISRIC Мировая информация о почвах; Вагенинген, Нидерланды: 2014. с. 203. Отчеты о мировых почвенных ресурсах № 106. [Google Scholar]

23. Феререс Э., Голдхамер Д.А. Пригодность вариаций диаметра ствола и водного потенциала в качестве индикаторов для планирования орошения миндальных деревьев. Дж. Хортик. науч. Биотехнолог. 2003; 78: 139–144. doi: 10.1080/14620316.2003.11511596. [CrossRef] [Google Scholar]

24. Зайдель К., Ланге Г. Методы удельного сопротивления постоянному току. В: Knödel K., Lange G., Voigt H., редакторы. Геология окружающей среды, Справочник по полевым методам и практическим исследованиям. Спрингер; Берлин/Гейдельберг, Германия: 2007. стр. 205–238. [Академия Google]

25. Акоста Х.А., Мартинес-Паган П., Мартинес-Мартинес С., Фаз А., Зорноза Р., Кармона Д.М. Оценка экологического риска рекультивируемых горнорудных прудов с использованием геофизических и геохимических методов. Дж. Геохим. Исследуйте. 2014; 147:80–90. doi: 10.1016/j.gexplo.2014.04.005. [CrossRef] [Google Scholar]

26. Samouëlian A., Cousin I., Tabbagh A., Bruand A., Richard G. Исследование удельного электрического сопротивления в почвоведении: обзор. Обработка почвы Res. 2005; 83: 173–193. doi: 10.1016/j.still.2004.10.004. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

27. Мартинес-Паган П., Фаз А., Арасил Э., Аросена Дж. М. Электрическая резистивная визуализация выявила пространственные свойства шахтных хвостохранилищ в Сьерра-Минера на юго-востоке Испании. Дж. Окружающая среда. англ. Геофиз. 2009; 14:63–76. doi: 10.2113/JEEG14.2.63. [CrossRef] [Google Scholar]

28. Эрнстсон К., Кирш Р. Геоэлектрические методы. В: Рейнхард К., редактор. Геофизика подземных вод. Спрингер; Берлин/Гейдельберг, Германия: 2006. стр. 85–117. [Google Scholar]

29. Оби Дж. К. Магистерская диссертация. Университет науки и технологий штата Миссури; Ролла, Миссури, США: 2012 г. Использование томографии удельного электрического сопротивления (ERT) для определения водонасыщенных участков вблизи фундамента моста. Рекомендуемая ссылка. [Академия Google]

30. Андерсон Н., Апел Д., Исмаил А. Оценка карстовой активности на строительных площадках с использованием метода удельного электрического сопротивления (округи Грин и Джефферсон, штат Миссури) Университет Миссури; Ролла, Миссури, США: 2006 г. [Google Scholar]

31. Персонал службы исследования почвы . Руководство по полевым и лабораторным методам исследования почвы. Издательство правительства США; Вашингтон, округ Колумбия, США: 2014. с. 457. [Google Scholar]

32. Duchaufour P. Precis de Pedologie. Массон; Париж, Франция: 1970. с. 438. [Google Академия]

33. Хадзик З.З., Губер А.К., Пачепский Ю.А., Хилл Р.Л. Педотрансферные функции в оценке удельного электрического сопротивления грунтов. Геодерма. 2011; 164:195–202. doi: 10.1016/j.geoderma.2011.06.004. [CrossRef] [Google Scholar]

34. Фридман С.П. Свойства почвы, влияющие на кажущуюся электропроводность: обзор. вычисл. Электрон. Агр. 2005; 46:45–70. doi: 10.1016/j.compag.2004.11.001. [CrossRef] [Google Scholar]

35. Cardoso R., Dias A.S. Изучение удельного электрического сопротивления уплотненного каолина по водному потенциалу. англ. геол. 2017; 226:1–11. doi: 10.1016/j.enggeo.2017.04.007. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

36. Муньос-Кастебланко Х., Перейра Х., Делаж П., Куй Ю. Влияние изменений содержания воды на удельное электрическое сопротивление природного ненасыщенного лёсса. ASTM Геотех. Тест. Дж. 2012; 35:11–17. [Google Scholar]

37. Кассиани Г., Боага Дж., Ванелла Д., Перри М.Т., Консоли С. Мониторинг и моделирование взаимодействия почвы и растений: совместное использование данных ERT, сокодвижения и вихревой ковариации для характеристики объем корневой зоны апельсинового дерева.