Bir GES’in kablo hesabı çoğu projede tek satırla özetlenir: ortalama gerilim düşümü sınırın altında, geçti. O satır doğru olabilir ve yine de sahada para kaybettirebilir. Çünkü ortalama, invertörün dibindeki stringi de sahanın en uzun güzergahındaki stringi de aynı kutuya koyar. Sorunu yaratan string tam olarak ortalamanın içinde kaybolur, öyle satın alınır ve öyle gömülür.
Aşağıda, Türkiye’de 1.252 m rakımlı bir sahada yürütülen 30 MWp’lik arazi tipi ön fizibilite projesinin elektriksel tasarımı var. Klasik iş akışında AutoCAD, PVsyst ve Excel arasında 3 ila 4 hafta süren bu iş, tek bir veri modeli üzerinde 1 ila 2 günde tamamlandı. Aynı yazının İngilizce sürümü de yayında.
Önce saha, sonra kablo
En pahalı elektrik hataları yerleşim aşamasında yapılmaz. Yerleşimi besleyen varsayımların yanlış olduğu yerde yapılır. Herhangi bir kablo çizilmeden önce sahanın künyesi sınırları koyar:
- 1.252 m rakım, 2,5 derece eğim, 70 derece (doğu) bakı. Doğuya bakan arazi güçlü sabah üretimi ve satır yönelimi için önemli bir öz gölgeleme geometrisi demektir.
- Yılda 117 kar günü. Türkiye ortalamasının üzerinde. Bu tek sayı, aşağıdaki string boyutlandırma penceresini belirliyor.
- 380 kV şebeke, 2,4 km uzakta. AC toplama mimarisinde iki kademeli yükseltmeyi zorunlu kılıyor.
PVX.Cad bu okumayı DEM, GIS ve PVGIS verisinden tek geçişte üretir. Veri hazırlığına giden saatler kapanır, tasarımcı doğrudan karar aşamasına geçer.
String uzunluğunu en soğuk sabah belirler
DC tasarımın kalbi string konfigürasyonudur. String kısa kalırsa invertörün MPPT penceresinin altına düşer ve güç kaybedersiniz. Uzun olursa soğuk bir sabah invertörün giriş gerilimi sınırını aşar ve ekipmanı riske atarsınız.
Modülün açık devre gerilimi sıcaklık düştükçe yükselir. Bu yüzden tasarımı sınırlayan durum yaz zirvesi değil, minimum sıcaklıktaki Voc değeridir. 26 modüllü bir string için eksi 10 °C’de:
- Voc(Tmin) = 1.414 V, Sungrow SG350-HX’in 1.500 V sınırına karşı. 86 V pay.
- 70 °C hücre sıcaklığında Vmpp = 915 V, 600 V’luk MPPT alt sınırının belirgin biçimde üzerinde.
Pencere asimetrik: üst sınıra 86 V, alt sınıra 315 V var. Bu asimetri doğrudan kar günü sayısının sonucudur, çünkü Voc sıçramasını soğuk ve güneşli sabahlar yaratır. String, 17 ila 27 modül aralığının ortasına yakın olacak şekilde 26 modülde sabitlendi ve eksi 15 °C’ye inen ışınımsal soğuma senaryoları için bilinçli pay bırakıldı. PVX.Cad bu değerleri modül veri sayfasından okur ve yanlış string boyunu çizim elden çıkmadan önce uyarı olarak önünüze koyar.
İkinci karar tabla geometrisindeydi. İki çerçeveli tablalarda, iki çerçeveyi tek MPPT zincirine bağlayan bir U-string yerine çerçeve başına bir yatay string kullanıldı. Üst ve alt çerçeve farklı gölgelenme, kirlenme ve termal davranış görüyor. İkisini ayırmak uyumsuzluğu, U-string’in tipik olarak taşıdığı %2,5 ila %3,0 yerine %2,0 zarfının içinde tutuyor.
Trafo nereye konursa kablo maliyeti orada belirlenir
Santral 350 kW’lık 85 invertörden oluşuyor; bunlar 4,65 MVA’lık 5 ana trafoya ve saha yükleri (aydınlatma, izleme, SCADA) için 0,26 MVA’lık bir yardımcı trafoya dağıtıldı. 1,03’lük DC/AC oranı bilinçli olarak muhafazakar: 117 kar günü kış üretimini düşürdüğü için agresif aşırı boyutlandırma yıllık toplamı yükseltmeden yalnızca yaz kırpmasını artırırdı.
Her trafonun konumu santraldeki en önemli AC kayıp kararıdır. PVX.Cad, bir trafoya bağlı invertörlerin koordinatlarından ağırlıklı yük ağırlık merkezini hesaplar ve trafoyu oraya yerleştirir. Bu, klasik p-median yaklaşımının yazılımdaki karşılığıdır: invertör çıkışlarından trafo girişlerine kadar olan AC kablo uzunlukları toplamını en aza indirmek. Elle trafo-invertör eşlemesine giden saatler saniyelere iner, otomatik renk kodlaması her trafo bölgesine ayrı bir renk verdiği için saha ekibi hangi tablanın nereye bağlandığını bakışta görür.
DC kablolar invertörlere ulaştıktan sonra AC toplama topolojisi başlar. Hendek omurgası servis yollarıyla hizalandı ve bunun IEC 60364-7-712’ye de dayanan üç pratik gerekçesi var:
- Servis yolu zemini zaten sıkıştırılmıştır, kazı kolaydır ve dolgu kalitesi yüksektir.
- Kablo arızalarına yeni bir kazı açmadan ulaşılır.
- Servis yolu altındaki kablonun mekanik maruziyeti düşüktür, ek koruma ihtiyacı azalır.
PVX.Cad’de hendekler servis yollarından üretilir, aynı yol parselini paylaşan kablo güzergahları ortak hendeklerde toplanır ve her kablo parçası en yakın hendeğe kendiliğinden bağlanır. Bu çıktı, malzeme listesinin doğrudan veri kaynağıdır; Excel’de parça uzunluğu toplama işi ortadan kalkar.
DC gerilim düşümü hesabı: 2.165 string, tek tek
Tasarım yoğunluğu asıl burada görünür. Klasik iş akışları ortalama stringin referans sınırın altında olduğunu varsayar, çünkü arazi tipi ölçekte string bazında hesabı elle yapmak mümkün değildir. PVX.Cad her stringin artı ve eksi DC kablosunu 3B’de izledi ve gerçek hendek geometrisine göre 2.165 stringin tamamı için gerilim düşümünü raporladı. Değerler %1,39 ile %1,87 arasında çıktı.
Hesabın girdileri açıkça mühendisin elindedir. Standardı (IEC veya NEC), iletkeni (bakır veya alüminyum), hedef gerilim düşümü yüzdesini ve sistem gerilimini siz belirlersiniz; PVX.Cad kesitleri buna göre çıkarır. Çıktı grup bazında kesitleri, kablo uzunluklarını, toplam kablo gücünü ve gerilim düşümü yüzdesini verir; yani aşırı ya da yetersiz boyutlandırılmış bir güzergah, kablo siparişi geçtikten sonra değil, o anda görünür.
Hendek tarafında IEC tesisat yöntemi ve kablo ayrım kuralları seçilir. Sonuçları yazılım taşır: kablolanmış güzergahlar türetilen açıklığa göre hendek şeritlerine ayrılır, hendeğe sığmayan bir yerleşim sessizce sıkıştırılmak yerine reddedilir, büyüyen gruplar paralel hendek banklarına bölünür. Akım taşıma kapasitesi düzeltmesi katalog varsayımını değil, çizilen açıklığı okur. 3B örtme seçeneği kabloları araziye giydirir ve gerçek 3B uzunluk ile gömme profilini üretir, böylece BoQ’daki kablo miktarı kuş bakışı uzunluğu değil kablonun gerçekten geçtiği zemini yansıtır.
Bir ayrıntıyı açıkça söylemek gerekiyor. PVX.Cad gerilim düşümünü sistem maksimum işletme gerilimine (1.500 V) göre normalize eder; kablo seçimi için muhafazakar bir referans. Klasik Vmpp referansına göre bakıldığında en kötü string (204 m / 206 m çevrim) %2,36 çıkıyor, PVX.Cad ise 1.500 V’a göre %1,69 raporluyor. Bu bir araç eksikliği değil, mühendisin yorumlaması gereken bir referans seçimi. Her string için veriye sahip olmanın değeri tam da burada: o string bir yerleşim iyileştirme sinyali olarak yüzeye çıkıyor, kesiti 6 mm²’ye yükseltirsiniz ya da invertör mesafesini yaklaşık 30 m kısaltırsınız. String bazında veri olmadığında o string ortalamanın içinde kaybolur ve olduğu gibi inşa edilir.
Line, U ve Leapfrog: 430.000 USD’lik topoloji kararı
Aynı yerleşimden üretilebilen üç standart DC kablolama topolojisi var. Line String’de her string kendi artı ve eksi çiftiyle doğrudan toplama kutusuna gider; tasarımı en kolay, dönüş yolu nedeniyle toplam kablosu en uzun olan seçenektir. U String kabloyu U biçiminde iki paralel satır üzerinde gezdirir, iki uç da toplama kutusunun yanında biter ve uzun dönüş yolu ortadan kalkar. Leapfrog String komşu satırlar arasında zikzak çizerek toplam güzergahı en aza indirir; tasarımı ve montajı en karmaşık olanıdır.
Tek bir DC toplama kutusu (24 string) için gerçek saha koridorları boyunca izlenen çevrim uzunlukları ve toplam gerilim düşümü şöyleydi:
| Topoloji | Toplam çevrim | Toplam gerilim düşümü |
|---|---|---|
| Line String | 575,57 m | 12,43 V (%0,83) |
| U String | 544,10 m | 11,75 V (%0,78) |
| Leapfrog | 497,56 m | 10,74 V (%0,72) |
Toplama kutusu başına 24 string x 16,12 kW = 386,88 kW; 5 MW’lık trafo alanı başına 13 toplama kutusu; 26 trafo alanıyla saha genelinde 338 toplama kutusu. Toplama kutusu başına maliyet farkı 1.272 USD, 130 MWp’lik sahanın tamamında 429.936 USD. Aynı paneller, aynı invertörler, aynı arazi; değişen tek şey güzergah deseni. Güzergah yaklaşık %14 kısalıyor.
Leapfrog her zaman doğru cevap değil. İncelenen projede ekip hibrit gitti: arazinin izin verdiği invertör bloklarının %73’ünde Leapfrog, Leapfrog güzergahının erişim koridorlarını keseceği üç sırt bloğunda U String. Bu bileşim, zor bölgelerde kurulum karmaşıklığına girmeden mümkün tasarrufun %96’sını yakaladı. Asıl mesele şu: üç varyantın karşılaştırılması dakikalar alıyor, satın alma tarafındaki fark proje ömrü boyunca kalıyor.
Tek hat şeması tasarımdan üretilir
Elektriksel tasarım tamamlandığında ve trafolar yerleştirildiğinde, tek hat şeması aynı modelden üretilir: IEC 60617 sembolleriyle, çizimin kendi PVXAI_SLD kağıt alanı sekmesine. Model alanı kirlenmez. Özet modda aynı invertörler tek bir “x N” satırında toplanır ve baskıya uygun tek sayfa çıkar; tam ayrıntı modunda her invertör ayrı çizilir ve veri doğrulaması yapılır. DC turuncu, AC yeşil, orta gerilim kırmızı çizilir; başlık bandı toplam MW ile trafo, invertör ve string sayılarını özetler. Şemanın çizeceği string sayısı tasarımla uyuşmazsa üretim durur ve mevcut sekmeye dokunulmaz, yani eski bir şema bozuk bir şemayla sessizce değiştirilmez. Sahada depolama varsa BESS ve PCS kümeleri MW ve MWh toplamlarıyla aynı sayfaya girer.
Türkiye pratiğindeki karşılığı doğrudan: TEDAŞ’ın inceleyeceği proje dosyasına giden kablo cetveli ile tek hat şeması aynı DWG dosyasından üretilir. Yerleşim değiştiğinde ikisi birlikte güncellenir, biri diğerini beklemez. Elektriksel akışın tamamı elektrik tasarımı sayfasında, Türkçe genel bakış ise GES projelendirme sayfasında.
Mühendis için ne değişir, ne değişmez
IEC 62548 string boyutlandırma türetimi değişmiyor. IEEE 1547 invertör gereklilikleri değişmiyor. IEC 60364-5-52 akım taşıma kapasitesi düzeltme varsayımları değişmiyor. Mühendislik yargısı değişmiyor.
Değişen şey, o yargının uygulanma hızı, bir tasarım kararının yan etkilerinin görünürlüğü ve alternatifleri karşılaştırma kolaylığı. Klasik üç haftalık döngüde tasarımcı tek bir konfigürasyon dener. Aynı sürede tek veri modeli üzerinde 10 ve üzeri konfigürasyon denenebilir: DC/AC oranı 1,03’e karşı 1,20 ve 1,40, string boyu 26’ya karşı 24 ve 22 modül, hendek planı A’ya karşı B. Santral kurulduğunda da tasarımın çıktısı (string haritası, gerilim düşümü tablosu, hendek omurgası ve BoQ) ilk günden saha ekibinin elinde olur.
Sık sorulan sorular
DC gerilim düşümü hesabı hangi referans gerilime göre yapılmalı?
İki referans da kullanılıyor ve ikisi farklı sonuç veriyor. PVX.Cad gerilim düşümünü sistem maksimum işletme gerilimine (1.500 V) göre normalize eder; bu, kablo seçimi için muhafazakar bir referanstır. Klasik Vmpp referansına göre en uzun string (204 m / 206 m çevrim) %2,36 çıkarken, PVX.Cad aynı string için %1,69 raporlar. Sınıra yakın raporlanan her stringi iki referansa göre de kontrol edin.
Gerilim düşümü hesabı için ayrı bir program gerekir mi?
Gerekmiyor, çünkü hesabın girdisi zaten çizimde. Standardı (IEC veya NEC), iletkeni (bakır veya alüminyum), hedef gerilim düşümü yüzdesini ve sistem gerilimini verirsiniz; kesitler, kablo uzunlukları, toplam kablo gücü ve grup bazında gerilim düşümü yüzdesi çıktı olarak gelir. Ayrı bir hesap tablosu tutulduğunda uzunluklar çizimden koptuğu için yerleşim her değiştiğinde hesap eskir.
Line, U ve Leapfrog topolojilerinden hangisi seçilmeli?
Sahaya göre değişir, bu yüzden üçü de aynı yerleşimden üretilip karşılaştırılmalıdır. 130 MWp’lik sahada Leapfrog, Line String’e göre 429.936 USD daha ucuz çıktı ve güzergahı yaklaşık %14 kısalttı. Ama çapraz güzergahlar montajı ve arıza takibini zorlaştırır; incelenen projede blokların %73’ünde Leapfrog, üç sırt bloğunda U String kullanıldı ve mümkün tasarrufun %96’sı yakalandı.
TEDAŞ proje dosyasındaki tek hat şeması ve kablo cetveli aynı çizimden üretilebilir mi?
Evet. Tek hat şeması IEC 60617 sembolleriyle kendi kağıt alanı sekmesine üretilir, kablo cetvelleri ve BoQ da aynı modelden gerçek hendek geometrisine göre çıkar. Yerleşim değiştiğinde ikisi birlikte güncellenir.
Hesabı kendi sahanızda çalıştırın
- PVX.Cad ücretsiz denemesini başlatın ve kendi projenizde string bazında gerilim düşümü hesabını çalıştırın.
- Demo talep edin, yanınızda bir DWG ile arazi ölçümü getirin. Hendek güzergahı, kablo boyutlandırma ve tek hat şeması üretimi kendi sahanız üzerinde canlı çalışır.
