Karstuma viļņi un saules kabeļa samazināšanās: kas PV inženieriem būtu vēlreiz jāpārbauda

2026. gada 10. jūlijā Ķīnas nacionālā elektroenerģijas slodze sasniedza jaunu gada rekordu — 1,518 miljardus kW. Sagaidāms, ka ilgstoša siltuma, dzesēšanas pieprasījuma un rūpnieciskās ražošanas dēļ vasaras maksimums būs vēl augstāks. Tajā pašā laikā saules enerģijas iekārtas darbojas gada skarbākajos termiskajos apstākļos-ne tikai gaisa temperatūras, bet arī uz jumtiem, kabeļu renēm un atklātām metāla virsmām uzkrātā siltuma dēļ.Ķīnas Nacionālā enerģētikas pārvalde.

PV inženieriem šis ir savlaicīgs atgādinājums: nominālais šķērsgriezums-, kas uzdrukāts uz saules enerģijas kabeļa, pats par sevi nenosaka, cik lielu strāvas stiprumu kabelis var droši izturēt.

Apkārtējās vides temperatūra, uzstādīšanas metode, kabeļu grupēšana, vadītāja temperatūra, sprieguma kritums un savienotāja kvalitāte ir jāpārbauda kopā.

Laikapstākļu dati parasti atspoguļo ēnotu gaisa temperatūru. PV kabelis, kas uzstādīts zem moduļiem, uz tumša jumta vai tuvu metāla konstrukcijai, var izjust daudz karstāku vietējo vidi.

Vienlaicīgi var darboties vairāki siltuma avoti:

• Tiešais saules starojums
• Siltums, ko atstaro vai izdala jumts
• Ierobežota gaisa plūsma zem moduļiem
• Siltumu absorbē metāla paplātes vai cauruļvadi
• Elektriskie zudumi vadītāja iekšpusē
• Siltums, kas rodas savienotājos un galos

Tas nozīmē, ka inženieriem nevajadzētu izmantot reģionālo laika prognozi kā vienīgo paredzēto temperatūru. Jāņem vērā faktiskais kabeļa maršruts.

Kabelis, kas piekārts brīvā gaisā, parasti izkliedē siltumu efektīvāk nekā tas pats kabelis, kas uzstādīts cauruļvadā vai cieši sagrupēts ar citiem noslogotiem kabeļiem. Tāpēc diviem kabeļiem ar vienādu vadītāja izmēru var būt dažādas pieļaujamās strāvas.

H1Z2Z2-K kabelis, kas ražots saskaņā ar EN 50618, ir paredzēts prasīgiem āra PV lietojumiem. Parasti tajā tiek izmantots 5. klases alvots -vara vadītājs ar šķērssaistītu-halogēnus nesaturošu izolāciju un apvalka materiāliem.

Tomēr tā temperatūras reitings dažreiz tiek pārprasts.

EN 50618-tipa kabelis parasti ir paredzēts maksimālai vadītāja temperatūrai 90 grādi normālas nepārtrauktas darbības laikā. Darbība 120 grādu leņķī ir ierobežota līdz 20 000 stundām saskaņā ar standarta nosacījumiem – tas nav parastais nepārtrauktas konstrukcijas mērķis. Reprezentatīvā ražotāja specifikācija apstiprina 90 grādu normālo robežu un ierobežoto 120 grādu nosacījumu.LAPP H1Z2Z2-K tehniskie dati

Atšķirība ir svarīga, jo:

• Apkārtējā temperatūra ir temperatūra ap kabeli.
• Vadītāja temperatūra ir temperatūra, kas sasniegta kabeļa iekšpusē.
• Strāvas-nestspēja ir strāva, kas notur vadītāju tā atļautajā temperatūrā noteiktos uzstādīšanas apstākļos.

Kabelis ar marķējumu "90 grādi " nav automātiski piemērots tā publicētās atsauces strāvas pārvadei 90 grādu apkārtējā gaisā. Ja apkārtne jau ir karsta, kabelim ir daudz mazāka spēja atbrīvot siltumu, ko rada tā pretestība.

Pašreizējās-nespējas tabulas ir balstītas uz īpašiem atsauces nosacījumiem. Tie var ietvert vienu kabeli brīvā gaisā, noteiktu apkārtējās vides temperatūru, konkrētu vadītāja temperatūru un pieņemto uzstādīšanas metodi.

Piemēram, vienā Prysmian H1Z2Z2-K 6 mm² kabeļa datu lapā ir norādīti dažādi strāvas rādītāji atkarībā no tā, vai kabelis ir brīvi uzstādīts gaisā vai uzstādīts uz virsmas. Norādītās vērtības ir balstītas uz 60 grādu apkārtējās vides temperatūru, parādot, kāpēc apstākļiem, kas atrodas aiz kapacitātes skaitļa, ir tikpat liela nozīme kā pašam skaitlim. Prysmian TECSUN H1Z2Z2-K datu lapa

Praksē pieļaujamo strāvu konceptuāli var izteikt šādi:

Korekcijas koeficientiem jābūt iegūtiem no piemērojamā elektriskā standarta, vietējā koda vai pārbaudītiem ražotāja datiem. Tos nevajadzētu novērtēt.

Inženieriem ir jāapstiprina vismaz:

Starptautiskā mērogā IEC 62548-1 aptver PV bloku projektēšanas prasības, tostarp līdzstrāvas bloku vadus un elektrisko aizsardzību. Nosakot kabeļu izmērus, arī jāievēro attiecīgie valsts noteikumi, kas izriet no tādiem standartiem kā IEC 60364 sērija. IEC 62548-1:2023

Kabeļu grupēšana ir īpaši svarīga ap kombinatoru kārbām, invertora ieejām, paplātes līkumiem un cauruļvadu sekcijām.

Ja vairāki noslogoti kabeļi ir uzstādīti tuvu viens otram, katrs kabelis silda pārējos un gaisa plūsma tiek samazināta. Pat ja lielākā daļa maršruta ir atvērta un labi vēdināta, īss pārslogots posms var kļūt par termisko sastrēgumu.

Tipiskas jomas, kurām jāpievērš uzmanība, ir:

• Vairāki stīgu kabeļi, kas sasieti ciešā saišķī
• Pozitīvie un negatīvie vadītāji saspiesti vienā kanālā
• Kabeļu teknes ir piepildītas, pārsniedzot to konstrukcijas pieņēmumu
• Blīvs vads tieši zem kombinētāja kastes
• Kabeļi atrodas tieši uz karstiem jumta materiāliem
• Satīts liekais kabelis, kas atstāts aiz moduļiem

Stingras kabeļu saites var arī radīt mehānisku spriegumu un ierobežot kustību termiskās izplešanās laikā. Kabeļi ir jāatbalsta, tos nesaspiežot, un ir jāievēro ražotāja noteiktais minimālais lieces rādiuss.

Ja tas ir praktiski iespējams, attāluma palielināšana vai ventilācijas uzlabošana var būt efektīvāka nekā vienkārši palielināt vadītāja izmēru.

Kabeļa temperatūra ietekmē vairāk nekā izolācijas kalpošanas laiku. Vara elektriskā pretestība palielinās, jo vadītājs kļūst karstāks.

Inženiertehniskajām aplēsēm vara pretestība palielinās par aptuveni 0,39% par katru 1 grādu pieaugumu virs atsauces temperatūras. Tādējādi vadītājam, kas darbojas 80 grādu leņķī, būs ievērojami lielāka pretestība nekā tam pašam vadītājam, mērot 20 grādu leņķī.

Rezultāts ir:

• Lielāks sprieguma kritums
• Lielāki I2RI^2RI2R zudumi
• Zemāka piegādātā jauda
• Papildu vadītāju apkure

PV kabeļa pretestība parasti ir norādīta 20 grādu leņķī saskaņā ar IEC 60228. IEC 60228 nosaka vadu konstrukcijas un maksimālās pretestības prasības, tostarp 5. klases elastīgos vadus, ko parasti izmanto saules kabeļos.IEC 60228:2023

Tāpēc sprieguma{0}}krituma aprēķinos jāizmanto pretestība, kas koriģēta atbilstoši paredzamajai darba temperatūrai-ne tikai kataloga vērtība 20 grādos.

Tas ir īpaši svarīgi:

• Garās stīgu ķēdes
• Centralizēti invertora izkārtojumi
• Lieli uz zemes{0}}montēti augi
• Jumta sistēmas ar netiešiem kabeļu maršrutiem
• Sistēmas, kas darbojas tuvu invertora zemākajai MPPT sprieguma robežai

PV ķēdes nav parastas, stabilas līdzstrāvas slodzes. To projektētajai strāvai jāatspoguļo maksimālā strāva, ko masīvs var radīt saskaņā ar piemērojamo projektēšanas standartu un vietējiem noteikumiem.

Aprēķinos var būt jāņem vērā:

• Moduļa īssavienojuma-strāva
• Paralēlas virknes
• Nepieciešamie drošības vai pastāvīgi{0}}pašreizējie faktori
• Bifaciāls pieaugums
• Izstarojums pārsniedz standarta testa apstākļus
• Apgriezti{0}}pašreizējais ieguldījums
• Pārstrāvas aizsardzība
• Nākotnes moduļa vai virknes konfigurācijas izmaiņas

Izplatīta kļūda ir tieši salīdzināt moduļa darba strāvu ar kabeļu kataloga vērtējumu. Tas var ignorēt gan nepieciešamo PV konstrukcijas-strāvas faktoru, gan instalācijas vides izraisīto termisko samazināšanos.

Pareizā secība ir:

• Nosakiet PV ķēdes projektēšanas strāvu.
• Nosakiet atsauces kabeļa caurlaidību.
• Izmantojiet visus nepieciešamos korekcijas koeficientus.
• Apstipriniet, ka koriģētā jauda pārsniedz paredzēto strāvu.
• Pārbaudiet sprieguma kritumu un jaudas zudumu.
• Pārbaudiet aizsardzības un savienotāja saderību.

Nepietiek tikai ar vienas pārbaudes nokārtošanu.

Pareiza izmēra kabelis nevar kompensēt sliktu savienojumu.

Savienotāja temperatūras paaugstināšanos var izraisīt:

• Nepareiza vai nepilnīga gofrēšana
• Nepareizs presēšanas instruments vai presforma
• Kabeļa šķērsgriezums{0}}ārpus savienotāja apstiprinātā diapazona
• Kabeļa ārējais diametrs nav savienojams ar blīvējumu
• Piesārņoti vai bojāti kontakti
• Savienotāji, kas nav pilnībā ieslēgti
• Sajaukšanas savienotāju komponenti no dažādiem ražotājiem
• Ūdens iekļūšana un korozija
• Pārmērīgs mehāniskais spriegums savienojuma vietā

Šie defekti palielina kontakta pretestību. Tā kā siltuma veidošanās notiek pēc P=I2RP=I^2RP=I2R, pat salīdzinoši neliels pretestības pieaugums var radīt ievērojamu lokālu apsildi, ja strāva ir liela.

NREL has documented PV balance-of-system connector failures involving overheating, softening and physical distortion, with severe cases potentially leading to open circuits, arcs or fire. NREL balance-of-system durability research

Karstuma viļņa laikā marginālajam savienojumam ir mazāks termiskais augstums. Tāpēc inženieriem jāuztver kabelis un savienotājs kā viena saskaņota sistēma, nevis kā atsevišķi izstrādājumi.

Laba maršrutēšana samazina gan termisko, gan mehānisko spriegumu.

Kur iespējams:

• Turiet kabeļus tālāk no virsmām, kas uzkrāj lielu karstumu.
• Uzturiet gaisa plūsmu ap atklātajiem līdzstrāvas kabeļiem.
• Izvairieties no nevajadzīgas grupēšanas un cieši noslēgtiem cauruļvadiem.
• Aizsargājiet kabeļus no asām metāla malām.
• Neļaujiet kabeļiem atrasties ūdenī vai gruvešos.
• Atbalstiet savienotājus, lai kabelis nenestu to svaru.
• Izvairieties no vaļīgiem kabeļiem, kas pieskaras moduļu aizmugurējai virsmai.
• Atdaliet līdzstrāvas vadus no nesaistītām siltuma{0}}iekārtām.
• Izmantojiet UV- un laikapstākļu-izturīgus balstus, kas piemēroti projekta darbības laikam.

Jumta sistēmām maršruta izstrādē jāņem vērā arī piekļuve apkopei un ugunsgrēka dzēšanai. Tehniski pareizs vadītāja izmērs nepadara slikti maršrutētu ķēdi uzticamu.

Karstuma viļņi sniedz noderīgu iespēju noteikt vājos punktus, jo siltuma problēmas kļūst redzamākas augsta izstarojuma un lielas strāvas apstākļos.

Pārbaude jāveic kvalificētam personālam reprezentatīvos darbības apstākļos. Noderīgas pārbaudes ietver:

• Savienotāju, kombinatoru kārbu un galu infrasarkanā pārbaude
• Temperatūras salīdzinājums starp līdzīgām virknēm
• Vizuāla pārbaude, vai kabeļu apvalki nav mainījušies, deformējušies vai saplaisājuši
• Savienotāja savienojuma pārbaude
• Kabeļu balstu un lieces rādiusa pārbaude
• Pašreizējais paralēlo virkņu salīdzinājums
• Izolācijas{0}}pretestības pārbaude, ja nepieciešams
• Aizsargierīču un spaiļu griezes momenta pārbaude saskaņā ar ražotāja procedūru

Tikai absolūtā temperatūra ne vienmēr identificē problēmu. Savienotājs vai kabeļa daļa, kas ir ievērojami karstāka nekā līdzvērtīgi komponenti ar līdzīgu strāvu, ir jāizmeklē.

Ķēdei nevajadzētu vienkārši{0}}pieslēgt strāvu pēc daļas pievilkšanas vai nomaiņas. Inženieriem ir jāidentificē pamatcēlonis, piemēram, nepareiza gofrēšana, nesaderīga sastāvdaļa, pārslodze, bojāts vadītājs vai slikta maršrutēšana.

Pirms jauna dizaina apstiprināšanas-vai pirms nākamā ārkārtēja karstuma perioda-PV inženieriem vēlreiz jāpārbauda:

 Maksimālā vietējā temperatūra, ne tikai publicētā laikapstākļu temperatūra

 Atsauces nosacījumi aiz kabeļa caurlaidības tabulas

 Temperatūras, grupēšanas un uzstādīšanas korekcijas koeficienti

 Faktiskā PV ķēdes projektētā strāva

 Sprieguma kritums pie paredzamās vadītāja temperatūras

 Kabeļu un savienotāju strāvas nominālie rādītāji

 Saderība ar kabeļa -šķērsgriezumu un ārējo{1}}diametru

 Gofrēšanas instrumenti un uzstādīšanas procedūras

 Pārslogoti posmi pie kombaini kastēm un invertoriem

 Termiskās pārbaudes rezultāti no operētājsistēmām

 Aizsardzības koordinācija un kļūmju{0}}pašreizējās prasības

 Atbilstība projektā piemērojamajiem standartiem un vietējam kodeksam

Svarīgs sākumpunkts ir sertificēta H1Z2Z2-K kabeļa izvēle, taču sertifikācija neatceļ nepieciešamību pēc inženiertehniskiem aprēķiniem.

Uzticama veiktspēja ekstremāla karstuma laikā ir atkarīga no visas sistēmas: vadītāja kvalitātes, kabeļa konstrukcijas, uzstādīšanas metodes, korekcijas koeficientiem, sprieguma{0}}krituma kontroles, savienotāju saderības un uzstādīšanas darba.

EEL darbuzņēmējiem un projektu pircējiem drošākā pieeja ir pārskatīt šos nosacījumus pirms iepirkuma. Kabeļa izmēra vai savienotāja specifikācijas maiņa projektēšanas laikā ir salīdzinoši vienkārša. Pārkarsušo vadu nomaiņa pēc nodošanas ekspluatācijā nav.

SINELINKpiegādā sertificētus saules kabeļus, saderīgus PV savienotājus un atbalsta piederumus jumta un komunālajiem{0}}projektiem. Kabeļa šķērsgriezums-, ārējais diametrs, savienotāja savietojamība un projekta-specifiskā dokumentācija var tikt pārskatīta pirms piedāvājuma un izgatavošanas.