Toplinski valovi i smanjenje snage solarnog kabela: Što bi PV inženjeri trebali ponovno provjeriti

Dana 10. srpnja 2026. kinesko nacionalno električno opterećenje doseglo je novi godišnji rekord od 1,518 milijardi kW. Očekuje se da će trajna toplina, potražnja za hlađenjem i industrijska proizvodnja pogurati ljetni vrhunac još više. U isto vrijeme, solarne instalacije rade pod nekim od najtežih toplinskih uvjeta u godini-ne samo zbog temperature zraka, već i zbog topline nakupljene na krovovima, kabelskim policama i izloženim metalnim površinama.Kineska nacionalna uprava za energiju.

Za PV inženjere, ovo je pravovremeni podsjetnik: nazivni poprečni-presjek otisnut na solarnom kabelu sam po sebi ne određuje koliko struje kabel može sigurno prenijeti.

Temperatura okoline, način postavljanja, grupiranje kabela, temperatura vodiča, pad napona i kvaliteta konektora moraju se provjeriti zajedno.

Podaci o vremenu obično predstavljaju osjenčanu temperaturu zraka. PV kabel instaliran ispod modula, na tamnom krovu ili u blizini metalne konstrukcije može iskusiti mnogo toplije lokalno okruženje.

Nekoliko izvora topline može djelovati istovremeno:

• Izravno sunčevo zračenje
• Toplina koju reflektira ili emitira krov
• Ograničen protok zraka ispod modula
• Toplina koju apsorbiraju metalne posude ili vodovi
• Električni gubici unutar vodiča
• Toplina koja se stvara na konektorima i završecima

To znači da inženjeri ne bi trebali koristiti regionalnu vremensku prognozu kao jedinu projektiranu temperaturu. Mora se uzeti u obzir stvarna ruta kabela.

Kabel koji visi u slobodnom zraku obično će učinkovitije raspršivati ​​toplinu od istog kabela instaliranog unutar cijevi ili tijesno grupiranog s drugim opterećenim kabelima. Dva kabela s istom veličinom vodiča stoga mogu imati različite dopuštene struje.

H1Z2Z2-K kabel proizveden u skladu s EN 50618 dizajniran je za zahtjevne vanjske PV primjene. Obično koristi pokositreni-bakreni vodič klase 5 s umreženom-materijalom izolacije i plašta bez halogena.

Međutim, njegova se temperaturna ocjena ponekad pogrešno shvaća.

Kabel tipa EN 50618- općenito je dizajniran za maksimalnu temperaturu vodiča od 90 stupnjeva tijekom normalnog neprekidnog rada. Rad na 120 stupnjeva ograničen je na ukupno 20 000 sati pod uvjetima definiranim standardom - to nije normalni kontinuirani projektirani cilj. Reprezentativna specifikacija proizvođača potvrđuje normalnu granicu od 90 stupnjeva i ograničeni uvjet od 120 stupnjeva.LAPP H1Z2Z2-K tehnički podaci

Razlika je važna jer:

• Temperatura okoline je temperatura oko kabela.
• Temperatura vodiča je temperatura postignuta unutar kabela.
• Strujni-nosivi kapacitet je struja koja održava vodič unutar dopuštene temperature pod definiranim uvjetima instalacije.

Kabel s oznakom "90 stupnjeva" nije automatski prikladan za prijenos objavljene referentne struje u ambijentalnom zraku od 90 stupnjeva. Ako je okolina već vruća, kabel ima puno manji kapacitet za oslobađanje topline koju stvara vlastiti otpor.

Trenutačne-tablice nosivosti temelje se na određenim referentnim uvjetima. To može uključivati ​​jedan kabel u slobodnom zraku, definiranu temperaturu okoline, određenu temperaturu vodiča i pretpostavljenu metodu instalacije.

Na primjer, jedna podatkovna tablica kabela Prysmian H1Z2Z2-K 6 mm² daje različite vrijednosti struje ovisno o tome je li kabel slobodno instaliran u zraku ili instaliran na površini. Navedene vrijednosti temelje se na temperaturi okoline od 60 stupnjeva, pokazujući zašto su uvjeti koji stoje iza broja ampabilnosti važni koliko i sam broj. Podatkovna tablica Prysmian TECSUN H1Z2Z2-K

U praksi se dopuštena struja može konceptualno izraziti kao:

Faktori korekcije moraju potjecati iz primjenjivog električnog standarda, lokalnog koda ili provjerenih podataka proizvođača. Ne treba ih procjenjivati.

Inženjeri bi trebali potvrditi najmanje sljedeće:

Na međunarodnoj razini, IEC 62548-1 pokriva zahtjeve dizajna PV polja, uključujući ožičenje istosmjernog polja i električnu zaštitu. Dimenzioniranje kabela također treba slijediti relevantna nacionalna pravila izvedena iz standarda kao što je serija IEC 60364. IEC 62548-1:2023

Grupiranje kabela je osobito važno oko kutija kombiniranja, ulaza pretvarača, zavoja nosača i dijelova vodova.

Kada je nekoliko opterećenih kabela instalirano blizu jedan drugom, svaki kabel zagrijava ostale i protok zraka se smanjuje. Čak i ako je većina rute otvorena i dobro prozračena, kratka zagušena dionica može postati toplinsko usko grlo.

Tipična područja koja zahtijevaju pozornost uključuju:

• Više kabela vezanih u čvrsti snop
• Pozitivni i negativni vodiči nagomilani u jednom vodu
• Kabelske police ispunjene iznad projektiranih pretpostavki
• Gusto ožičenje odmah ispod kombinirane kutije
• Kabeli koji se oslanjaju izravno na vruće krovne materijale
• Namotan višak kabela ostavljen iza modula

Čvrste kabelske vezice također mogu stvoriti mehanički stres i ograničiti kretanje tijekom toplinskog širenja. Kablove treba poduprijeti bez gnječenja i mora se poštivati ​​minimalni radijus savijanja proizvođača.

Gdje je praktično, povećanje razmaka ili poboljšanje ventilacije može biti učinkovitije od jednostavnog povećanja veličine vodiča.

Temperatura kabela utječe više od vijeka izolacije. Električni otpor bakra raste kako vodič postaje topliji.

Za inženjerske procjene, otpor bakra povećava se za približno 0,39% za svaki porast od 1 stupnja iznad referentne temperature. Vodič koji radi na 80 stupnjeva stoga će imati znatno veći otpor od istog vodiča izmjerenog na 20 stupnjeva.

Rezultat je:

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

Otpor PV kabela obično je specificiran na 20 stupnjeva prema IEC 60228. IEC 60228 definira konstrukciju vodiča i zahtjeve za najveći otpor, uključujući savitljive vodiče klase 5 koji se obično koriste u solarnim kabelima.IEC 60228:2023

Izračuni-pada napona bi stoga trebali koristiti otpor korigiran na očekivanu radnu temperaturu-a ne samo katalošku vrijednost na 20 stupnjeva.

Ovo je posebno važno za:

• Strujni krugovi dugih nizova
• Centralizirani rasporedi pretvarača
• Velike prizemne-biljke
• Krovni sustavi s neizravnim kabelskim rutama
• Sustavi koji rade blizu donje granice MPPT napona pretvarača

PV krugovi nisu obična, stabilna istosmjerna opterećenja. Njihova projektirana struja mora odražavati maksimalnu struju koju niz može proizvesti prema važećim projektnim standardima i lokalnim propisima.

Izračun će možda morati uzeti u obzir:

• Struja kratkog-spoja modula
• Paralelni nizovi
• Zahtijevani sigurnosni ili stalni-faktori struje
• Bifacijalni dobitak
• Ozračenje iznad standardnih uvjeta ispitivanja
• Obrnuti-trenutni doprinos
• Prekostrujna zaštita
• Buduće promjene konfiguracije modula ili niza

Uobičajena pogreška je izravna usporedba radne struje modula s kataloškom oznakom kabela. To može zanemariti i potrebni faktor PV dizajna-struje i toplinsko smanjenje uzrokovano okruženjem instalacije.

Ispravan slijed je:

• Odredite projektiranu struju PV kruga.
• Odredite referentni napon kabela.
• Primijenite sve potrebne faktore korekcije.
• Potvrdite da korigirana struja premašuje projektiranu struju.
• Provjerite pad napona i gubitak snage.
• Provjerite zaštitu i kompatibilnost konektora.

Nije dovoljno proći samo jednu od ovih provjera.

Kabel odgovarajuće veličine ne može nadoknaditi lošu vezu.

Porast temperature konektora može biti uzrokovan:

• Nepravilno ili nepotpuno presovanje
• Pogrešan alat za presovanje ili matrica
• Poprečni-presjek kabela izvan odobrenog raspona konektora
• Vanjski promjer kabela nekompatibilan s brtvom
• Onečišćeni ili oštećeni kontakti
• Konektori koji nisu potpuno spojeni
• Miješanje konektorskih komponenti različitih proizvođača
• Prodor vode i korozija
• Prekomjerna mehanička napetost na spoju

Ovi nedostaci povećavaju kontaktni otpor. Budući da stvaranje topline slijedi P=I2RP=I^2RP=I2R, čak i relativno malo povećanje otpora može stvoriti značajno lokalno zagrijavanje kada je struja visoka.

NREL je dokumentirao fotonaponsku ravnotežu-od-kvarova konektora sustava koji uključuju pregrijavanje, omekšavanje i fizičku distorziju, s teškim slučajevima koji mogu dovesti do prekida strujnih krugova, luka ili požara. NREL ravnoteža--istraživanja trajnosti sustava

Tijekom toplinskog vala, rubna veza ima manje toplinske visine. Inženjeri bi stoga trebali tretirati kabel i konektor kao jedan usklađen sustav, a ne kao zasebne proizvode.

Dobro usmjeravanje smanjuje toplinsko i mehaničko naprezanje.

Gdje je moguće:

• Kabele držite podalje od površina koje nakupljaju ekstremnu toplinu.
• Održavajte protok zraka oko izloženih DC kabela.
• Izbjegavajte nepotrebno grupiranje i tijesno zbijene vodove.
• Zaštitite kabele od oštrih metalnih rubova.
• Spriječite da kablovi leže u vodi ili krhotinama.
• Poduprite konektore tako da njihovu težinu ne nosi kabel.
• Izbjegavajte da labavi kabeli dodiruju stražnju površinu modula.
• Odvojite istosmjerno ožičenje od nepovezane opreme-za proizvodnju topline.
• Koristite UV- i-otporne potpore prikladne za vijek trajanja projekta.

Za krovne sustave, ruta također treba uzeti u obzir pristup za održavanje i gašenje požara. Tehnički ispravna veličina vodiča ne čini loše usmjeren krug pouzdanim.

Toplinski valovi pružaju korisnu priliku za prepoznavanje slabih točaka jer toplinski problemi postaju vidljiviji pod jakim zračenjem i visokom strujom.

Inspekciju treba izvršiti kvalificirano osoblje u reprezentativnim radnim uvjetima. Korisne provjere uključuju:

• Infracrveni pregled konektora, spojnih kutija i završetaka
• Usporedba temperature između sličnih nizova
• Vizualni pregled na promjenu boje, deformaciju ili napuknute obloge kabela
• Provjera zahvata konektora
• Pregled nosača kabela i radijusa savijanja
• Trenutna usporedba između paralelnih nizova
• Ispitivanje-otpora izolacije po potrebi
• Ispitivanje zaštitnih uređaja i momenta stezaljki prema proceduri proizvođača

Sama apsolutna temperatura ne otkriva uvijek problem. Konektor ili dio kabela koji je osjetno topliji od ekvivalentnih komponenti koje nose sličnu struju zaslužuje istraživanje.

Krug se ne bi trebao jednostavno ponovno -napajati nakon zatezanja ili zamjene dijela. Inženjeri bi trebali identificirati temeljni uzrok, kao što je neispravno presovanje, nekompatibilna komponenta, preopterećenje, oštećeni vodič ili loše usmjeravanje.

Prije odobravanja novog dizajna-ili prije sljedećeg razdoblja ekstremne vrućine-PV inženjeri trebaju ponovno provjeriti:

 Najviša lokalna temperatura, ne samo objavljena vremenska temperatura

 Referentni uvjeti iza tablice napona struje kabela

 Faktori korekcije temperature, grupiranja i instalacije

 Stvarna projektirana struja PV kruga

 Pad napona pri očekivanoj temperaturi vodiča

 Oznake struje kabela i konektora

 Kompatibilnost presjeka-kabela i vanjskog-promjera

 Alati za presovanje i postupci ugradnje

 Zagušeni dijelovi u blizini kombiniranih kutija i pretvarača

 Rezultati toplinske inspekcije operativnih sustava

 Zahtjevi za koordinaciju zaštite i-struje kvara

 Usklađenost s važećim standardima projekta i lokalnim kodeksom

Odabir certificiranog H1Z2Z2-K kabela važna je polazna točka, ali certifikacija ne eliminira potrebu za inženjerskim izračunima.

Pouzdana izvedba tijekom ekstremne vrućine ovisi o kompletnom sustavu: kvaliteti vodiča, konstrukciji kabela, načinu instalacije, korekcijskim faktorima,-kontroli pada napona, kompatibilnosti konektora i izradi instalacije.

Za EPC izvođače i kupce projekata, najsigurniji pristup je pregledati ove uvjete prije nabave. Promjena veličine kabela ili specifikacije konektora tijekom projektiranja je relativno jednostavna. Zamjena pregrijanog ožičenja nakon puštanja u pogon nije.

SINELINKisporučuje certificirane solarne kabele, kompatibilne PV konektore i pomoćne dodatke za krovne i komunalne -projekte. Presjek-kabela, vanjski promjer, kompatibilnost konektora i projekt{3}}specifična dokumentacija mogu se pregledati prije ponude i proizvodnje.