Karščio bangos ir saulės kabelių sumažinimas: ką PV inžinieriai turėtų dar kartą patikrinti

2026 m. liepos 10 d. Kinijos nacionalinė elektros apkrova pasiekė naują metinį rekordą – 1,518 mlrd. kW. Tikimasi, kad besitęsiantis šilumos, vėsinimo poreikis ir pramonės gamyba vasaros piką dar labiau padidins. Tuo pačiu metu saulės energijos įrenginiai veikia pačiomis atšiauriausiomis metų šiluminėmis sąlygomis-ne tik dėl oro temperatūros, bet ir dėl šilumos, susikaupusios ant stogų, kabelių lovelių ir atvirų metalinių paviršių.Kinijos nacionalinė energetikos administracija.

PV inžinieriams tai yra savalaikis priminimas: vardinis skerspjūvis-, atspausdintas ant saulės kabelio, pats savaime nenustato, kiek srovės laidas gali saugiai išlaikyti.

Aplinkos temperatūra, montavimo būdas, kabelių grupavimas, laidininko temperatūra, įtampos kritimas ir jungties kokybė turi būti tikrinami kartu.

Orų duomenys paprastai rodo užtemdytą oro temperatūrą. PV kabelis, sumontuotas po moduliais, ant tamsaus stogo arba arti metalinės konstrukcijos, gali patirti daug karštesnę vietinę aplinką.

Vienu metu gali veikti keli šilumos šaltiniai:

• Tiesioginė saulės spinduliuotė
• Šiluma, kurią atspindi arba skleidžia stogas
• Apribotas oro srautas po moduliais
• Šilumą sugeria metaliniai padėklai arba vamzdžiai
• Elektros nuostoliai laidininko viduje
• Šiluma generuojama jungtyse ir galuose

Tai reiškia, kad inžinieriai neturėtų naudoti regioninės orų prognozės kaip vienintelės projektinės temperatūros. Reikia atsižvelgti į tikrąjį kabelio maršrutą.

Laisvame ore pakabintas kabelis paprastai efektyviau išsklaido šilumą nei tas pats kabelis, sumontuotas vamzdžio viduje arba glaudžiai sugrupuotas su kitais apkrautais kabeliais. Todėl du vienodo dydžio laidai gali turėti skirtingą leistiną srovę.

H1Z2Z2-K kabelis, pagamintas pagal EN 50618, yra skirtas reikliems lauko fotovoltaikams. Paprastai jame naudojamas 5 klasės alavuotas -vario laidininkas su susietomis-halogenų izoliacijos ir apvalkalo medžiagomis.

Tačiau kartais neteisingai suprantamas jo temperatūros įvertinimas.

EN 50618-tipo kabelis paprastai skirtas maksimaliai 90 laipsnių laidininko temperatūrai normaliai nuolatinio veikimo metu. Eksploatavimas 120 laipsnių kampu apribotas iki 20 000 valandų pagal standarto apibrėžtas sąlygas – tai nėra įprastas nuolatinis projektavimo tikslas. Tipiška gamintojo specifikacija patvirtina 90 laipsnių normalią ribą ir ribotą 120 laipsnių sąlygą.LAPP H1Z2Z2-K techniniai duomenys

Skirtumas yra svarbus, nes:

• Aplinkos temperatūra yra temperatūra aplink kabelį.
• Laidininko temperatūra yra kabelio viduje pasiekiama temperatūra.
• Srovės-laida yra srovė, kuri palaiko laidininko leistiną temperatūrą tam tikromis įrengimo sąlygomis.

Kabelis, pažymėtas „90 laipsnių“, nėra automatiškai tinkamas skelbti atskaitos srovę 90 laipsnių aplinkos ore. Jei aplinka jau karšta, kabelis turi daug mažiau galimybių išleisti šilumą, kurią sukuria jo paties pasipriešinimas.

Dabartinės{0}}keliamosios galios lentelės yra pagrįstos konkrečiomis atskaitos sąlygomis. Tai gali būti vienas kabelis laisvame ore, nustatyta aplinkos temperatūra, tam tikra laidininko temperatūra ir numanomas montavimo būdas.

Pavyzdžiui, viename Prysmian H1Z2Z2-K 6 mm² kabelio duomenų lape pateikiami skirtingi srovės įvertinimai, atsižvelgiant į tai, ar kabelis laisvai montuojamas ore, ar sumontuotas ant paviršiaus. Nurodytos vertės pagrįstos 60 laipsnių aplinkos temperatūra, parodančiomis, kodėl sąlygos, esančios už talpos skaičiaus, yra tokios pat svarbios kaip ir pats skaičius. Prysmian TECSUN H1Z2Z2-K duomenų lapas

Praktiškai leistina srovė gali būti konceptualiai išreikšta taip:

Pataisos koeficientai turi būti gauti pagal taikomą elektros standartą, vietinį kodą arba patvirtintus gamintojo duomenis. Jie neturėtų būti vertinami.

Inžinieriai turėtų patvirtinti bent šiuos dalykus:

Tarptautiniu mastu IEC 62548-1 apima PV matricos projektavimo reikalavimus, įskaitant nuolatinės srovės matricos laidus ir elektros apsaugą. Kabelio dydis taip pat turi atitikti atitinkamas nacionalines taisykles, nustatytas iš standartų, tokių kaip IEC 60364 serija. IEC 62548-1:2023

Kabelių grupavimas ypač svarbus aplink kombainų dėžes, inverterių įėjimus, dėklų alkūnes ir vamzdžių dalis.

Kai keli apkrauti kabeliai yra sumontuoti arti vienas kito, kiekvienas kabelis šildo kitus ir sumažėja oro srautas. Net jei didžioji trasos dalis yra atvira ir gerai vėdinama, trumpa perpildyta atkarpa gali tapti šilumos kliūtimi.

Tipiškos sritys, kurioms reikia dėmesio, yra šios:

• Keli styginiai kabeliai surišti į sandarų ryšulį
• Teigiami ir neigiami laidininkai susibūrę į vieną kanalą
• Kabelių loveliai užpildyti daugiau nei numatyta jų projektinėje prielaidoje
• Tankus laidas iškart po kombainerio dėže
• Kabeliai tiesiami tiesiai ant karštų stogo dangų
• Suvyniotas perteklinis kabelis, paliktas už modulių

Tvirti kabelių raiščiai taip pat gali sukelti mechaninį įtempimą ir apriboti judėjimą šiluminio plėtimosi metu. Kabeliai turi būti laikomi nesuspausti ir turi būti laikomasi gamintojo nustatyto minimalaus lenkimo spindulio.

Kur praktiška, padidinti atstumą arba pagerinti ventiliaciją gali būti veiksmingiau nei tiesiog padidinti laidininko dydį.

Kabelio temperatūra turi daugiau įtakos nei izoliacijos tarnavimo laikas. Vario elektrinė varža didėja, kai laidininkas tampa karštesnis.

Inžineriniais skaičiavimais, vario varža padidėja maždaug 0,39 % kas 1 laipsnio padidėjimą virš etaloninės temperatūros. Todėl laidininkas, veikiantis 80 laipsnių kampu, turės daug didesnę varžą nei tas pats laidininkas, išmatuotas 20 laipsnių kampu.

Rezultatas yra:

• Didesnis įtampos kritimas
• Didesni I2RI^2RI2R nuostoliai
• Mažesnė tiekiama galia
• Papildomas laidinis šildymas

PV kabelio varža paprastai nurodoma 20 laipsnių kampu pagal IEC 60228. IEC 60228 apibrėžia laidininko konstrukcijos ir didžiausios varžos reikalavimus, įskaitant 5 klasės lanksčius laidus, dažniausiai naudojamus saulės energijos kabeliuose.IEC 60228:2023

Todėl apskaičiuojant įtampos kritimą{0}}reikėtų naudoti varžą, pakoreguotą pagal numatomą darbinę temperatūrą-, o ne tik pagal katalogo vertę esant 20 laipsnių.

Tai ypač svarbu:

• Ilgos styginių grandinės
• Centralizuotas keitiklių išdėstymas
• Dideli antžeminiai{0}}augalai
• Stogo sistemos su netiesioginėmis kabelių trasomis
• Sistemos, veikiančios netoli keitiklio apatinės MPPT įtampos ribos

PV grandinės nėra įprastos, stabilios nuolatinės srovės apkrovos. Jų projektinė srovė turi atspindėti didžiausią srovę, kurią matrica gali sukurti pagal taikomą projektavimo standartą ir vietinius reglamentus.

Skaičiuojant gali reikėti atsižvelgti į:

• Modulio trumpojo{0}}jungimo srovė
• Lygiagrečios stygos
• Reikalingi saugos ar nuolatiniai{0}}sudėtingi veiksniai
• Bifacialinis padidėjimas
• Apšvita viršija standartines bandymo sąlygas
• Atvirkštinis{0}}dabartinis įnašas
• Apsauga nuo viršsrovių
• Būsimi modulio ar eilutės konfigūracijos pakeitimai

Dažna klaida yra lyginti modulio darbinę srovę tiesiogiai su kabelių katalogo įvertinimu. Tai gali nepaisyti reikalingo fotovoltinės konstrukcijos-srovės faktoriaus ir terminio sumažinimo, kurį sukelia įrengimo aplinka.

Teisinga seka yra tokia:

• Nustatykite PV grandinės projektinę srovę.
• Nustatykite atskaitos kabelio pralaidumą.
• Taikykite visus reikiamus pataisos koeficientus.
• Patvirtinkite, kad pakoreguota srovė viršija projektinę srovę.
• Patikrinkite įtampos kritimą ir galios praradimą.
• Patikrinkite apsaugos ir jungties suderinamumą.

Neužtenka išlaikyti tik vieną iš šių patikrinimų.

Tinkamo dydžio kabelis negali kompensuoti prasto ryšio.

Jungties temperatūros padidėjimą gali sukelti:

• Neteisingas arba nepilnas užspaudimas
• Neteisingas presavimo įrankis arba štampai
• Kabelio skerspjūvis-už jungties patvirtinto diapazono ribų
• Kabelio išorinis skersmuo nesuderinamas su sandarikliu
• Užteršti arba pažeisti kontaktai
• Jungtys, kurios nėra visiškai įjungtos
• Skirtingų gamintojų jungčių komponentų maišymas
• Vandens patekimas ir korozija
• Per didelis mechaninis jungties įtempimas

Šie defektai padidina kontaktinį atsparumą. Kadangi šiluma generuojama pagal P=I2RP=I^2RP=I2R, net santykinai nedidelis pasipriešinimo padidėjimas gali sukelti didelį vietinį šildymą, kai srovė yra didelė.

NREL dokumentais patvirtino sistemos jungčių gedimų, susijusių su perkaitimu, minkštėjimu ir fiziniais iškraipymais, PV balansą-, suminkštėjimą ir fizinį iškraipymą, o sunkiais atvejais gali atsirasti atvirų grandinių, lankų ar gaisro. Sistemos patvarumo tyrimų-NREL balansas-

Karščio bangos metu ribinė jungtis turi mažiau šiluminės erdvės. Todėl inžinieriai turėtų laikyti kabelį ir jungtį kaip vieną suderintą sistemą, o ne kaip atskirus gaminius.

Geras maršrutas sumažina tiek šiluminį, tiek mechaninį įtempį.

Kur įmanoma:

• Laikykite kabelius atokiai nuo paviršių, kuriuose kaupiasi didelis karštis.
• Palaikykite oro srautą aplink atvirus nuolatinės srovės kabelius.
• Venkite nereikalingo grupavimo ir sandariai supakuotų kanalų.
• Saugokite laidus nuo aštrių metalinių kraštų.
• Saugokite, kad kabeliai nepatektų į vandenį ar šiukšles.
• Palaikykite jungtis, kad jų svorio neneštų laidas.
• Stenkitės, kad palaidi laidai neliestų galinio modulių paviršiaus.
• Atskirkite nuolatinės srovės laidus nuo nesusijusios šilumą{0}}gaunančios įrangos.
• Naudokite UV- ir oro sąlygoms-atsparias atramas, tinkamas projekto gyvavimo laikui.

Stogo sistemų atveju, nustatant maršrutą, taip pat turėtų būti atsižvelgiama į prieigą prie priežiūros ir gaisro gesinimo. Techniškai teisingas laidininko dydis nepadaro blogai nukreiptos grandinės patikimos.

Karščio bangos suteikia naudingą galimybę nustatyti silpnąsias vietas, nes šiluminės problemos tampa labiau matomos esant didelei apšvitai ir didelei srovei.

Patikrinimą turi atlikti kvalifikuotas personalas tipinėmis darbo sąlygomis. Naudingi patikrinimai apima:

• Jungčių, kombainerių dėžučių ir išvadų infraraudonųjų spindulių patikra
• Panašių stygų temperatūros palyginimas
• Vizualiai patikrinkite, ar kabelių apvalkalai nepakitusi, deformuotis ar įtrūkę
• Jungties įjungimo patikrinimas
• Kabelių atramų ir lenkimo spindulio patikra
• Dabartinis lygiagrečių stygų palyginimas
• Izoliacijos{0}}atsparumo bandymas, kai reikia
• Apsauginių įtaisų ir gnybtų sukimo momento patikrinimas pagal gamintojo tvarką

Vien tik absoliuti temperatūra ne visada nustato problemą. Reikia ištirti jungtį arba kabelio sekciją, kuri yra pastebimai karštesnė nei lygiaverčiai komponentai, turintys panašią srovę.

Priveržus ar pakeitus dalį, grandinė neturėtų būti tiesiog{0}}iš naujo įjungta. Inžinieriai turėtų nustatyti pagrindinę priežastį, pvz., netinkamą užspaudimą, nesuderinamą komponentą, perkrovą, pažeistą laidą arba prastą maršrutą.

Prieš patvirtindami naują dizainą-arba prieš kitą didelio karščio laikotarpį-PV inžinieriai turėtų dar kartą patikrinti:

 Maksimali vietinė temperatūra, ne tik paskelbta oro temperatūra

 Referencinės sąlygos už kabelio pralaidumo lentelės

 Temperatūros, grupavimo ir įrengimo pataisos koeficientai

 Faktinė PV grandinės projektinė srovė

 Įtampos kritimas esant numatomai laidininko temperatūrai

 Kabelių ir jungčių srovės nominalioji vertė

 Kabelio skerspjūvio-ir išorinio{1}}skersmens suderinamumas

 Presavimo įrankiai ir montavimo procedūros

 Perkrautos sekcijos prie kombainų dėžių ir keitiklių

 Šiluminės patikros rezultatai iš operacinių sistemų

 Apsaugos koordinavimo ir-gedimų dabartiniai reikalavimai

 Atitiktis projekte taikomiems standartams ir vietiniam kodeksui

Sertifikuoto H1Z2Z2-K kabelio pasirinkimas yra svarbus atskaitos taškas, tačiau sertifikavimas nepanaikina inžinerinių skaičiavimų poreikio.

Patikimas veikimas esant dideliam karščiui priklauso nuo visos sistemos: laidininko kokybės, kabelio konstrukcijos, montavimo metodo, pataisos faktorių, įtampos{0}}kritimo valdymo, jungčių suderinamumo ir montavimo darbų.

EPC rangovams ir projektų pirkėjams saugiausias būdas yra peržiūrėti šias sąlygas prieš pirkimą. Pakeisti kabelio dydį arba jungties specifikaciją projektuojant yra gana paprasta. Perkaitusių laidų keitimas po paleidimo nėra tinkamas.

SINELINKtiekia sertifikuotus saulės kabelius, suderinamas PV jungtis ir pagalbinius priedus stogo ir komunaliniams{0}}projektams. Kabelio skerspjūvis-, išorinis skersmuo, jungties suderinamumas ir konkrečių projektų-dokumentai gali būti peržiūrėti prieš pateikiant pasiūlymą ir gaminant.