کابل فتوولتائیک Manufacturers

مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و پیری حرارتی: دو مکانیسم تخریب که عمر سرویس کابل فتوولتائیک را تعیین می‌کنند

کابل فتوولتائیک آنها در تمام طول عمر عملیاتی خود در معرض نور خورشید هستند - در سیستم های پشت بام این ممکن است به معنای انباشت تابش مستقیم بیش از 10000 ساعت در طول عمر طراحی سیستم 25 ساله باشد، با دمای سطح روی سقف های رو به جنوب به طور منظم به 70 تا 90 درجه سانتیگراد در شرایط اوج تابستان. این دو عامل، تابش فرابنفش و دمای بالا پایدار، مکانیسم‌های تخریب اولیه هستند که کابل‌های PV ساخت‌شده را از کابل‌های همه منظوره در فضای باز جدا می‌کنند، و درک تعامل آنها به توضیح اینکه چرا انتخاب مواد کابل بین دسته‌های محصول قابل تعویض نیست کمک می‌کند.

اشعه ماوراء بنفش به زنجیره های پلیمری در عایق و غلاف از طریق یک فرآیند فتوشیمیایی به نام اکسیداسیون نوری حمله می کند که پیوندهای مولکولی را می شکند و به تدریج مواد را شکننده می کند. پی وی سی استاندارد، که ذاتاً بدون تثبیت کننده های اضافه شده در برابر اشعه ماوراء بنفش ناپایدار است، می تواند در عرض سه تا پنج سال پس از قرار گرفتن در معرض مستقیم خورشید شروع به ترک خوردگی سطح و افزایش شکنندگی کند. پلی اتیلن متقاطع (XLPE) و معمولاً در کاربردهای خاص PV، ترکیبات EVA یا XLPO (پلی اولفین با پیوند متقاطع) به طور موثرتری در برابر اکسیداسیون نور مقاومت می کنند زیرا ساختار شبکه پلیمری سه بعدی آنها تحرک زنجیره را محدود می کند و مقاومت ذاتی در برابر برش مولکولی تحت اشعه UV ایجاد می کند. فرآیند اتصال عرضی - چه با شیمی پراکسید یا تابش پرتو الکترونی به دست آید - همچنین درجه دمای کارکرد مداوم ماده را از حد 70 درجه سانتیگراد پلی اتیلن استاندارد گرمانرم به 90 درجه سانتیگراد یا 120 درجه سانتیگراد برای انواع XLPE مورد استفاده در کاربردهای PV افزایش می دهد.

پیری حرارتی در دماهای پایدار با تخریب اشعه ماوراء بنفش به روشی غیر خطی تعامل دارد: دمای بالا واکنش‌های اکسیداسیون آغاز شده توسط UV را تسریع می‌کند، به این معنی که یک کابل در دمای 85 درجه سانتی‌گراد به طور قابل‌توجهی سریع‌تر از مجموع دمای فردی و اثرات UV که نشان می‌دهد تخریب می‌شود. IEC 62930، استاندارد بین‌المللی برای کابل‌های PV، با نیاز به آزمایش پیری حرارتی طولانی‌مدت در دمای 120 درجه سانتی‌گراد به مدت 3000 ساعت، علاوه بر آزمایش قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش - یک مدرک ترکیبی که استانداردهای کابل همه‌منظوره شامل آن نمی‌شود، به این موضوع می‌پردازد. کابل هایی که دارای نشان CE تحت استاندارد IEC 62930 هستند، هر دو آزمون را با حفظ مشخصی از ازدیاد طول در هنگام شکست و استحکام کششی گذرانده اند، که شواهد عینی از دوام ترکیب را ارائه می دهد که برگه های داده به تنهایی قادر به ارائه آن نیستند. Anhui Zhishang Cable Technology Co., Ltd. واجد شرایط است کابل فتوولتائیک مطابق با الزامات IEC 62930، تضمین می کند که عملکرد ترکیب از طریق آزمایش به جای استنباط از مشخصات مواد خام، تأیید می شود.

رتبه بندی ولتاژ DC و تفاوت بین ولتاژ سیستم، ولتاژ مدار باز و رتبه بندی کابل

یکی از مهم‌ترین سوء تفاهم‌ها در انتخاب کابل سیستم PV، رابطه بین ولتاژ DC نامی سیستم، حداکثر ولتاژ مدار باز آن در شرایط سرد و رتبه‌بندی ولتاژ خود کابل است. این سه مقدار متمایز هستند و انتخاب کابلی که فقط با ولتاژ اسمی سیستم رتبه بندی می شود - بدون در نظر گرفتن حداکثر مدار باز و دمای تصحیح شده - یک شرایط تنش عایق نهفته ایجاد می کند که ممکن است خرابی فوری ایجاد نکند، اما پیری دی الکتریک را تسریع می کند و می تواند منجر به خرابی عایق سال ها بعد از عمر سیستم شود.

در یک رشته PV سیلیکونی کریستالی، ولتاژ مدار باز (Voc) هر ماژول با کاهش دمای سلول افزایش می‌یابد. یک ماژول با Voc اسمی 48 ولت در شرایط تست استاندارد (25 درجه سانتیگراد) ممکن است بسته به ضریب دمایی ولتاژ خود تا 56-58 ولت در 10- درجه سانتیگراد تولید کند (معمولاً 0.3- تا 0.4- درصد در درجه سانتی گراد برای سیلیکون کریستالی). برای رشته ای از 20 ماژول از این دست، این Voc دمای سرد به 1100-1160 ولت می رسد - به طور بالقوه بالاتر از 1000 ولت کابلی است که صرفاً برای "پوشاندن ولتاژ اسمی سیستم 1000 ولت" مشخص شده است. IEC 60364-7-712 و اکثر کدهای ملی نصب PV نیاز به درجه ولتاژ کابل برای پوشش حداکثر رشته Voc تحت کمترین دمای محیطی مورد انتظار در محل نصب دارند، که برای نصب در ارتفاع بالا یا آب و هوای شمالی ممکن است حتی برای سیستم هایی که در اطراف ورودی اینورتر 1000 ولت طراحی شده اند، به کابل 1500 ولت نیاز داشته باشد.

تغییر معماری سیستم های 1000 ولت به 1500 ولت در PV در مقیاس شهری و سقف تجاری این نیاز را تشدید کرده است. در ولتاژ 1500 ولت DC، تنش عایق روی مواد دی الکتریک کابل به سادگی 50 درصد بیشتر از 1000 ولت نیست - احتمال شکست دی الکتریک تابعی به شدت غیرخطی از قدرت میدان است و شکاف بین ولتاژ نامی و ولتاژ مقاومت واقعی در پتانسیل های عملیاتی بالاتر به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. کابل هایی که با ولتاژ 1500 ولت DC در هر IEC 62930 رتبه بندی می شوند باید آزمایش ولتاژ بسیار سخت تری (6000 ولت AC یا معادل DC) نسبت به کابل های دارای 1000 ولت انجام دهند، که منعکس کننده تفاوت های واقعی در ضخامت دیواره عایق و کیفیت ترکیب مورد نیاز در سطح ولتاژ بالاتر است.

کاهش ظرفیت تحمل جریان در کابل‌های رشته‌ای PV بسته‌بندی شده و مجرای

مقادیر ampacity منتشر شده در دیتا شیت کابل بر اساس یک کابل منفرد در هوای آزاد در دمای محیط مرجع است - شرایطی که به ندرت منعکس کننده عملکرد واقعی نصب PV است. در واقعیت، کابل‌های رشته‌ای PV معمولاً در گروه‌هایی با هم قرار می‌گیرند، از طریق مجرا هدایت می‌شوند، زیر غشاهای سقفی با جریان هوا محدود نصب می‌شوند، یا در تماس مستقیم با یکدیگر در امتداد سینی‌های کابل روی ساختارهای ردیاب قرار می‌گیرند. هر یک از این شرایط توانایی کابل را برای دفع گرما کاهش می دهد و دمای رسانا را بالاتر از سطح در نظر گرفته شده در رتبه بندی ampacity منتشر شده افزایش می دهد. نادیده گرفتن عوامل کاهش دهنده منجر به دمای هادی می شود که از درجه بندی مداوم عایق بیشتر می شود، پیری حرارتی را تسریع می بخشد و مقاومت را افزایش می دهد - که به نوبه خود دمای عملیاتی را در یک چرخه خود تقویت کننده بیشتر می کند.

درجه بندی بسته بندی مهم ترین عامل در تاسیسات PV معمولی است. هنگامی که چندین کابل حامل جریان در تماس حرارتی یا در مجاورت یکدیگر باشند، خروجی حرارت هر کابل دمای محیطی را که توسط همسایگانش تجربه می شود افزایش می دهد. IEC 60364-5-52 فاکتورهای تصحیح گروه بندی را ارائه می دهد: دو کابل در تماس تقریباً 80٪ از ظرفیت جداگانه خود را حفظ می کنند، چهار کابل با هم گروه بندی شده حدود 65٪ را حفظ می کنند و شش کابل یا بیشتر ممکن است تنها 57٪ یا کمتر را بسته به هندسه حفظ کنند. برای کابل رشته‌ای با جریان 25 آمپر در هوای آزاد که با پنج رشته دیگر در همان سطح جریان همراه است، شدت جریان کاهش یافته در هر کابل ممکن است به 14 تا 15 آمپر کاهش یابد - کمتر از جریان اتصال کوتاه رشته در یک روز پر تابش. این وضعیت مستلزم انتخاب سطح مقطع هادی بزرگتر یا چیدمان کابل ها در پیکربندی هایی است که جداسازی حرارتی کافی را فراهم می کند.

کاهش دمای محیط یک لایه اصلاحی دوم را اضافه می کند. کابل های PV روی پشت بام ها در آب و هوای گرم به طور منظم دمای محیطی 50 تا 60 درجه سانتی گراد را در فضای بین سطح سقف و کابل تجربه می کنند، در مقایسه با دمای مرجع 30 درجه سانتی گراد که در جداول ظرفیت استاندارد استفاده می شود. برای کابل PV عایق‌شده با XLPE با درجه‌بندی دمای هادی 90 درجه سانتی‌گراد، میزان افزایش دما بین حد محیط و حد رسانا در این شرایط تنها 30 تا 40 درجه سانتی‌گراد است، در مقایسه با 60 درجه سانتی‌گراد در مورد مرجع - که قبل از اعمال هرگونه اصلاح بسته‌بندی، آمپر را تا تقریباً 70 درصد از مقدار جدول کاهش می‌دهد. کابل Zhishang راهنماهای ampacity مخصوص کاربرد را ارائه می دهد که هم گروه بندی و هم دمای محیط را به طور همزمان در نظر می گیرد و طراحان سیستم را قادر می سازد تا به جای اتکا به مقادیر منتشر شده هوای آزاد که ظرفیت فعلی قابل استفاده را بیش از حد اعلام می کند، مقطع هادی مناسب را برای شرایط نصب شده واقعی انتخاب کنند.

سازگاری کانکتور و خطر پنهان عدم تطابق ترکیبات کابل-کانکتور PV

MC4 و کانکتورهای DC چند کنتاکتی مشابه، عملاً به پایانه استاندارد برای کابل‌های رشته PV تبدیل شده‌اند، اما این فرض که هر کابل سازگار با MC4 و هر کانکتور MC4 از سازندگان مختلف را می‌توان آزادانه با هم ترکیب کرد، از نظر فنی نادرست است و در برخی حوزه‌های قضایی، نقض کد است. استانداردهای کانکتور PV - از جمله IEC 62852 و الزامات سطح سیستم IEC 62548 - مشخص می‌کند که کانکتورها باید برای استفاده با محدوده‌های قطر خارجی کابل و سطح مقطع هادی خاص واجد شرایط باشند و اختلاط کانکتورهای سازنده‌های مختلف صلاحیت تست نوع هر دو را باطل می‌کند، حتی اگر اتصال مکانیکی به درستی ثابت شود.

خطر در ترکیب‌های ناهماهنگ در درجه اول یکی از خرابی‌های فوری نیست - یک کانکتور مختلط مکانیکی ممکن است برای ماه‌ها یا سال‌ها به طور عادی کار کند. خطر خزش مقاومت در برابر تماس است: چرخه حرارتی در طول تغییرات تابش روزانه باعث انبساط و انقباض افتراقی بین عایق کابل، هادی کابل و بدنه تماس کانکتور می شود که هر کدام دارای ضریب انبساط حرارتی متفاوتی هستند. در یک ترکیب منطبق و مناسب، این تفاوت ها در طراحی تماس به حساب می آیند. در یک ترکیب نامتناسب، هندسه تماس ممکن است اجازه حرکت‌های ریز را بدهد که به تدریج مقاومت تماس را در سطح مشترک افزایش می‌دهد و گرمای موضعی ایجاد می‌کند که در نهایت عایق را کربن می‌کند و یک خطا یا قوس مقاومتی ایجاد می‌کند. در سیستم‌های DC بدون عبور از صفر که قوس‌های متناوب AC را به طور طبیعی خاموش می‌کند، خطاهای مقاومتی می‌توانند قوس الکتریکی را در جریان‌های خطا به‌طور شگفت‌آوری کم حفظ کنند و کیفیت و سازگاری کانکتور را به‌جای یک نگرانی صرفاً نظارتی، یک خطر آتش سوزی واقعی می‌سازند.

تحمل قطر خارجی کابل نیز در کاربردهای کانکتور PV نسبت به سایر انواع کانکتور اهمیت بیشتری دارد، زیرا مهر و موم کابل کانکتور و کاهش فشار به تناسب نزدیک بین بدنه کانکتور و روکش کابل بستگی دارد. کابلی با قطر بیرونی در انتهای پایین نوار تحمل خود ممکن است در کانکتور قرار گیرد اما مهر و موم کابل را به اندازه کافی فشرده نمی کند و اجازه می دهد رطوبت به داخل محفظه تماس نفوذ کند - یک مسیر مستقیم برای تخریب مقاومت عایق و خوردگی کانکتور در تاسیسات در فضای باز. کابل‌های تولید شده با تلورانس‌های قطر بیرونی محکم، با ضخامت دیواره پوششی که تا انتهای بالایی محدوده مشخصات کنترل می‌شود، به طور مداوم یکپارچگی مهر و موم بهتری را در طیف کاملی از اندازه‌های رابط سازگار با MC4 ایجاد می‌کنند. این یک مشخصه کیفی ابعادی است که در نقطه خرید نامرئی است اما با گذشت زمان در آمار قابلیت اطمینان میدانی آشکار می شود و یکی از جزئیات ساخت و ساز است که شرکت فناوری کابل Anhui Zhishang، به عنوان یک پارامتر تولید استاندارد به جای یک مشخصات حق بیمه اختیاری کنترل می کند.

بررسی های کلیدی قبل از ترکیب کابل PV و کانکتور از تامین کنندگان مختلف

• بررسی سازگاری قطر بیرونی: تأیید کنید که OD واقعی کابل (نه اسمی) در محدوده پذیرش مشخص شده سازنده کانکتور برای آن اندازه کانکتور قرار دارد.
• محدوده چین خوردگی مقطع را بررسی کنید: هر کنتاکت کانکتور برای یک محدوده مقطع هادی خاص واجد شرایط است. بررسی کنید که هادی کابل بدون تغییر در محدوده مناسب بشکه چین قرار دارد.
• بیانیه سازگاری IEC 62852 را تأیید کنید: برخی از تولیدکنندگان کانکتور محدوده کابل های سازگار آزمایش شده را منتشر می کنند. به جای فرض اینکه تناسب فیزیکی برابر با سازگاری واجد شرایط است، از این به عنوان مرجع اصلی استفاده کنید.
• از ابزار crimp مناسب استفاده کنید: حتی ترکیب کابل-کانکتور همسان اگر با ابزاری که برای آن کانکتور صلاحیت ندارد فشرده شود، شکست می خورد. الزامات مقاومت تماسی و نگهداری مکانیکی در IEC 62852 فقط با مجموعه های ابزار و قالب تایید شده برآورده می شود.