Toplotni talasi i smanjenje snage solarnog kabla: Šta bi PV inženjeri trebali ponovo da provere

Dana 10. jula 2026. kinesko nacionalno opterećenje električnom energijom dostiglo je novi godišnji rekord od 1,518 milijardi kW. Očekuje se da će kontinuirana potražnja za toplinom, hlađenjem i industrijskom proizvodnjom još više pomjeriti ljetni vrhunac. Istovremeno, solarne instalacije rade u nekim od najtežih termičkih uslova u godini-ne samo zbog temperature zraka, već i zbog topline akumulirane na krovovima, nosačima kablova i izloženim metalnim površinama.Kineska nacionalna uprava za energiju.

Za PV inženjere, ovo je pravovremeni podsjetnik: nazivni poprečni-presjek odštampan na solarnom kablu sam po sebi ne određuje koliku struju kabl može bezbedno da nosi.

Temperatura okoline, način instalacije, grupisanje kablova, temperatura provodnika, pad napona i kvalitet konektora, sve to treba da se proveri zajedno.

Vremenski podaci obično predstavljaju zasjenjenu temperaturu zraka. PV kabel instaliran ispod modula, na tamnom krovu ili blizu metalne konstrukcije može doživjeti mnogo toplije lokalno okruženje.

Nekoliko izvora topline može djelovati istovremeno:

• Direktno sunčevo zračenje
• Toplina koju reflektuje ili emituje krov
• Ograničeni protok vazduha ispod modula
• Toplota koju apsorbuju metalne posude ili vodovi
• Električni gubici unutar provodnika
• Toplina koja se stvara na konektorima i priključcima

To znači da inženjeri ne bi trebali koristiti regionalnu vremensku prognozu kao jedinu projektnu temperaturu. Mora se uzeti u obzir stvarna trasa kabla.

Kabl koji je okačen u slobodnom vazduhu obično će efikasnije odašiljati toplotu od istog kabla koji je instaliran unutar cevi ili čvrsto grupisan sa drugim kablovima koji su napunjeni. Stoga dva kabla sa istom veličinom provodnika mogu imati različite dozvoljene struje.

H1Z2Z2-K kabl proizveden u skladu sa EN 50618 je dizajniran za zahtjevne vanjske PV aplikacije. Obično koristi kalajisani-bakarni provodnik klase 5 sa poprečno-povezanim, bez halogena izolacijom i materijalima omotača.

Međutim, njegova temperaturna ocjena se ponekad pogrešno razumije.

Kabl tipa EN 50618- je generalno dizajniran za maksimalnu temperaturu provodnika od 90 stepeni tokom normalnog kontinuiranog rada. Rad na 120 stepeni je ograničen na ukupno 20.000 sati pod uslovima definisanim standardom - to nije normalan kontinuirani cilj dizajna. Specifikacija reprezentativnog proizvođača potvrđuje normalno ograničenje od 90 stepeni i ograničeno stanje od 120 stepeni.LAPP H1Z2Z2-K tehnički podaci

Razlika je bitna jer:

• Temperatura okoline je temperatura oko kabla.
• Temperatura provodnika je temperatura postignuta unutar kabla.
• Strujni{0}}nosivi kapacitet je struja koja održava provodnik unutar dozvoljene temperature pod definisanim uslovima instalacije.

Kabl sa oznakom "90 stepeni" nije automatski pogodan za nošenje objavljene referentne struje u ambijentalnom vazduhu od 90 stepeni. Ako je okolina već vruća, kabel ima mnogo manji kapacitet za oslobađanje topline koju stvara vlastiti otpor.

Trenutne-tabele nosivosti su zasnovane na specifičnim referentnim uvjetima. To može uključivati ​​jedan kabel u slobodnom zraku, definiranu temperaturu okoline, određenu temperaturu provodnika i pretpostavljeni način instalacije.

Na primjer, jedan Prysmian H1Z2Z2-K 6 mm² tehnički list kabela daje različite ocjene struje u zavisnosti od toga da li je kabel slobodno instaliran u zraku ili na površini. Navedene vrijednosti su zasnovane na temperaturi okoline od 60 stepeni, pokazujući zašto su uslovi iza broja kapaciteta jednako važni kao i sam broj. Prysmian TECSUN H1Z2Z2-K tablica sa podacima

U praksi se dozvoljena struja može konceptualno izraziti kao:

Korekcioni faktori moraju dolaziti iz primjenjivog električnog standarda, lokalnog koda ili provjerenih podataka proizvođača. Ne treba ih procjenjivati.

Inženjeri bi trebali potvrditi barem sljedeće:

Na međunarodnom nivou, IEC 62548-1 pokriva zahtjeve za dizajn PV polja, uključujući ožičenje DC niza i električnu zaštitu. Dimenzioniranje kablova takođe treba da prati relevantna nacionalna pravila izvedena iz standarda kao što je serija IEC 60364. IEC 62548-1:2023

Grupisanje kablova je posebno važno oko kombinatorskih kutija, ulaza invertera, krivina nosača i sekcija vodova.

Kada je nekoliko napunjenih kablova postavljeno blizu jedan, svaki kabl zagreva ostale i protok vazduha je smanjen. Čak i ako je veći dio rute otvoren i dobro prozračen, kratka zakrčena dionica može postati termalno usko grlo.

Tipične oblasti koje zahtijevaju pažnju uključuju:

• Višestruki kablovi vezani u čvrsti snop
• Pozitivni i negativni provodnici zbijeni u jedan vod
• Nosači kablova ispunjeni izvan okvira njihove projektne pretpostavke
• Gusto ožičenje odmah ispod kutije za kombinovanje
• Kablovi položeni direktno na vruće krovne materijale
• Namotani višak kabla koji je ostao iza modula

Čvrste vezice za kablove takođe mogu stvoriti mehaničko naprezanje i ograničiti kretanje tokom termičkog širenja. Kablovi treba da budu poduprti bez prignječenja, a mora se poštovati minimalni radijus savijanja proizvođača.

Tamo gdje je praktično, povećanje razmaka ili poboljšanje ventilacije može biti efikasnije od jednostavnog povećanja veličine provodnika.

Temperatura kabla utiče više od trajanja izolacije. Električni otpor bakra raste kako provodnik postaje topliji.

Za inženjerske procjene, otpor bakra se povećava za približno 0,39% za svaki 1 stepen povećanja iznad referentne temperature. Provodnik koji radi na 80 stepeni će stoga imati znatno veći otpor nego isti provodnik izmeren na 20 stepeni.

Rezultat je:

• Veći pad napona
• Veći gubici I2RI^2RI2R
• Niža isporučena snaga
• Dodatno grijanje provodnika

Otpor PV kabla je normalno specificiran na 20 stepeni prema IEC 60228. IEC 60228 definiše konstrukciju provodnika i zahteve za maksimalnu otpornost, uključujući fleksibilne provodnike klase 5 koji se obično koriste u solarnim kablovima.IEC 60228:2023

Izračun{0}}pada napona bi stoga trebao koristiti otpor korigiran na očekivanu radnu temperaturu-a ne samo katalošku vrijednost na 20 stepeni.

Ovo je posebno važno za:

• Kola dugih žica
• Centralizirani inverterski rasporedi
• Velike biljke{0}}za postavljanje na zemlju
• Krovni sistemi sa indirektnim kablovskim kanalima
• Sistemi koji rade blizu donje granice MPPT napona pretvarača

PV kola nisu obična, stabilna istosmjerna opterećenja. Njihova projektna struja mora odražavati maksimalnu struju koju niz može proizvesti prema primjenjivom standardu dizajna i lokalnim propisima.

Izračun će možda morati uzeti u obzir:

• Struja kratkog{0}}modula
• Paralelne žice
• Potrebni faktori sigurnosti ili kontinuirane{0}}tekuće
• Bifacijalni dobitak
• Ozračenost iznad standardnih uslova ispitivanja
• Obrnuti-trenutni doprinos
• Zaštita od prekomjerne struje
• Buduće promjene konfiguracije modula ili nizova

Uobičajena greška je da se uporedi radna struja modula direktno sa ocjenom iz kataloga kablova. To može zanemariti i potrebni faktor struje fotonaponskog dizajna-i smanjenje temperature uzrokovano okruženjem instalacije.

Ispravan redosled je:

• Odredite struju projektirane PV kola.
• Odredite referentni kapacitet kabla.
• Primijenite sve potrebne faktore korekcije.
• Potvrdite da korigovani kapacitet premašuje projektovanu struju.
• Provjerite pad napona i gubitak snage.
• Provjerite zaštitu i kompatibilnost konektora.

Prolazak samo jedne od ovih provjera nije dovoljan.

Kabl ispravne veličine ne može kompenzirati lošu vezu.

Porast temperature konektora može biti uzrokovan:

• Neispravno ili nepotpuno presovanje
• Pogrešan alat za presovanje ili matrica
• Poprečni{0}}presjek kabla je izvan odobrenog opsega konektora
• Spoljni prečnik kabla nije kompatibilan sa zaptivkom
• Kontaminirani ili oštećeni kontakti
• Konektori koji nisu u potpunosti uključeni
• Mešanje komponenti konektora različitih proizvođača
• Ulazak vode i korozija
• Prekomjerna mehanička napetost na spoju

Ovi nedostaci povećavaju otpornost na kontakt. Budući da proizvodnja topline slijedi P=I2RP=I^2RP=I2R, čak i relativno malo povećanje otpora može stvoriti značajno lokalno grijanje kada je struja visoka.

NREL je dokumentirao PV balans--kvarova sistemskih konektora koji uključuju pregrijavanje, omekšavanje i fizičko izobličenje, sa teškim slučajevima koji potencijalno mogu dovesti do otvorenih kola, luka ili požara. NREL ravnoteža-od-istraživanja trajnosti sistema

Tokom toplotnog talasa, marginalna veza ima manje toplotnog prostora. Inženjeri bi stoga trebali tretirati kabel i konektor kao jedan usklađeni sistem, a ne kao zasebne proizvode.

Dobro glodanje smanjuje i termičko i mehaničko opterećenje.

Gdje je moguće:

• Držite kablove dalje od površina koje akumuliraju ekstremnu toplotu.
• Održavajte protok zraka oko izloženih DC kablova.
• Izbjegavajte nepotrebno grupisanje i čvrsto zbijene vodove.
• Zaštitite kablove od oštrih metalnih ivica.
• Spriječite da kablovi ostanu u vodi ili krhotinama.
• Podržite konektore tako da se njihova težina ne nosi kablom.
• Izbjegavajte da labavi kablovi dodiruju zadnju površinu modula.
• Odvojite DC ožičenje od nepovezane opreme za{0}}proizvodnju topline.
• Koristite podloge otporne na UV- i vremenske{1}} vremenske uvjete prikladne za životni vijek projekta.

Za krovne sisteme, usmjeravanje također treba uzeti u obzir pristup radi održavanja i gašenja požara. Tehnički ispravna veličina vodiča ne čini loše vođeno kolo pouzdanim.

Toplotni talasi pružaju korisnu priliku da se identifikuju slabe tačke jer termalni problemi postaju vidljiviji pod visokim zračenjem i visokom strujom.

Inspekciju treba da obavlja kvalifikovano osoblje u reprezentativnim uslovima rada. Korisne provjere uključuju:

• Infracrvena kontrola konektora, kombinatora i završetaka
• Poređenje temperature između sličnih žica
• Vizuelni pregled zbog promjene boje, deformacije ili napuklih omotača kabela
• Provjera uključenosti konektora
• Pregled nosača kablova i radijusa savijanja
• Trenutna usporedba između paralelnih žica
• Ispitivanje{0}otpornosti izolacije kada je potrebno
• Ispitivanje zaštitnih uređaja i obrtnog momenta stezaljki prema proceduri proizvođača

Sama apsolutna temperatura ne može uvijek identificirati problem. Konektor ili dio kabela koji je primjetno topliji od ekvivalentnih komponenti koje imaju sličnu struju zaslužuju istragu.

Kolo ne treba jednostavno ponovo{0}}napajati nakon zatezanja ili zamjene dijela. Inženjeri bi trebali identificirati osnovni uzrok, kao što je neispravan krimp, nekompatibilna komponenta, preopterećenje, oštećen provodnik ili loše usmjeravanje.

Prije odobravanja novog dizajna-ili prije sljedećeg perioda ekstremnih vrućina-PV inženjeri bi trebali ponovo provjeriti:

 Maksimalna lokalna temperatura, ne samo objavljena vremenska temperatura

 Referentni uslovi iza tabele kapaciteta kablova

 Temperatura, grupisanje i korekcijski faktori instalacije

 Stvarna projektna struja PV kola

 Pad napona na očekivanoj temperaturi vodiča

 Struja kablova i konektora

 Kompatibilnost poprečnog presjeka-kabla i vanjskog{1}}premjera

 Alati za presovanje i postupci ugradnje

 Zagušene sekcije u blizini kombinatora i invertera

 Termička inspekcija je rezultat operativnih sistema

 Koordinacija zaštite i{0}}trenutni zahtjevi

 Usklađenost sa važećim standardima projekta i lokalnim kodeksom

Odabir certificiranog H1Z2Z2-K kabela je važna polazna tačka, ali sertifikacija ne eliminiše potrebu za inženjerskim proračunima.

Pouzdane performanse tokom ekstremnih vrućina zavise od kompletnog sistema: kvaliteta provodnika, konstrukcije kabla, načina ugradnje, faktora korekcije, kontrole pada napona{0}}, kompatibilnosti konektora i izrade instalacije.

Za EPC izvođače i kupce projekata, najsigurniji pristup je da preispitaju ove uslove prije nabavke. Promjena veličine kabla ili specifikacije konektora tokom dizajna je relativno jednostavna. Zamjena pregrijanog ožičenja nakon puštanja u rad nije.

SINELINKisporučuje certificirane solarne kablove, kompatibilne PV konektore i prateću dodatnu opremu za krovne i komunalne{0}} projekte. Poprečni-presjek kabla, vanjski prečnik, kompatibilnost konektora i projektna{3}}dokumentacija mogu se pregledati prije ponude i proizvodnje.