Līdz ar fotoelektrisko (FV) enerģijas ražošanas sistēmu straujo attīstību pasaulē, fotoelektriskie kabeļi (FV kabeļi) — kā kritiski svarīgi komponenti, kas savieno FV moduļus, invertorus un kombinatoru kārbas — spēlē izšķirošu lomu saules elektrostacijas kopējā drošībā un kalpošanas laikā. Salīdzinot ar parastajiem spēka kabeļiem, fotoelektriskajiem kabeļiem ir raksturīga ļoti specializēta konstrukcijas konstrukcija un kabeļu materiālu izvēle.
1. Kas ir fotoelektriskais kabelis?
Fotoelektriskais kabelis, kas pazīstams arī kā saules kabelis vai PV specifiskais kabelis, galvenokārt tiek izmantots saules elektrostacijās, izkliedētās fotoelektriskajās sistēmās un jumtu fotoelektriskajās instalācijās. Izplatītākie modeļi ir PV1-F un H1Z2Z2-K, kas atbilst tādiem starptautiskajiem standartiem kā EN 50618 un IEC 62930.
Tā kā PV kabeļi ir nepārtraukti pakļauti āra videi, tiem ir jādarbojas droši augstā temperatūrā, spēcīgā ultravioletā starojuma, zemas temperatūras, mitruma un ozona iedarbības apstākļos. Tā rezultātā to prasības izolācijas materiāliem un apvalka materiāliem ir ievērojami augstākas nekā parastajiem kabeļiem. Tipiskas īpašības ietver izturību pret augstu un zemu temperatūru, lielisku izturību pret UV starojumu, izturību pret ķīmisko koroziju, liesmas slāpēšanu, videi draudzīgumu un projektēto kalpošanas laiku 25 gadi vai vairāk.
2. Kabeļu materiālu izaicinājumi fotoelektriskajos pielietojumos
Reālās dzīves apstākļos fotoelektriskie kabeļi parasti tiek uzstādīti tieši ārpus telpām. Piemēram, Eiropas reģionos fotoelektrisko sistēmu apkārtējās vides temperatūra saulainos apstākļos var sasniegt 100 °C. Tajā pašā laikā kabeļi ir pakļauti ilgstošam UV starojumam, diennakts temperatūras svārstībām un mehāniskai slodzei.
Šādos apstākļos standarta PVC kabeļi vai parastie gumijas kabeļi nevar uzturēt stabilu ilgtermiņa veiktspēju. Pat gumijas kabeļi, kas paredzēti darbībai 90°C temperatūrā, vai PVC kabeļi, kas paredzēti darbībai 70°C temperatūrā, ir pakļauti izolācijas novecošanai, apvalka plaisāšanai un straujai veiktspējas pasliktināšanās, ja tos izmanto āra fotoelektriskajās sistēmās, ievērojami saīsinot sistēmas kalpošanas laiku.
3. Fotoelektrisko kabeļu pamatrādītāji: specializēti izolācijas un apvalka materiāli
Fotoelektrisko kabeļu galvenās veiktspējas priekšrocības galvenokārt izriet no to PV specifiskajiem izolācijas savienojumiem un apvalka savienojumiem. Mūsdienās galvenā materiālu sistēma ir ar starojumu saistīts poliolefīns, kas parasti ir balstīts uz augstas kvalitātes polietilēnu (PE) vai citiem poliolefīniem.
Ar elektronu staru apstarošanu materiāla molekulu ķēdes tiek savstarpēji saistītas, pārveidojot struktūru no termoplastiska par termoreaktīvu. Šis process ievērojami uzlabo karstumizturību, izturību pret novecošanos un mehāniskās īpašības. Ar starojumu šķērssaistīti poliolefīna materiāli ļauj fotoelektriskajiem kabeļiem nepārtraukti darboties 90–120 °C temperatūrā, vienlaikus nodrošinot arī izcilu elastību zemā temperatūrā, UV izturību, ozona izturību un izturību pret vides sprieguma plaisāšanu. Turklāt šie materiāli nesatur halogēnu un ir videi draudzīgi.
4. Strukturālo un materiālu salīdzinājums: fotoelektriskie kabeļi salīdzinājumā ar parastajiem kabeļiem
4.1 Fotoelektrisko kabeļu tipiskā struktūra un materiāli
Vadītājs: Atkausēts vara vadītājs vai alvas vara vadītājs, apvienojot augstu elektrovadītspēju ar izturību pret koroziju
Izolācijas slānis: Ar starojumu šķērssaistīts poliolefīna izolācijas masa (PV kabeļiem paredzēts izolācijas materiāls)
Apvalka slānis: Ar starojumu šķērssaistīts poliolefīna apvalka savienojums, kas nodrošina ilgstošu aizsardzību ārpus telpām
4.2 Parasto kabeļu tipiskā struktūra un materiāli
Diriģents: Vara vadītājs vai konservēts vara vadītājs
Izolācijas slānis: PVC izolācijas masa vaiXLPE (šķērssaistīts polietilēns)izolācijas masa
Apvalka slānis:PVCapvalka masa
5. Materiālu izvēles izraisītās fundamentālās veiktspējas atšķirības
No vadītāja viedokļa fotoelektriskie kabeļi un parastie kabeļi būtībā ir vienādi. Fundamentālās atšķirības slēpjas izolācijas materiālu un apvalka materiālu izvēlē.
PVC izolācijas un PVC apvalka savienojumi, ko izmanto parastajos kabeļos, galvenokārt ir piemēroti lietošanai iekštelpās vai relatīvi maigā vidē, piedāvājot ierobežotu izturību pret karstumu, UV starojumu un novecošanos. Turpretī ar starojumu šķērssaistītie poliolefīna izolācijas un apvalka savienojumi, ko izmanto fotoelektriskajos kabeļos, ir īpaši izstrādāti ilgstošai darbībai ārpus telpām un var saglabāt stabilu elektrisko un mehānisko veiktspēju ekstremālos vides apstākļos.
Tāpēc, lai gan parasto kabeļu aizstāšana ar fotoelektriskajiem kabeļiem var samazināt sākotnējās izmaksas, tā ievērojami palielina apkopes riskus un saīsina fotoelektriskās sistēmas kopējo kalpošanas laiku.
6. Secinājums: Materiālu izvēle nosaka PV sistēmu ilgtermiņa uzticamību
Fotoelektriskie kabeļi nav vienkārši parasto kabeļu aizstājēji, bet gan specializēti kabeļu izstrādājumi, kas īpaši paredzēti fotoelektriskajām lietojumprogrammām. To ilgtermiņa uzticamība būtībā ir atkarīga no augstas veiktspējas fotoelektrisko kabeļu izolācijas materiālu un apvalka materiālu izvēles, jo īpaši no pareizas starojuma ceļā savienotu poliolefīna materiālu sistēmu pielietošanas.
Fotoelektrisko sistēmu projektētājiem, uzstādītājiem un kabeļu materiālu piegādātājiem ir nepieciešama padziļināta izpratne par fotoelektrisko kabeļu un parasto kabeļu materiālu līmeņa atšķirībām, lai nodrošinātu fotoelektrisko spēkstaciju drošu, stabilu un ilgtermiņa darbību.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 31. decembris