A hőhullámok és a szolárkábel leértékelése: mit kell újra ellenőrizniük a napelemes mérnököknek

2026. július 10-én Kína nemzeti villamosenergia-terhelése új éves rekordot ért el, 1,518 milliárd kW-ot. A folyamatos hő-, hűtési igény és az ipari termelés várhatóan még magasabbra tolja a nyári csúcsot. Ugyanakkor a napelemes létesítmények az év legzordabb termikus körülményei között működnek,{5}}nem csak a levegő hőmérséklete, hanem a háztetőkön, kábeltálcákon és a szabaddá vált fémfelületeken felgyülemlett hő miatt is.Kínai Nemzeti Energiaügyi Hivatal.

A napelemes mérnökök számára ez időszerű emlékeztető: a szolárkábelre nyomtatott névleges keresztmetszet- önmagában nem határozza meg, mekkora áramot tud biztonságosan elvinni a kábel.

A környezeti hőmérsékletet, a beépítési módot, a kábelcsoportosítást, a vezeték hőmérsékletét, a feszültségesést és a csatlakozó minőségét együtt kell ellenőrizni.

Az időjárási adatok általában árnyékolt levegő hőmérsékletet mutatnak. A modulok alá, sötét tetőre vagy fémszerkezet közelébe telepített PV-kábel sokkal melegebb helyi környezetet tapasztalhat.

Több hőforrás működhet egyszerre:

• Közvetlen napsugárzás
• A tető által visszavert vagy kibocsátott hő
• Korlátozott légáramlás a modulok alatt
• Fémtálcák vagy vezetékek által elnyelt hő
• Elektromos veszteségek a vezető belsejében
• A csatlakozókon és a végződéseken keletkező hő

Ez azt jelenti, hogy a mérnökök nem használhatják a regionális időjárás-előrejelzést egyetlen tervezési hőmérsékletként. Figyelembe kell venni a kábel tényleges útvonalát.

A szabad levegőben felfüggesztett kábel általában hatékonyabban vezeti el a hőt, mint ugyanaz a kábel, amelyet egy védőcsőbe szerelnek, vagy szorosan csoportosítanak más terhelt kábelekkel. Két azonos vezetőméretű kábel ezért eltérő megengedett áramerősséggel rendelkezhet.

Az EN 50618 szabvány szerint gyártott H1Z2Z2-K kábelt az igényes kültéri PV alkalmazásokhoz tervezték. Általában 5. osztályú ónozott-rézvezetőt használ térhálós-halogénmentes szigeteléssel és burkolattal.

A hőmérséklet-besorolását azonban néha félreértik.

Az EN 50618- típusú kábelt általában 90 fokos maximális vezetékhőmérsékletre tervezték normál folyamatos működés közben. A 120 fokos működés összesen 20 000 órára korlátozódik a szabványban meghatározott feltételek mellett – ez nem a szokásos folyamatos tervezési cél. A gyártó reprezentatív specifikációja megerősíti a 90 fokos normál határértéket és a korlátozott 120 fokos feltételt.LAPP H1Z2Z2-K műszaki adatok

A megkülönböztetés azért fontos, mert:

• A környezeti hőmérséklet a kábel körüli hőmérséklet.
• A vezeték hőmérséklete a kábel belsejében elért hőmérséklet.
• Az áram-terhelhetősége az az áramerősség, amely a vezetéket a megengedett hőmérsékleten belül tartja a meghatározott telepítési feltételek mellett.

A „90 fokos” jelzésű kábel nem automatikusan alkalmas a közzétett referenciaáram 90 fokos környezeti levegőben történő szállítására. Ha a környezet már meleg, a kábelnek sokkal kisebb a kapacitása a saját ellenállása által termelt hő leadására.

A jelenlegi -teherbírási táblázatok meghatározott referenciafeltételeken alapulnak. Ezek közé tartozhat egyetlen kábel szabad levegőben, egy meghatározott környezeti hőmérséklet, egy adott vezeték hőmérséklete és egy feltételezett telepítési mód.

Például egy Prysmian H1Z2Z2-K 6 mm²-es kábel adatlapja különböző áramerősségeket ad meg attól függően, hogy a kábel szabadon van felszerelve a levegőbe vagy egy felületre. A megadott értékek 60 fokos környezeti hőmérsékleten alapulnak, bemutatva, hogy az apacitásszám mögötti feltételek miért olyan fontosak, mint maga a szám. Prysmian TECSUN H1Z2Z2-K adatlap

A gyakorlatban a megengedett áramerősség fogalmilag a következőképpen fejezhető ki:

A korrekciós tényezőknek a vonatkozó elektromos szabványból, helyi kódból vagy ellenőrzött gyártói adatokból kell származniuk. Nem szabad megbecsülni őket.

A mérnököknek meg kell erősíteniük legalább a következőket:

Nemzetközi szinten az IEC 62548-1 lefedi a PV tömb tervezési követelményeit, beleértve az egyenáramú tömb vezetékezését és az elektromos védelmet. A kábelek méretezésének is követnie kell a vonatkozó nemzeti szabályokat, amelyek olyan szabványokból származnak, mint az IEC 60364 sorozat. IEC 62548-1:2023

A kábelcsoportosítás különösen fontos a kombinálódobozok, az inverterbemenetek, a tálcák ívei és a védőcsőszakaszok körül.

Ha több terhelt kábelt egymáshoz közel helyeznek el, mindegyik kábel felmelegíti a többit, és csökken a légáramlás. Még ha az útvonal nagy része nyitott és jól szellőző, egy rövid zsúfolt szakasz termikus szűk keresztmetszet lehet.

A tipikus figyelmet igénylő területek a következők:

• Több szálkábel szoros kötegbe kötve
• Pozitív és negatív vezetők egy csatornába tömörülve
• A kábeltálcák a tervezési feltételezésükön túl megteltek
• Sűrű vezetékek közvetlenül a kombinálódoboz alatt
• Közvetlenül a forró tetőfedő anyagokon felfekvő kábelek
• A feltekercselt felesleges kábel a modulok mögött maradt

A szoros kábelkötegelők mechanikai igénybevételt is okozhatnak, és korlátozhatják a mozgást a hőtágulás során. A kábeleket összenyomódás nélkül kell alátámasztani, és be kell tartani a gyártó minimális hajlítási sugarát.

Ahol praktikus, a távolság növelése vagy a szellőzés javítása hatékonyabb lehet, mint a vezeték méretének egyszerű növelése.

A kábel hőmérséklete többet befolyásol, mint a szigetelés élettartamát. A réz elektromos ellenállása nő, ahogy a vezető felmelegszik.

Mérnöki becslések szerint a réz ellenállása körülbelül 0,39%-kal nő a referenciahőmérséklet feletti minden 1 fokkal. A 80 fokban működő vezetőnek ezért lényegesen nagyobb az ellenállása, mint az azonos vezetőnek 20 fokban mérve.

Az eredmény:

• Nagyobb feszültségesés
• Magasabb I2RI^2RI2R veszteségek
• Alacsonyabb leadott teljesítmény
• További vezetékes fűtés

A PV kábel ellenállása az IEC 60228 szerint általában 20 fokban van megadva. Az IEC 60228 meghatározza a vezetékek felépítésére és a maximális ellenállásra vonatkozó követelményeket, beleértve a napelemes kábelekben általánosan használt 5. osztályú rugalmas vezetékeket.IEC 60228:2023

A feszültségesés-számításoknál ezért a várható üzemi hőmérsékletre -korrigált ellenállást kell használni, nem csak a 20 fokos katalógusértéket.

Ez különösen fontos:

• Hosszú húros áramkörök
• Központosított inverterelrendezések
• Nagy, földre szerelt{0}}növények
• Tetőtéri rendszerek közvetett kábelvezetéssel
• Az inverter alsó MPPT feszültséghatárának közelében működő rendszerek

A PV áramkörök nem közönséges, stabil egyenáramú terhelések. A tervezési áramnak tükröznie kell azt a maximális áramerősséget, amelyet a tömb a vonatkozó tervezési szabvány és a helyi szabályozás szerint képes termelni.

A számításnál figyelembe kell venni:

• Modul rövidzár{0}}áram
• Párhuzamos húrok
• Megkövetelt biztonsági vagy folyamatos{0}}aktuális tényezők
• Bifaciális nyereség
• A szabványos vizsgálati feltételek feletti besugárzottság
• Fordított-jelenlegi hozzájárulás
• Túláram védelem
• Jövőbeni modul- vagy karakterlánc-konfigurációs változások

Gyakori hiba, hogy a modul üzemi áramát közvetlenül összehasonlítják a kábelkatalógus névleges értékével. Ez figyelmen kívül hagyhatja a szükséges PV-tervezési{1}}áramtényezőt és a telepítési környezet által okozott hőcsökkenést.

A helyes sorrend a következő:

• Határozza meg a PV áramkör tervezési áramát.
• Határozza meg a referenciakábel áteresztőképességét.
• Alkalmazza az összes szükséges korrekciós tényezőt.
• Győződjön meg arról, hogy a korrigált ampaitás meghaladja a tervezett áramerősséget.
• Ellenőrizze a feszültségesést és a teljesítményveszteséget.
• Ellenőrizze a védelem és a csatlakozó kompatibilitását.

Ezen ellenőrzések közül csak egy átmenése nem elegendő.

A megfelelő méretű kábel nem tudja kompenzálni a rossz csatlakozást.

A csatlakozó hőmérséklet-emelkedését a következők okozhatják:

• Hibás vagy nem teljes krimpelés
• Rossz présszerszám vagy szerszám
• A kábel keresztmetszete-a csatlakozó jóváhagyott tartományán kívül esik
• A kábel külső átmérője nem kompatibilis a tömítéssel
• Szennyezett vagy sérült érintkezők
• Csatlakozók, amelyek nincsenek teljesen csatlakoztatva
• Különböző gyártók csatlakozóelemeinek keverése
• Víz behatolása és korrózió
• Túlzott mechanikai feszültség a csatlakozásnál

Ezek a hibák növelik az érintkezési ellenállást. Mivel a hőtermelés a P=I2RP=I^2RP=I2R-t követi, még viszonylag kis ellenállás-növekedés is jelentős helyi fűtést hozhat létre, ha nagy az áram.

Az NREL dokumentálta a PV-egyensúlyt-a-rendszercsatlakozók túlmelegedéssel, lágyulásával és fizikai torzulással járó meghibásodásai között, amelyek súlyos esetei szakadást, íveket vagy tüzet okozhatnak. A rendszer tartóssági kutatásának-NREL-egyenlege-

Kánikulában a szélső csatlakozásnak kisebb a hőmagassága. A mérnököknek ezért a kábelt és a csatlakozót egy összeillesztett rendszerként kell kezelniük, nem pedig külön termékként.

A jó marás csökkenti mind a termikus, mind a mechanikai igénybevételt.

Ahol lehetséges:

• Tartsa távol a kábeleket az extrém hőt felhalmozódó felületektől.
• Fenntartja a légáramlást a szabadon lévő egyenáramú kábelek körül.
• Kerülje a szükségtelen csoportosítást és a szorosan tömített vezetékeket.
• Védje a kábeleket az éles fémélektől.
• Akadályozza meg, hogy a kábelek vízbe vagy törmelékbe kerüljenek.
• Támassza meg a csatlakozókat, hogy súlyukat ne vigye el a kábel.
• Kerülje a laza kábelek érintkezését a modulok hátsó felületével.
• Különítse el az egyenáramú vezetékeket a nem kapcsolódó hőt{0}}termelő berendezésektől.
• Használjon UV-- és időjárás--álló támasztékokat, amelyek megfelelnek a projekt élettartamának.

A tetőtéri rendszerek esetében az útvonaltervezés során figyelembe kell venni a karbantartási és tűzoltási célú hozzáférést is. A műszakilag megfelelő vezetékméret nem teszi megbízhatóvá a rosszul elvezetett áramkört.

A hőhullámok hasznos lehetőséget nyújtanak a gyenge pontok azonosítására, mivel a termikus problémák jobban láthatóvá válnak nagy besugárzás és nagy áramerősség esetén.

Az ellenőrzést képzett személyzetnek kell elvégeznie reprezentatív működési feltételek mellett. A hasznos ellenőrzések a következők:

• Csatlakozók, kombinálódobozok és kivezetések infravörös vizsgálata
• Hőmérséklet összehasonlítása hasonló húrok között
• Szemrevételezéses ellenőrzés elszíneződés, deformáció vagy repedt kábelköpeny szempontjából
• A csatlakozó csatlakoztatásának ellenőrzése
• Kábeltartók és hajlítási sugár ellenőrzése
• A párhuzamos karakterláncok aktuális összehasonlítása
• Szigetelés{0}}ellenállás vizsgálata szükség esetén
• A védőberendezések és a kapocsnyomaték vizsgálata a gyártó eljárása szerint

Az abszolút hőmérséklet önmagában nem mindig azonosítja a problémát. Vizsgálatot érdemel az olyan csatlakozó vagy kábelszakasz, amely észrevehetően melegebb, mint a hasonló áramot szállító alkatrészek.

Az áramkört nem szabad egyszerűen újra{0}}feszültség alá helyezni egy alkatrész meghúzása vagy cseréje után. A mérnököknek azonosítaniuk kell a kiváltó okot, például hibás krimpelést, inkompatibilis alkatrészt, túlterhelést, sérült vezetéket vagy rossz útvonalat.

Az új konstrukció jóváhagyása-vagy a következő rendkívüli hőség-időszaka előtt a napelemes mérnököknek újra kell ellenőrizniük:

 A maximális helyi hőmérséklet, nem csak a közzétett időjárási hőmérséklet

 A referenciafeltételek a kábel áteresztőképességi táblázata mögött

 Hőmérséklet, csoportosítás és beépítési korrekciós tényezők

 A PV áramkör tényleges tervezési árama

 Feszültségesés a vezeték várható hőmérsékletén

 A kábelek és csatlakozók névleges áramerőssége

 A kábel keresztmetszete-és külső{1}}átmérője kompatibilis

 Krimpelő szerszámok és szerelési eljárások

 Zsúfolt szakaszok a kombinálódobozok és inverterek közelében

 Az operációs rendszerek hővizsgálatának eredménye

 Védelmi koordináció és hiba{0}}jelenlegi követelmények

 Megfelelés a projekt vonatkozó szabványainak és a helyi szabályzatnak

A tanúsított H1Z2Z2-K kábel kiválasztása fontos kiindulópont, de a tanúsítás nem szünteti meg a mérnöki számítások szükségességét.

A megbízható teljesítmény szélsőséges hőség esetén a teljes rendszertől függ: a vezeték minőségétől, a kábel felépítésétől, a telepítési módtól, a korrekciós tényezőktől, a feszültség{0}}esés szabályozásától, a csatlakozó kompatibilitásától és a telepítési kivitelezéstől.

Az EPC-vállalkozók és projektvásárlók számára a legbiztonságosabb megközelítés, ha ezeket a feltételeket a beszerzés előtt felülvizsgálják. A kábelméret vagy a csatlakozó specifikáció módosítása a tervezés során viszonylag egyszerű. A túlmelegedett vezetékek üzembe helyezés utáni cseréje nem.

SINELINKtanúsított napelemkábeleket, kompatibilis PV-csatlakozókat és kiegészítő tartozékokat szállít a tetőtéri és közüzemi{0}}projektekhez. A kábelkeresztmetszet-, a külső átmérő, a csatlakozó kompatibilitás és a projekt-specifikus dokumentáció áttekinthető az árajánlat és a gyártás előtt.