CAVI ELETTRICI CAVI ELETTRICI
PREMESSA Per tutta la durata di vita di un impianto fotovoltaico, che va dai 30 ai 45 anni, i cavi che si utilizzano devono essere in grado di sopportare condizioni ambientali, a volte estreme, come elevate di i i bi li l l temperature, precipitazioni atmosferiche e radiazioni ultraviolette. ultraviolette Possiamo innanzitutto distinguere i cavi in base al tipo corrente che li attraversa: • Cavi in corrente continua; • Cavi in corrente alternata. C ii l
CAVI IN CORRENTE CONTINUA TTutti i cavi in corrente continua dell’impianto devono essere di Casse tti i ii t ti d ll’i i t d di C II, cioè devono avere un doppio isolamento oppure un isolamento rinforzato In questo modo si potranno ridurre i guasti a terra e i rinforzato. In questo modo si potranno ridurre i guasti a terra e i cortocircuiti, così come specificato della CEI 64‐8. I cavi sul lato in corrente continua si distinguono a loro volta in: • Cavi Solari, detti anche di stringa: collegano tra loro i moduli fotovoltaici, e, la stringa al primo quadro di sottocampo o di tt t ll’i t direttamente all’inverter; • Cavi non solari, sono invece utilizzati a valle del primo quadro.
CAVI SOLARI II cavi di stringa collegano i moduli tra loro e collegano la stringa al i di t i ll i d li t l ll l ti l primo quadro. Nei piccoli impianti in cui non è presente il quadro collegano Nei piccoli impianti in cui non è presente il quadro collegano direttamente la stringa all’inverter. I cavi di stringa che collegano i moduli tra loro sono direttamente installati nella parte inferiori dei moduli fotovoltaici; qui la temperatura può raggiungere i 70‐80°C, soprattutto quando non i ti i d ti l til i N l t vengono previsti spazi adeguati per la ventilazione. Normalmente sul retro del modulo si prevede una temperatura di 40°C superiore rispetto la temperatura dell’area rispetto la temperatura dell area intorno. intorno
CAVI SOLARI Precisazione. Precisazione I moduli presentano nel retro già dei cavi p g solari, in genere di 1m ( la lunghezza è indicata nel manuale di installazione di un modulo). Nel caso in cui questa lunghezza non fosse sufficiente, e comunque per collegare la stringa all’inverter collegare la stringa all inverter oppure al oppure al quadro di campo, si utilizzano dei cavi solari. Si consiglia di proteggere tali cavi al fine di garantirne il funzionamento ventennale. lf l
CAVI SOLARI II cavi con guina per uso esterno, ad esempio H07RN, con i i t d i H07RN temperatura massima di funzionamento di 70°C non sono adatti come cavi di stringa Questo perché quando si raggiunge la come cavi di stringa. Questo perché quando si raggiunge la temperatura massima di funzionamento, circa 70°, il cavo avrebbe portata nulla. I cavi FG7(O)R 0,6/1 kV hanno una temperatura massima di f i t di 90°C h d t it i funzionamento di 90°C, ma non hanno una adeguata resistenza ai raggi ultravioletti, devono quindi essere protetti dalle radiazioni posandoli all’interno posandoli all interno di tubature. La posa di questo tipo di cavi deve di tubature La posa di questo tipo di cavi deve avvenire a temperature superiori a 0°C per evitare che la guaina in PVC si fessuri durante i lavori.
CAVI SOLARI Normalmente i cavi utilizzati come cavi di stringa sono quelli N l t i i tili ti i di t i lli comunemente chiamati «cavi solari» la cui sigla è FG21M21 che sono unipolari con guaina Questo tipo di cavi possono funzionare sono unipolari con guaina. Questo tipo di cavi possono funzionare con temperature ambiente tra ‐40°C e +90°C, resistono ai raggi ultravioletti e sono adatti anche per pose interrate sia di tipo indiretto, con tubi o cunicoli, che di tipo diretto. La guaina del cavo solare può essere di colore nero, rosso o blu. ,
CAVI NON SOLARI A valle del primo quadro possono essere utilizzati anche cavi non A valle del primo quadro possono essere utilizzati anche cavi non solari in quanto si trovano lontani dai moduli, ad una temperatura ambiente di 30‐40°C. In particolare: • Per la posa all’esterno, anche se dentro tubi o canali, devono essere utilizzati cavi con guaina per uso esterno; • Per la posa all Per la posa all’interno interno degli edifici valgono le regole degli degli edifici valgono le regole degli impianti elettrici; • Per la posa interrata sono adatti i cavi con guaina e con una p g tensione nominale di 0,6/1 kV.
CAVI DI CLASSE II II cavi devono avere una tensione nominale adeguata a quella del cavi devono avere una tensione nominale adeguata a quella del sistema elettrico. La tensione nominale dei cavi si riferisce al loro impiego in c.a. e si esprime come la seguente combinazione: Uo/U / Dove: • Uo è il valore della tensione tra conduttore e terra; è il valore della tensione tra conduttore e terra; • U è il valore efficace della tensione tra due conduttori attivi q qualsiasi di un cavo multipolare, oppure di un circuito di cavi p , pp unipolari.
CAVI DI CLASSE II In corrente alternata, la corrente del sistema elettrico non deve superare la tensione nominale dei cavi. In corrente continua, la tensione del sistema elettrico non deve In corrente continua la tensione del sistema elettrico non deve superare 1,5 volte la tensione nominale dei cavi. Quindi quando si scelgono i componenti di un impianto fotovoltaico si deve considerare la tensione a vuoto alla più bassa temperature possibile e verificare che rispetti le regole precedenti.
CAVI DI CLASSE II Questa Tabella riassume la tensione fino alla quale un cavo può Questa Tabella riassume la tensione fino alla quale un cavo può essere impiegato:
CAVI DI CLASSE II Nei sistemi c.a. con tensione fino a 690 V sono considerati cavi di Nei sistemi c a con tensione fino a 690 V sono considerati cavi di tipo II cioè con isolamento doppio o rinforzato i seguenti: ‐ cavi con guaina, con tensione maggiore di un gradino rispetto a g , gg g p quella necessaria per il sistema elettrico, questo è detto isolamento rinforzato; ‐ cavi unipolari senza guaina posati in un canale, o un tubo protettivo, di materiale isolante, questo è detto isolamento doppio. Nei sistemi c.c. con tensione fino a 1,5 x 690 V = 1035 V valgono le stesse ipotesi, quindi i cavi solari sono considerati di classe II se p ,q utilizzati in impianti fino a 1035 V, invece da 1035 V a 1800 V sono considerati cavi ordinari.
TIPI DI CAVI IN CORRENTE ALTERNATA Sul lato c.a. per i cavi da installare a valle dell Sul lato c a per i cavi da installare a valle dell’inverter inverter, fino al punto fino al punto di connessione dell’impianto fotovoltaico con l’impianto di rete, si p possono fare le stesse considerazioni fatte per i cavi non solari lato p c.c. e cioè : • Per la posa all’esterno, anche se dentro tubi o canali, devono essere utilizzati cavi con guaina per uso esterno; • Per la posa all’interno degli edifici valgono le regole degli impianti elettrici; impianti elettrici; • Per la posa interrata sono adatti i cavi con guaina e con una tensione nominale di 0,6/1 kV. , /
PORTATA DEI CAVI La portata di un cavo è il valore massimo di corrente che un cavo La portata di un cavo è il valore massimo di corrente che un cavo può portare a regime termico, senza di fatto superare la temperatura massima di funzionamento. p La portata dei cavi solari viene indicata in apposite tabelle in base alla sezione del cavo. La portata dei cavi non solari viene indicata nelle tabelle CEI UNEL La portata dei cavi non solari viene indicata nelle tabelle CEI UNEL 35024/1 per la posa in aria e nelle tabelle CEI UNEL 35026 per la p posa interrata, e per la posa in aria bisogna moltiplicare: , p p g p ‐0,58 per posa sul retro del modulo (temp. ambiente 70°) ‐0,91 per posa in tubo esposto al sole (temp. Ambiente 40°)
SEZIONE DEI CAVI La sezione di un cavo deve essere tale da rispettare le seguenti La sezione di un cavo deve essere tale da rispettare le seguenti regole:
1) La potenza Iz del cavo deve essere almeno uguale alla corrente d’impiego I p g B del circuito Lz >= IB 2) La caduta di tensione deve rientrare nei limiti ) prestabiliti. Quindi calcolo la corrente e la tensione ed in base a queste scelgo la sezione del cavo.
PORTATA DEI CAVI IlIl valore massimo ammissibile della corrente, per ciascuna sezione dei cavi, è influenzato valore massimo ammissibile della corrente per ciascuna sezione dei cavi è influenzato da vari fattori:
Km = coefficiente per il tipo di posa Kn = coefficiente per tenere conto del numero dei cavi collocati insieme Kt = coefficiente che tiene conto della temperatura ambiente e ffi i t h ti t d ll t t bi t del tipo di cavo
MODALITA’ DI POSA
TABELLA DI ESEMPIO DELLE PORTATE
CORRENTE DI IMPIEGO – LATO CC Il cavo di stringa viene attraversato dalla corrente prodotta dai moduli in serie che formano la stringa. Ordinariamente ogni modulo eroga una corrente prossima a quella di corto circuito. In condizioni di prova standard, cioè 25°C, di corto circuito. In condizioni di prova standard, cioè 25 C, 1000 1000 W/m2 e AM=1,5, la corrente di corto circuito vale ISC e generalmente non supera i 10 A. Tale valore è riportato nella scheda tecnica del modulo stesso. Per il circuito di stringa si assume una corrente di impiego di Per il circuito di stringa si assume una corrente di impiego di IB = 1,25 ISC
CORRENTE DI IMPIEGO – LATO CC Quando m stringhe costituiscono un sottocampo, il cavo di Q d i h i i il di collegamento tra il quadro di sottocampo e l’inverter deve portare la corrente di impiego di la corrente di impiego di IB = m 1,25 ISC
CORRENTE DI IMPIEGO – LATO CA Calcolo corrente lato CA
Utilizzo le formule inverse. Esempio 3 kW e 9 kW Im= 3000 W / ( 230 V * 1 ) = 13,04 A ( Corrente monofase ) It = 9000 W / ( 692,82 * 1 ) = 12,99 A ( Corrente trifase )
CADUTA DI TENSIONE Negli impianti fotovoltaici connessi alla rete sul lato corrente Negli impianti fotovoltaici connessi alla rete sul lato corrente continua, è l’inverter a compensare in modo automatica le cadute di tensione a monte, per far in modo di rimanere in parallelo con la ,p p rete. La caduta di tensione rappresenta anche la perdita di potenza elettrica, e quindi anche economica, per effetto Joule nei cavi. i d i id l i di i d d La sezione dei cavi deve essere scelta quindi in modo da ottimizzare il maggior costo di questi con la minore perdita di energia prodotta energia prodotta. Solitamente negli impianti che danno attenzione all’aspetto economico si limita la caduta di tensione a 1‐2% sovrabbondando nella sezione dei cavi scelti.
CADUTA DI TENSIONE A noi interessa la caduta di tensione %
P = potenza che attraversa il conduttore P = potenza che attraversa il conduttore l = lunghezza del conduttore V = Voltaggio del conduttore A = area della sezione del conduttore ρ = resistività del conduttore
CADUTA DI TENSIONE
∆V=(Ct x I x L) / 1000 Dove: Ct è un coefficiente che varia di cavo in cavo e si calcola [k x (R x cosφ [ ( φ X x senφ)] L è la lunghezza della linea o cavo espressa in metri (m) I è la corrente che attraversa la linea o cavo espressa in ampere (A) K è un coefficiente pari a 2 per linee monofasi e 1,73 per linee trifasi R è la resistenza del cavo a temperatura max di servizio R è la resistenza del cavo a temperatura max di servizio X è la reattanza di fase della linea cosφ φ è il fattore di potenza dell'utente. p
MODALITA’ DI POSA Solitamente i cavi di stringa sono posati nei vari portacavi Solitamente i cavi di stringa sono posati nei vari portacavi ricavati ricavati nelle strutture metalliche di supporto dei moduli. A valle della stringa, i cavi invece vengono di solito installati in canali o tubi protettivi per proteggerli dalle sollecitazioni meccaniche e dai raggi UV.
MODALITA’ DI POSA In fase di installazione, bisogna sempre rispettare i raggi minimi di In fase di installazione bisogna sempre rispettare i raggi minimi di curvatura indicati dal costruttore. In assenza di indicazioni si può fare riferimento ai seguenti raggi minimi di curvatura per cavi 0,6/1 kV in relazione dal diametro D esterno del cavo: Cavi senza protezione meccanica a corda flessibile: 4D Cavi con schermatura: 8D Cavi con schermatura: 8D Cavi con armatura e resistenti al fuoco 14D.
CODICE DEI COLORI La norma non prevede dei colori specifici sui colori dei cavi in La norma non prevede dei colori specifici sui colori dei cavi in corrente continua negli impianti fotovoltatici. E’ di convinzione comune utilizzare i colori nel seguente modo: • La guaina di colore rosso per il polo positivo • La guaina di colore nero per il polo negativo • La guaina di colore blu per il polo mediano
CODICE DEI COLORI Sul lato corrente alternata dell Sul lato corrente alternata dell’impianto impianto fotovoltaico, invece, vanno fotovoltaico invece vanno rispettati i colori distintivi previsti dalle norme. In particolare i colori sono: • Blu per il conduttore di neutro. • Nero, grigio e marrone per i conduttori di fase. In ogni caso sia sul lato c.c. che sul lato c.a. il colore giallo‐verde In ogni caso sia sul lato c c che sul lato c a il colore giallo verde contraddistingue il conduttore di protezione ed equipotenziale.