태양광 케이블 제조업체

UV 저항 및 열 노화: 광전지 케이블 서비스 수명을 결정하는 두 가지 열화 메커니즘

태양광 케이블 s는 전체 작동 수명 동안 햇빛에 노출됩니다. 옥상 시스템에서 이는 25년의 시스템 설계 수명 동안 10,000시간을 초과하는 직접적인 복사 조도 축적을 의미할 수 있으며, 남향 지붕의 표면 온도는 여름 최고 조건 동안 정기적으로 70~90°C에 도달합니다. 자외선 방사와 지속적인 온도 상승이라는 두 가지 요소는 특수 제작된 PV 케이블과 일반 실외 케이블을 분리하는 주요 성능 저하 메커니즘이며, 이들의 상호 작용을 이해하면 제품 범주 간에 케이블 재료 선택이 호환되지 않는 이유를 설명하는 데 도움이 됩니다.

UV 방사선은 광산화라는 광화학적 과정을 통해 절연체와 외피의 폴리머 사슬을 공격합니다. 광산화는 분자 결합을 절단하고 점차적으로 재료를 부서지게 만듭니다. 안정제를 첨가하지 않으면 본질적으로 UV에 불안정한 표준 PVC는 직사광선에 노출된 후 3~5년 이내에 표면 균열과 취성이 증가하기 시작할 수 있습니다. 가교 폴리에틸렌(XLPE) 및 PV 관련 응용 분야에서 더 일반적으로 사용되는 가교 EVA 또는 XLPO(가교 폴리올레핀) 화합물은 3차원 폴리머 네트워크 구조가 사슬 이동성을 제한하고 UV 노출 시 분자 절단에 대한 고유한 저항을 제공하기 때문에 광산화에 훨씬 더 효과적으로 저항합니다. 과산화물 화학 또는 전자빔 조사에 의해 달성되는 가교 공정은 재료의 연속 작동 온도 등급을 표준 열가소성 폴리에틸렌의 70°C 한계에서 PV 응용 분야에 사용되는 XLPE 변형의 경우 90°C 또는 120°C로 높입니다.

지속적인 온도에서의 열 노화는 비선형 방식으로 UV 저하와 상호 작용합니다. 온도가 높아지면 UV에 의해 시작된 산화 반응이 가속화됩니다. 즉, 85°C의 케이블은 개별 온도와 UV 효과의 합보다 훨씬 빠르게 저하됩니다. PV 케이블에 대한 국제 표준인 IEC 62930은 UV 노출 테스트 외에도 120°C에서 3,000시간 동안 확장된 열 노화 테스트를 요구함으로써 이 문제를 해결합니다. 이는 범용 케이블 표준에 포함되지 않은 통합 자격입니다. IEC 62930에 따라 CE 마크가 표시된 케이블은 정의된 파단 신율 및 인장 강도 유지 테스트를 모두 통과하여 데이터시트만으로는 제공할 수 없는 복합 내구성에 대한 객관적인 증거를 제공합니다. Anhui Zhishang Cable Technology Co., Ltd.는 자격을 갖추고 있습니다. 광전지 케이블 s는 IEC 62930 요구 사항을 준수하여 원료 사양에서 추론하기보다는 테스트를 통해 화합물 성능이 검증되도록 보장합니다.

DC 전압 정격과 시스템 전압, 개방 회로 전압, 케이블 정격 간의 차이

PV 시스템 케이블 선택에서 가장 중대한 오해 중 하나는 시스템의 공칭 DC 전압, 추운 조건에서의 최대 개방 회로 전압, 케이블 자체의 전압 정격 간의 관계입니다. 이 세 가지 값은 서로 다르며 개방 회로 및 온도 보정 최대값을 고려하지 않고 공칭 시스템 전압으로만 정격된 케이블을 선택하면 즉각적인 고장을 일으키지 않을 수 있지만 유전체 노화를 가속화하고 시스템 수명이 수년 동안 절연 파괴로 이어질 수 있는 잠재적인 절연 응력 조건이 생성됩니다.

결정질 실리콘 PV 스트링에서 각 모듈의 개방 회로 전압(Voc)은 셀 온도가 감소함에 따라 증가합니다. 표준 테스트 조건(25°C)에서 공칭 Voc가 48V인 모듈은 전압 온도 계수에 따라 -10°C에서 최대 56~58V를 생성할 수 있습니다(일반적으로 결정질 실리콘의 경우 °C당 -0.3% ~ -0.4%). 이러한 모듈 20개로 구성된 스트링의 경우 이 저온 Voc는 1,100~1,160V에 도달합니다. 이는 단순히 "1,000V 공칭 시스템 전압을 커버"하기 위해 지정된 케이블의 1,000V 정격보다 높을 수 있습니다. IEC 60364-7-712 및 대부분의 국가 PV 설치 규정은 설치 현장의 예상 최저 주변 온도에서 최대 스트링 Voc를 포괄하기 위한 케이블 전압 정격을 요구합니다. 이는 고지대 또는 북부 기후 설치의 경우 약 1,000V 인버터 입력으로 설계된 시스템의 경우에도 1,500V 정격 케이블이 필요할 수 있습니다.

유틸리티 규모 및 상업용 옥상 PV의 시스템 아키텍처가 1,000V에서 1,500V로 전환되면서 이러한 요구 사항이 더욱 까다로워졌습니다. 1,500V DC에서 케이블 유전체 재료의 절연 응력은 1,000V보다 단순히 50% 더 높지 않습니다. 절연 파괴 확률은 전계 강도의 강력한 비선형 함수이며 정격 전압과 실제 내전압 사이의 격차는 더 높은 작동 전위에서 크게 좁아집니다. IEC 62930에 따라 1,500V DC 등급의 케이블은 1,000V 등급 케이블보다 훨씬 더 까다로운 전압 테스트(6,000V AC 또는 동등한 DC)를 통과해야 하며, 이는 더 높은 전압 레벨에서 요구되는 절연체 벽 두께와 복합 품질의 실제 차이를 반영합니다.

번들 및 도관 라우팅 PV 스트링 케이블의 전류 운반 용량 감소

케이블 데이터시트에 게시된 전류용량 값은 기준 주변 온도에서 자유 공기 중의 단일 케이블을 기준으로 합니다. 이는 실제 PV 설치 사례를 거의 반영하지 않는 조건입니다. 실제로 PV 스트링 케이블은 일반적으로 그룹으로 묶이거나, 도관을 통해 라우팅되거나, 공기 흐름이 제한된 지붕 멤브레인 아래에 설치되거나, 추적 구조의 케이블 트레이를 따라 서로 직접 접촉하여 배치됩니다. 이러한 각 조건은 케이블의 열 발산 능력을 감소시켜 공표된 전류 용량 정격에서 가정된 수준 이상으로 도체 온도를 높입니다. 경감 요인을 무시하면 도체 온도가 절연체의 연속 정격을 초과하여 열 노화가 가속화되고 저항이 증가하며, 이는 결국 자체 강화 주기에서 작동 온도를 더욱 높입니다.

번들링 용량 감소는 일반적인 PV 설치에서 가장 중요한 요소입니다. 전류를 전달하는 여러 케이블이 열 접촉 상태이거나 근접해 있는 경우 각 케이블의 열 출력으로 인해 주변 온도가 상승합니다. IEC 60364-5-52는 그룹화 보정 계수를 제공합니다. 접촉 중인 2개의 케이블은 개별 전류용량의 약 80%를 유지하고 함께 그룹화된 4개의 케이블은 약 65%를 유지하며 6개 이상의 케이블은 형상에 따라 57% 이하만 유지할 수 있습니다. 동일한 전류 수준의 다른 5개 스트링과 함께 묶인 대기 중 정격 25A의 스트링 케이블의 경우, 케이블당 감소된 전류 용량은 조도가 높은 날 스트링의 단락 전류보다 낮은 14~15A로 떨어질 수 있습니다. 이러한 상황에서는 더 큰 도체 단면적을 선택하거나 적절한 열 분리를 제공하는 구성으로 케이블을 배열해야 합니다.

주변 온도 경감으로 두 번째 보정 레이어가 추가됩니다. 더운 기후의 옥상에 있는 PV 케이블은 표준 전류용량 표에 사용되는 30°C 기준 온도와 비교하여 지붕 표면과 케이블 사이 공간의 주변 온도가 정기적으로 50~60°C에 이릅니다. 도체 온도 정격이 90°C인 XLPE 절연 PV 케이블의 경우 주변 온도와 도체 한계 사이의 온도 상승 허용치는 기준 사례의 60°C와 비교하여 이러한 조건에서 30~40°C에 불과합니다. 즉, 묶음 수정이 적용되기 전에 전류용량을 표에 나온 값의 약 70%로 줄입니다. Zhishang Cable은 그룹화와 주변 온도를 동시에 고려하는 애플리케이션별 전류용량 지침을 제공하므로 시스템 설계자는 사용 가능한 전류 용량을 과장하는 게시된 자유 대기 값에 의존하는 대신 실제 설치 조건에 적합한 도체 단면적을 선택할 수 있습니다.

커넥터 호환성 및 일치하지 않는 PV 케이블-커넥터 조합의 숨겨진 위험

MC4 및 유사한 다중 접점 DC 커넥터는 PV 스트링 케이블의 사실상 표준 종단 장치가 되었지만 MC4 호환 케이블과 다른 제조업체의 MC4 커넥터를 자유롭게 결합할 수 있다는 가정은 기술적으로 올바르지 않으며 일부 관할권에서는 코드 위반입니다. IEC 62852 및 IEC 62548의 시스템 수준 요구 사항을 포함한 PV 커넥터 표준은 커넥터가 특정 케이블 외경 범위 및 도체 단면적과 함께 사용하도록 인증되어야 하며, 서로 다른 제조업체의 커넥터를 혼합하면 기계적 연결이 올바르게 장착된 것처럼 보이더라도 두 가지 유형 테스트 자격을 무효화한다고 지정합니다.

일치하지 않는 조합의 위험은 주로 즉각적인 고장 중 하나가 아닙니다. 기계적으로 장착된 혼합 커넥터는 몇 달 또는 몇 년 동안 정상적으로 작동할 수 있습니다. 위험은 접촉 저항 크리프입니다. 일별 조도 변화 중 열 순환으로 인해 케이블 절연체, 케이블 도체 및 커넥터 접촉 본체 사이에 차동 팽창 및 수축이 발생하며, 각각은 열팽창 계수가 다릅니다. 일치하고 적절하게 자격을 갖춘 조합에서는 이러한 차이가 접점 설계에 반영됩니다. 일치하지 않는 조합에서 접촉 형상은 압착된 인터페이스에서 접촉 저항을 점진적으로 증가시키는 미세한 움직임을 허용하여 결국 절연체를 탄화시키고 저항 결함 또는 아크를 생성하는 국부적인 열을 생성할 수 있습니다. AC 아크를 자연적으로 소멸시키는 제로 크로싱이 없는 DC 시스템에서 저항성 결함은 놀랍도록 낮은 결함 전류에서 아크를 유지할 수 있으므로 커넥터 품질과 호환성은 단순한 규제 문제가 아닌 실제 화재 위험이 됩니다.

또한 케이블 외경 공차는 대부분의 다른 커넥터 유형보다 PV 커넥터 응용 분야에서 더 중요합니다. 왜냐하면 커넥터의 케이블 씰과 스트레인 릴리프는 커넥터 본체와 케이블 재킷 사이의 밀착에 따라 달라지기 때문입니다. 공차 범위의 하단에 외경이 있는 케이블은 커넥터에 안착될 수 있지만 케이블 씰이 충분히 압축되지 않은 상태로 유지되어 접촉 챔버로 습기가 유입될 수 있습니다. 이는 실외 설치에서 절연 저항 저하 및 커넥터 부식의 직접적인 경로입니다. 엄격한 외경 공차로 생산된 케이블과 사양 범위의 상한선으로 제어된 재킷 벽 두께를 갖춘 케이블은 전체 MC4 호환 커넥터 크기 범위에서 일관되게 더 나은 밀봉 무결성을 제공합니다. 이는 구매 시점에는 보이지 않지만 시간이 지남에 따라 현장 신뢰성 통계에서 명백해지는 치수 품질 특성이며 Anhui Zhishang Cable Technology Co., Ltd.가 선택적인 프리미엄 사양이 아닌 표준 생산 매개변수로 제어하는 ​​구성 세부 사항 중 하나입니다.

다른 공급업체의 PV 케이블과 커넥터를 결합하기 전 주요 점검 사항

• 외경 호환성 확인: 케이블의 실제 OD(공칭이 아님)가 해당 커넥터 크기에 대해 커넥터 제조업체가 지정한 허용 범위 내에 속하는지 확인하십시오.
• 단면 압착 범위 확인: 각 커넥터 접점은 특정 도체 단면적 범위에 적합합니다. 케이블 도체가 수정 없이 압착 배럴의 적격 범위 내에 맞는지 확인하십시오.
• IEC 62852 호환성 설명을 확인하십시오. 일부 커넥터 제조업체는 테스트를 거친 호환 케이블 범위를 게시합니다. 물리적 적합성이 자격을 갖춘 호환성과 동일하다고 가정하기보다는 이를 기본 참조로 사용하십시오.
• 올바른 압착 도구를 사용하십시오. 일치하는 케이블-커넥터 조합이라도 해당 커넥터에 적합하지 않은 도구를 사용하여 압착하면 실패합니다. IEC 62852의 접촉 저항 및 기계적 유지 요구 사항은 승인된 툴링 및 다이 세트를 통해서만 충족됩니다.