Trong hệ thống điện năng lượng mặt trời (NLMT), việc lựa chọn cáp AC có tiết diện phù hợp với dòng điện là một yếu tố quan trọng đảm bảo an toàn, hiệu suất và tuổi thọ của hệ thống. Dây cáp không đủ tiết diện có thể gây quá tải, tổn hao điện năng, thậm chí cháy nổ. Bài viết này sẽ trình bày chi tiết cách tính toán và lựa chọn cáp AC phù hợp cho hệ thống điện NLMT.
1. Tầm quan trọng của việc chọn cáp AC đúng tiết diện
-
An toàn điện: Cáp quá nhỏ so với dòng điện sẽ gây nóng, chảy cách điện, dẫn đến chập cháy.
-
Giảm tổn thất điện năng: Tiết diện cáp càng lớn, điện trở càng nhỏ, giảm hao phí trên đường dây.
-
Đảm bảo hiệu suất hệ thống: Cáp đúng kích thước giúp inverter hoạt động ổn định, tránh sụt áp.
-
Tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật: Tiêu chuẩn IEC, TCVN quy định rõ tiết diện cáp tối thiểu cho từng dòng điện.
2. Các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn tiết diện cáp AC
2.1. Dòng điện tải (Current Load)
Dòng điện qua cáp AC phụ thuộc vào công suất của hệ thống. Công thức tính dòng điện AC:
IAC=PACVAC×cosϕ×ηIAC=VAC×cosϕ×ηPAC
Trong đó:
-
IACIAC: Dòng điện xoay chiều (A)
-
PACPAC: Công suất AC của inverter (W)
-
VACVAC: Điện áp AC (V) (thường là 220V hoặc 380V)
-
cosϕcosϕ: Hệ số công suất (thường ~0.8–1)
-
ηη: Hiệu suất inverter (~0.95–0.98)
Ví dụ:
Hệ thống 5kW, điện áp 220V, cosϕ=0.9cosϕ=0.9, η=0.95η=0.95:
IAC=5000220×0.9×0.95≈26.5AIAC=220×0.9×0.955000≈26.5A
2.2. Độ dài cáp (Cable Length)
Cáp càng dài, điện trở càng lớn, gây sụt áp. Tiêu chuẩn cho phép sụt áp tối đa 3%. Công thức tính tiết diện cáp dựa trên sụt áp:
S=2×L×IAC×ρΔVS=ΔV2×L×IAC×ρ
Trong đó:
-
SS: Tiết diện dây (mm²)
-
LL: Chiều dài cáp (m)
-
IACIAC: Dòng điện (A)
-
ρρ: Điện trở suất của đồng (0.0172 Ω.mm²/m)
-
ΔVΔV: Sụt áp cho phép (V)
Ví dụ:
Dòng 26.5A, chiều dài 20m, sụt áp tối đa 3% của 220V (6.6V):
S=2×20×26.5×0.01726.6≈2.76mm2S=6.62×20×26.5×0.0172≈2.76mm2
→ Chọn cáp 4mm² (tiết diện lớn hơn gần nhất).
2.3. Nhiệt độ môi trường (Ambient Temperature)
Nhiệt độ cao làm giảm khả năng tải điện của cáp. Cần tra bảng hiệu chỉnh hệ số nhiệt độ theo tiêu chuẩn IEC 60364.
2.4. Phương pháp lắp đặt (Installation Method)
-
Cáp đi ngầm, trong ống, hoặc ngoài trời có khả năng tản nhiệt khác nhau.
-
Tiêu chuẩn IEC 60502 quy định khả năng chịu tải theo cách lắp đặt.
3. Bảng tra tiết diện cáp AC theo dòng điện
Dưới đây là bảng tham khảo tiết diện cáp đồng (Cu) 1 pha (220V) và 3 pha (380V) theo tiêu chuẩn IEC:
| Dòng điện (A) | 1 pha (220V) | 3 pha (380V) |
|---|---|---|
| 10A | 1.5mm² | 1.5mm² |
| 16A | 2.5mm² | 2.5mm² |
| 25A | 4mm² | 4mm² |
| 32A | 6mm² | 6mm² |
| 40A | 10mm² | 6mm² |
| 63A | 16mm² | 10mm² |
Lưu ý:
-
Nếu cáp dài >50m, nên tăng tiết diện lên 1 cấp.
-
Ưu tiên dùng cáp lõi đồng (Cu) thay vì nhôm (Al) để giảm điện trở.
4. Các loại cáp AC thường dùng trong điện NLMT
-
Cáp PVC Insulated (PVC/Cu): Dùng trong nhà, chịu nhiệt đến 70°C.
-
Cáp XLPE (Cross-linked Polyethylene): Chịu nhiệt tốt hơn (90°C), dùng ngoài trời.
-
Cáp Solar AC (H1Z2Z2-K): Chuyên dụng cho NLMT, chống UV, chịu thời tiết khắc nghiệt.
5. Kết luận
Việc chọn cáp AC đúng tiết diện cho hệ thống điện NLMT cần dựa trên:
-
Tính toán dòng điện tải theo công suất inverter.
-
Kiểm tra độ dài cáp để tránh sụt áp quá mức.
-
Tra bảng tiêu chuẩn và chọn loại cáp phù hợp với môi trường lắp đặt.
