太陽(yáng)能技術(shù)將成為未來的綠色能源技術(shù)之一,太陽(yáng)能或光伏(PV)在中國(guó)應(yīng)用日漸廣泛,除政府支持的光伏發(fā)電廠發(fā)展迅速之外,私人投資者也正積極建廠,計(jì)劃投產(chǎn)在全球銷售的太陽(yáng)能組件。
產(chǎn)品型號(hào):光伏電纜
導(dǎo)體截面:光伏電纜
許多國(guó)家仍處于學(xué)習(xí)階段。毫無疑問,為了獲取最佳利潤(rùn),業(yè)內(nèi)企業(yè),都需要向那些已在太陽(yáng)能應(yīng)用方面具有多年經(jīng)驗(yàn)的國(guó)家和公司學(xué)習(xí)。
建造經(jīng)濟(jì)高效的盈利性的光伏發(fā)電廠,代表了所有太陽(yáng)能制造商最重要的目標(biāo)和核心競(jìng)爭(zhēng)力。事實(shí)上,盈利能力不僅僅取決于太陽(yáng)能組件自身的效率或高性能,也離不開一系列表面看來與組件無直接關(guān)系的部件。但所有這些部件(如電纜、連接器、接線盒)應(yīng)依據(jù)招標(biāo)人的長(zhǎng)期投資目標(biāo)進(jìn)行選擇。所選部件的高質(zhì)量可以避免因高昂的維修和維護(hù)費(fèi)用而導(dǎo)致太陽(yáng)能系統(tǒng)無法盈利。
例如,人們通常不會(huì)將連接光伏組件和逆變器的布線系統(tǒng)視為關(guān)鍵部件,
但是,如果未能采用太陽(yáng)能應(yīng)用的專用電纜,將會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的使用壽命。
實(shí)際上,太陽(yáng)能系統(tǒng)常常會(huì)在惡劣環(huán)境條件下使用,如高溫和紫外線輻射。在歐洲,晴天時(shí)將導(dǎo)致太陽(yáng)能系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)溫度高達(dá)100°C。至此,我們可采用的各種材料有PVC、橡膠、TPE和高質(zhì)量交叉鏈接材料,但遺憾的是,額定溫度為90°C的橡膠電纜,還有即便是額定溫度為70°C的PVC電纜也常常在戶外使用,顯然,這將大大影響系統(tǒng)的使用壽命。
HUBER+SUHNER太陽(yáng)能電纜的生產(chǎn)已有20多年的歷史。歐洲采用此類電纜的太陽(yáng)能設(shè)備也已使用了20余年,而且至今仍然處于很好的工作狀態(tài)。
環(huán)境應(yīng)力
就光伏應(yīng)用而言,戶外使用的材料應(yīng)根據(jù)紫外線、臭氧、劇烈溫度變化和化學(xué)侵蝕情況而定。在該種環(huán)境應(yīng)力下使用低檔材料,將導(dǎo)致電纜護(hù)套易碎,甚至?xí)纸怆娎|絕緣層。所有這些情況都會(huì)直接增加電纜系統(tǒng)損失,同時(shí)發(fā)生電纜短路的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增大,從中長(zhǎng)期看,發(fā)生火災(zāi)或人員傷害的可能性也更高。
HUBER+SUHNER RADOX®太陽(yáng)能電纜是一種電子束交叉鏈接電纜,額定溫度為120°C,在所屬設(shè)備中可抵御惡劣氣候環(huán)境和經(jīng)受機(jī)械沖擊。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC216,RADOX®太陽(yáng)能電纜,在戶外環(huán)境下,其使用壽命是橡膠電纜的8倍,是PVC電纜的32倍。這些電纜和部件不僅具有最佳的耐風(fēng)雨性、耐紫外線和臭氧侵蝕性,而且能承受更大范圍的的溫度變化(例如:從–40°C至125°C)。
為應(yīng)對(duì)高溫導(dǎo)致的潛在危險(xiǎn),制造商傾向于使用雙層絕緣橡膠護(hù)套電纜(例如:H07 RNF)。但此類電纜的標(biāo)準(zhǔn)版本僅允許用于最高工作溫度為60°C的環(huán)境下。而在歐洲,屋頂上即可測(cè)得出的溫度值卻高達(dá)100°C。
RADOX®太陽(yáng)能電纜的額定溫度為120°C(可使用20000小時(shí))。這一額定值相當(dāng)于在90°C的持續(xù)溫度條件下可使用18年;而當(dāng)溫度低于90°C時(shí),其使用壽命更長(zhǎng)。通常,要求太陽(yáng)能設(shè)備的使用壽命應(yīng)達(dá)到20至30年以上。
基于上述種種原因,在太陽(yáng)能系統(tǒng)中使用專用太陽(yáng)能電纜和部件是非常有必要的。
抗機(jī)械載荷
實(shí)際上,在安裝和維護(hù)期間,電纜可在屋頂結(jié)構(gòu)的銳邊上布線,同時(shí)電纜須承受壓力、彎折、張力、交叉拉伸載荷及強(qiáng)力沖擊。如果電纜護(hù)套強(qiáng)度不夠,則電纜絕緣層將會(huì)受到嚴(yán)重?fù)p壞,從而影響整個(gè)電纜的使用壽命,或者導(dǎo)致短路、火災(zāi)和人員傷害危險(xiǎn)等問題的出現(xiàn)。
經(jīng)輻射交叉鏈接的材料,具備較高的機(jī)械強(qiáng)度。交叉鏈接工藝改變了聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu),可熔性熱塑材料轉(zhuǎn)換為非可熔性彈性體材料,交叉鏈接輻射顯著改善了電纜絕緣材料的熱學(xué)特性、機(jī)械特性和化學(xué)特性。
作為全球最大的太陽(yáng)能市場(chǎng),德國(guó)已遇到所有與電纜選擇相關(guān)的問題。如今在德國(guó),50%以上的設(shè)備都采用專用于太陽(yáng)能應(yīng)用的HUBER+SUHNER RADOX®電纜。
RADOX®:外觀質(zhì)量
RADOX電纜:
· 完美的纜芯同心度
· 護(hù)套厚度均勻
· 直徑較小 · 纜芯分布不同心
· 電纜直徑較大(比RADOX電纜直徑大40%)
· 護(hù)套厚度不均(造成電纜表面缺陷)
主要性能
電性能
1. 直流電阻
成品電纜20℃時(shí)導(dǎo)電線芯直流電阻不大于5.09Ω/km。
2 浸水電壓試驗(yàn)
成品電纜(20m)在(20±5)℃水中浸入時(shí)間1h后經(jīng)5min電壓試驗(yàn)(交流6.5kV或直流15kV)不擊穿。
3 長(zhǎng)期耐直流電壓
樣品長(zhǎng)5m,放入(85±2)℃的含3%氯化鈉(NaCl)的蒸餾水中(240±2)h,兩端露出水面30cm。線芯與水間加直流0.9kV電壓(導(dǎo)電線芯接正極,水接負(fù)極)。取出試樣后進(jìn)行浸水電壓試驗(yàn),試驗(yàn)電壓為交流1kV,要求不擊穿。
4 絕緣電阻
成品電纜20℃時(shí)絕緣電阻不小于1014Ω·cm,
成品電纜90℃時(shí)絕緣電阻不小于1011Ω·cm。
5 護(hù)套表面電阻
成品電纜護(hù)套表面電阻應(yīng)不小于109Ω。
性能試驗(yàn)
1. 高溫壓力試驗(yàn)(GB/T 2951.31-2008)
溫度(140±3)℃,時(shí)間240min, k=0.6,壓痕深度不超過絕緣與護(hù)套總厚度的50%。并進(jìn)行AC6.5kV、5min電壓試驗(yàn),要求不擊穿。
2 濕熱試驗(yàn)
樣品在溫度90℃、相對(duì)濕度85%的環(huán)境下放置1000h,冷卻至室溫后與試驗(yàn)前相比,抗拉強(qiáng)度變化率≤-30%,斷裂伸長(zhǎng)率的變化率≤-30%。
3 耐酸堿溶液試驗(yàn)(GB/T 2951.21-2008)
兩組樣品分別浸于濃度為45g/L的草酸溶液和濃度為40g/L的氫氧化鈉溶液中,溫度為23℃,時(shí)間168h,與浸溶液前相比,抗拉強(qiáng)度變化率≤±30%,斷裂伸長(zhǎng)率≥100%。
4 相容性試驗(yàn)
電纜整體經(jīng)7×24h,(135±2)℃老化后,絕緣老化前后抗拉強(qiáng)度變化率≤±30%,斷裂伸長(zhǎng)率變化率≤±30%;護(hù)套老化前后抗拉強(qiáng)度變化率≤-30%,斷裂伸長(zhǎng)率變化率≤±30%。
5 低溫沖擊試驗(yàn)(GB/T 2951.14-2008中的8.5)
冷卻溫度-40℃,時(shí)間16h,落錘質(zhì)量1000g,撞擊塊質(zhì)量200g,下落高度100mm,表面不應(yīng)有目力可見裂紋。
6 低溫彎曲試驗(yàn)(GB/T 2951.14-2008中的8.2)
冷卻溫度(-40±2)℃,時(shí)間16h,試棒直徑為電纜外徑的4~5倍,繞3~4圈,試驗(yàn)后護(hù)套表面不應(yīng)有目力可見裂紋。
7 耐臭氧試驗(yàn)
試樣長(zhǎng)度20cm,干燥器皿內(nèi)放置16h。彎曲試驗(yàn)所用試棒直徑為電纜外徑的(2±0.1)倍,試驗(yàn)箱:溫度(40±2)℃,相對(duì)濕度(55±5)%,臭氧濃度(200±50)×10-6%,空氣流量:0.2~0.5倍試驗(yàn)箱容積/min。樣品放置試驗(yàn)箱72h,試驗(yàn)后護(hù)套表面不應(yīng)有目力可見裂紋。
8 耐氣候性/紫外線試驗(yàn)
每個(gè)周期:灑水18min,氙燈干燥102min,溫度(65±3)℃,相對(duì)濕度65%,波長(zhǎng)300~400nm條件下的最小功率:(60±2)W/m2。持續(xù)720h后進(jìn)行室溫下彎曲試驗(yàn)。試棒直徑為電纜外徑的4~5倍,試驗(yàn)后護(hù)套表面不應(yīng)有目力可見裂紋。
9 動(dòng)態(tài)穿透試驗(yàn)
室溫條件下,切割速度1N/s,切割試驗(yàn)數(shù):4次,每次繼續(xù)試驗(yàn)樣品須向前挪動(dòng)25mm,并順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°后進(jìn)行。記錄彈簧鋼針與銅線接觸瞬間的穿透力F,所得均值≥150·Dn1/2 N(4mm2截面Dn=2.5mm)
10 耐凹痕
取3段樣品,每段樣品上相隔25mm,并旋轉(zhuǎn)90°處共制作4個(gè)凹痕,凹痕深度0.05mm且與銅導(dǎo)線相互垂直。3段樣品分別置于-15℃、室溫、+85℃試驗(yàn)箱內(nèi)3h,然后在各自相應(yīng)的試驗(yàn)箱內(nèi)卷繞于芯軸上,芯軸直徑為(3±0.3)倍電纜最小外徑。每個(gè)樣品至少一個(gè)刻痕位于外側(cè)。進(jìn)行AC0.3kV浸水電壓試驗(yàn)不擊穿。
11 護(hù)套熱收縮試驗(yàn)(GB/T 2951.13-2008中的11)
樣品切取長(zhǎng)度L1=300mm,在120℃烘箱內(nèi)放置1h后取出至室溫冷卻,重復(fù)5次這樣的冷熱循環(huán),最后冷卻至室溫,要求樣品熱收縮率≤2%。
12 垂直燃燒試驗(yàn)
成品電纜在(60±2)℃放置4h后,進(jìn)行GB/T 18380.12-2008規(guī)定的垂直燃燒試驗(yàn)。
13 鹵素含量試驗(yàn)
PH及導(dǎo)電率
樣品置放:16h,溫度(21~25)℃,濕度(45~55)%。試樣二個(gè),各(1000±5)mg,碎至0.1mg以下的微粒。空氣流量(0.0157·D2)l·h-1±10%,燃燒舟與燒爐加熱有效區(qū)邊緣之間距≥300mm,燃燒舟處的溫度須≥935℃,離燃燒舟300m處(順空氣流動(dòng)方向)溫度須≥900℃。
試驗(yàn)樣品所產(chǎn)生氣體通過含有450ml(PH值6.5±1.0;導(dǎo)電率≤0.5μS/mm)蒸餾水的氣體洗瓶收集,試驗(yàn)周期:30min。要求:PH≥4.3;導(dǎo)電率≤10μS/mm。
重要元素的含量
Cl及Br含量
樣品置放:16h,溫度(21~25)℃,濕度(45~55)%。試樣二個(gè),各(500~1000)mg,碎至0.1mg。
空氣流量(0.0157·D2)l·h-1±10%,樣品被均勻加熱40min至(800±10)℃,并保持20min。
試驗(yàn)樣品所產(chǎn)生氣體通過含有220ml/個(gè) 0.1M氫氧化鈉溶液的氣體洗瓶吸取;將兩個(gè)氣體洗瓶的液體注入量瓶,同時(shí)應(yīng)用蒸餾水清洗氣體洗瓶及其附件并注入量瓶加至1000ml,冷卻至室溫后,用吸管將200ml被測(cè)溶液滴入量瓶中,加入濃硝酸4ml,20ml 0.1M硝酸銀,3ml硝基苯,然后攪拌至白色絮狀物沉積;加入40%硫酸銨水溶液及幾滴硝酸溶液予以完全混合,用磁性攪拌器攪拌,加入硫氫酸銨滴定溶液。
要求:兩個(gè)樣品測(cè)試值的均值:HCL≤0.5%;HBr≤0.5%;
每個(gè)樣品測(cè)試值≤兩個(gè)樣品測(cè)試值的均值±10%。
F含量
25~30mg樣品材料放入1L氧氣容器中,滴2~3滴烷醇,加入5ml 0.5M氫氧化鈉溶液。使樣塊燃盡,將殘留物通過輕微的沖洗倒入50ml的量杯中。
將5ml緩沖液混合于樣品溶液及沖洗液中,并達(dá)到標(biāo)線。繪制校準(zhǔn)曲線,側(cè)得樣品溶液的氟濃度,通過計(jì)算獲得樣品中的氟百分比含量。
要求:≤0.1%。
14 絕緣、護(hù)套材料機(jī)械性能
老化前絕緣抗拉強(qiáng)度≥6.5N/mm2,斷裂伸長(zhǎng)率≥125%,護(hù)套抗拉強(qiáng)度≥8.0N/mm2,斷裂伸長(zhǎng)率≥125%。
經(jīng)(150±2)℃、7×24h老化后,絕緣及護(hù)套老化前后抗拉強(qiáng)度變化率≤-30%,絕緣及護(hù)套老化前后斷裂伸長(zhǎng)率變化率≤-30%。
15 熱延伸試驗(yàn)
20N/cm2負(fù)重下,樣品經(jīng)(200±3)℃、15min的熱延伸試驗(yàn)后,絕緣及護(hù)套伸長(zhǎng)率的中間值應(yīng)不大于100%,試件從烘箱內(nèi)取出冷卻后標(biāo)記線間距離的增加量的中間值對(duì)試件放入烘箱前該距離的百分比應(yīng)不大于25%。
16 熱壽命
根據(jù)EN 60216-1、EN60216-2阿列紐斯曲線進(jìn)行,溫度指數(shù)為120℃。時(shí)間5000h。絕緣及護(hù)套斷裂伸長(zhǎng)率保留率:≥50%。之后進(jìn)行室溫下彎曲試驗(yàn)。試棒直徑為電纜外徑的2倍,試驗(yàn)后護(hù)套表面不應(yīng)有目力可見裂紋。要求壽命:25年。
電纜的選型
在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中低壓直流輸送部分使用的電纜,因?yàn)槭褂铆h(huán)境和技術(shù)要求不同,對(duì)不同部件的連接有不同的要求,總體要考慮的因素有:電纜的絕緣性能、耐熱阻燃性能、搞老化性能及線徑規(guī)格等。具體要求如下:
1、太陽(yáng)能電池組件與組件之間的連接電纜,一般使用組件接線盒附帶的連接電纜直接連接,長(zhǎng)度不夠時(shí)還可以使用專用延長(zhǎng)電纜。依據(jù)組件功率大小的不同,該類連接電纜有截面積為2.5m㎡、4.0m㎡、6.0m㎡等三種規(guī)格。這類連接電纜使用雙層絕緣外皮,具有優(yōu)越的防紫外線、水、臭氧、酸、鹽的侵蝕能力,優(yōu)越的全天候能力和耐磨損能力。
2、蓄電池與逆變器之間的連接電纜,要求使用通過UL測(cè)試的多股軟線,盡量就近連接。選擇短而粗的電纜可使系統(tǒng)減小損耗,提高效率,增強(qiáng)可靠性。
3、電池方陣與控制器或直流接線箱之間的連接電纜,也要求使用通過UL測(cè)試的多股軟線,截面積規(guī)格根據(jù)方陣輸出最大電流而定。
名部位直流電纜截面積依據(jù)下列原則確定: 太陽(yáng)能電池組件與組件之間的連接電纜、蓄電池與蓄電池之間的連接電纜、交流負(fù)載的連接電纜,一般選取的電纜額定電流為各電纜中最大連續(xù)工作電流的1.25倍;太陽(yáng)能電池方陣與方陣之間的連接電纜、蓄電池(組)與逆變器之間的連接電纜,一般選取的電纜額定電流為各電纜中最大連續(xù)工作電流的1.5倍。