Κύματα καύσωνα και μείωση ηλιακών καλωδίων: Τι πρέπει να ελέγξουν ξανά οι μηχανικοί φωτοβολταϊκών

Στις 10 Ιουλίου 2026, το εθνικό φορτίο ηλεκτρικής ενέργειας της Κίνας έφτασε σε νέο ετήσιο ρεκόρ 1,518 δισεκατομμυρίων kW. Η συνεχιζόμενη ζήτηση θερμότητας, ψύξης και η βιομηχανική παραγωγή αναμένεται να ωθήσουν την καλοκαιρινή αιχμή ακόμη πιο ψηλά. Ταυτόχρονα, οι ηλιακές εγκαταστάσεις λειτουργούν κάτω από μερικές από τις πιο σκληρές θερμικές συνθήκες του έτους-όχι μόνο λόγω της θερμοκρασίας του αέρα, αλλά και λόγω της θερμότητας που συσσωρεύεται σε στέγες, δίσκους καλωδίων και εκτεθειμένες μεταλλικές επιφάνειες.Εθνική Υπηρεσία Ενέργειας της Κίνας.

Για τους μηχανικούς φωτοβολταϊκών, αυτή είναι μια έγκαιρη υπενθύμιση: η ονομαστική διατομή-που εκτυπώνεται σε ένα ηλιακό καλώδιο δεν καθορίζει από μόνη της πόσο ρεύμα μπορεί να μεταφέρει με ασφάλεια το καλώδιο.

Η θερμοκρασία περιβάλλοντος, η μέθοδος εγκατάστασης, η ομαδοποίηση καλωδίων, η θερμοκρασία του αγωγού, η πτώση τάσης και η ποιότητα του συνδετήρα πρέπει να ελέγχονται μαζί.

Τα δεδομένα καιρού συνήθως αντιπροσωπεύουν τη σκιασμένη θερμοκρασία του αέρα. Ένα φωτοβολταϊκό καλώδιο που είναι εγκατεστημένο κάτω από μονάδες, σε σκοτεινή ταράτσα ή κοντά σε μεταλλική κατασκευή μπορεί να αντιμετωπίσει ένα πολύ πιο ζεστό τοπικό περιβάλλον.

Πολλές πηγές θερμότητας μπορούν να δράσουν ταυτόχρονα:

• Άμεση ηλιακή ακτινοβολία
• Θερμότητα που ανακλάται ή εκπέμπεται από την οροφή
• Περιορισμένη ροή αέρα κάτω από τις μονάδες
• Η θερμότητα απορροφάται από μεταλλικούς δίσκους ή αγωγούς
• Ηλεκτρικές απώλειες στο εσωτερικό του αγωγού
• Θερμότητα που παράγεται στους συνδέσμους και τους τερματισμούς

Αυτό σημαίνει ότι οι μηχανικοί δεν πρέπει να χρησιμοποιούν την περιφερειακή πρόγνωση καιρού ως τη μοναδική θερμοκρασία σχεδιασμού. Πρέπει να ληφθεί υπόψη η πραγματική διαδρομή καλωδίου.

Ένα καλώδιο που αιωρείται σε ελεύθερο αέρα συνήθως θα διαχέει τη θερμότητα πιο αποτελεσματικά από το ίδιο καλώδιο που είναι εγκατεστημένο μέσα σε έναν αγωγό ή είναι στενά ομαδοποιημένο με άλλα φορτωμένα καλώδια. Επομένως, δύο καλώδια με το ίδιο μέγεθος αγωγού μπορούν να έχουν διαφορετικά επιτρεπόμενα ρεύματα.

Το καλώδιο H1Z2Z2-Κ που κατασκευάζεται σύμφωνα με το EN 50618 είναι σχεδιασμένο για απαιτητικές εφαρμογές φωτοβολταϊκών σε εξωτερικούς χώρους. Συνήθως χρησιμοποιεί έναν επικασσιτερωμένο-χάλκινο αγωγό Κατηγορίας 5 με μόνωση και υλικά θήκης χωρίς αλογόνο.

Ωστόσο, η βαθμολογία θερμοκρασίας του μερικές φορές παρεξηγείται.

Το καλώδιο τύπου EN 50618- είναι γενικά σχεδιασμένο για μέγιστη θερμοκρασία αγωγού 90 μοιρών κατά την κανονική συνεχή λειτουργία. Η λειτουργία στις 120 μοίρες περιορίζεται συνολικά σε 20.000 ώρες υπό τις συνθήκες που ορίζονται από το πρότυπο - δεν είναι ο κανονικός στόχος συνεχούς σχεδίασης. Μια αντιπροσωπευτική προδιαγραφή κατασκευαστή επιβεβαιώνει το κανονικό όριο 90 μοιρών και την περιορισμένη συνθήκη 120 μοιρών.Τεχνικά στοιχεία LAPP H1Z2Z2-K

Η διάκριση έχει σημασία γιατί:

• Η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι η θερμοκρασία γύρω από το καλώδιο.
• Η θερμοκρασία του αγωγού είναι η θερμοκρασία που επιτυγχάνεται μέσα στο καλώδιο.
• Η τρέχουσα ικανότητα μεταφοράς-είναι το ρεύμα που διατηρεί τον αγωγό εντός της επιτρεπόμενης θερμοκρασίας υπό μια καθορισμένη συνθήκη εγκατάστασης.

Ένα καλώδιο με την ένδειξη "90 μοίρες" δεν είναι αυτόματα κατάλληλο για τη μεταφορά του δημοσιευμένου ρεύματος αναφοράς του σε αέρα περιβάλλοντος 90 μοιρών. Εάν το περιβάλλον είναι ήδη ζεστό, το καλώδιο έχει πολύ μικρότερη ικανότητα να απελευθερώνει τη θερμότητα που παράγεται από τη δική του αντίσταση.

Οι τρέχοντες πίνακες-φέρουσας ικανότητας βασίζονται σε συγκεκριμένες συνθήκες αναφοράς. Αυτά μπορεί να περιλαμβάνουν ένα μόνο καλώδιο σε ελεύθερο αέρα, μια καθορισμένη θερμοκρασία περιβάλλοντος, μια συγκεκριμένη θερμοκρασία αγωγού και μια υποτιθέμενη μέθοδο εγκατάστασης.

Για παράδειγμα, ένα φύλλο δεδομένων καλωδίου Prysmian H1Z2Z2-K 6 mm² δίνει διαφορετικές ονομασίες ρεύματος ανάλογα με το αν το καλώδιο είναι ελεύθερα τοποθετημένο στον αέρα ή τοποθετημένο σε μια επιφάνεια. Οι δηλωμένες τιμές βασίζονται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 60 μοιρών, αποδεικνύοντας γιατί οι συνθήκες πίσω από έναν αριθμό έντασης είναι τόσο σημαντικές όσο και ο ίδιος ο αριθμός. Φύλλο δεδομένων Prysmian TECSUN H1Z2Z2-K

Στην πράξη, το επιτρεπόμενο ρεύμα μπορεί να εκφραστεί εννοιολογικά ως:

Οι συντελεστές διόρθωσης πρέπει να προέρχονται από το ισχύον ηλεκτρικό πρότυπο, τον τοπικό κώδικα ή τα επαληθευμένα δεδομένα κατασκευαστή. Δεν πρέπει να εκτιμώνται.

Οι μηχανικοί θα πρέπει να επιβεβαιώσουν τουλάχιστον τα ακόλουθα:

Σε διεθνές επίπεδο, το IEC 62548-1 καλύπτει απαιτήσεις σχεδιασμού συστοιχιών φωτοβολταϊκών, συμπεριλαμβανομένης της καλωδίωσης συστοιχίας DC και της ηλεκτρικής προστασίας. Το μέγεθος του καλωδίου θα πρέπει επίσης να ακολουθεί τους σχετικούς εθνικούς κανόνες που προέρχονται από πρότυπα όπως η σειρά IEC 60364. IEC 62548-1:2023

Η ομαδοποίηση καλωδίων είναι ιδιαίτερα σημαντική γύρω από τα κιβώτια συνδυασμού, τις εισόδους μετατροπέα, τις στροφές δίσκων και τα τμήματα αγωγών.

Όταν πολλά φορτωμένα καλώδια τοποθετούνται κοντά μεταξύ τους, κάθε καλώδιο θερμαίνει τα άλλα και η ροή αέρα μειώνεται. Ακόμα κι αν το μεγαλύτερο μέρος της διαδρομής είναι ανοιχτό και καλά αεριζόμενο, ένα σύντομο τμήμα με συμφόρηση μπορεί να γίνει το θερμικό σημείο συμφόρησης.

Οι τυπικοί τομείς που απαιτούν προσοχή περιλαμβάνουν:

• Πολλαπλά καλώδια χορδών δεμένα σε μια σφιχτή δέσμη
• Θετικοί και αρνητικοί αγωγοί συνωστίζονται σε έναν αγωγό
• Οι δίσκοι καλωδίων γεμίζουν πέρα ​​από την υπόθεση σχεδιασμού τους
• Πυκνή καλωδίωση αμέσως κάτω από ένα κουτί συνδυασμού
• Καλώδια που στηρίζονται απευθείας σε ζεστά υλικά στέγης
• Σπειροειδές περίσσιο καλώδιο που άφησε πίσω τις μονάδες

Οι στενοί δεσμοί καλωδίων μπορούν επίσης να δημιουργήσουν μηχανική καταπόνηση και να περιορίσουν την κίνηση κατά τη διάρκεια της θερμικής διαστολής. Τα καλώδια πρέπει να στηρίζονται χωρίς να συνθλίβονται και πρέπει να τηρείται η ελάχιστη ακτίνα κάμψης του κατασκευαστή.

Όπου είναι πρακτικό, η αύξηση της απόστασης ή η βελτίωση του αερισμού μπορεί να είναι πιο αποτελεσματική από την απλή αύξηση του μεγέθους του αγωγού.

Η θερμοκρασία του καλωδίου επηρεάζει περισσότερο από τη διάρκεια ζωής της μόνωσης. Η ηλεκτρική αντίσταση του χαλκού αυξάνεται καθώς ο αγωγός γίνεται θερμότερος.

Για υπολογισμούς μηχανικής, η αντίσταση του χαλκού αυξάνεται κατά περίπου 0,39% για κάθε 1 βαθμό αύξηση πάνω από τη θερμοκρασία αναφοράς. Ένας αγωγός που λειτουργεί στις 80 μοίρες θα έχει επομένως σημαντικά υψηλότερη αντίσταση από τον ίδιο αγωγό που μετράται στις 20 μοίρες.

Το αποτέλεσμα είναι:

• Μεγαλύτερη πτώση τάσης
• Μεγαλύτερες απώλειες I2RI^2RI2R
• Χαμηλότερη παραδοθείσα ισχύς
• Πρόσθετη θέρμανση αγωγού

Η αντίσταση του φωτοβολταϊκού καλωδίου κανονικά καθορίζεται στις 20 μοίρες σύμφωνα με το IEC 60228. Το IEC 60228 ορίζει τις απαιτήσεις κατασκευής αγωγών και μέγιστης αντίστασης, συμπεριλαμβανομένων των εύκαμπτων αγωγών Κλάσης 5 που χρησιμοποιούνται συνήθως σε ηλιακά καλώδια.IEC 60228:2023

Επομένως, οι υπολογισμοί πτώσης τάσης-θα πρέπει να χρησιμοποιούν αντίσταση διορθωμένη στην αναμενόμενη θερμοκρασία λειτουργίας-και όχι μόνο την τιμή καταλόγου στους 20 βαθμούς .

Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για:

• Κυκλώματα μακράς χορδής
• Κεντρικές διατάξεις μετατροπέα
• Μεγάλα φυτά στο έδαφος-
• Συστήματα ταράτσας με έμμεσες διαδρομές καλωδίων
• Συστήματα που λειτουργούν κοντά στο κατώτερο όριο τάσης MPPT του μετατροπέα

Τα Φ/Β κυκλώματα δεν είναι συνηθισμένα, σταθερά φορτία συνεχούς ρεύματος. Το ρεύμα σχεδιασμού τους πρέπει να αντανακλά το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να παράγει η συστοιχία σύμφωνα με το ισχύον πρότυπο σχεδιασμού και τους τοπικούς κανονισμούς.

Ο υπολογισμός μπορεί να χρειαστεί να λάβει υπόψη:

• Μονάδα ρεύματος βραχυκυκλώματος-
• Παράλληλες χορδές
• Απαιτούμενη ασφάλεια ή συνεχείς-τρέχοντες παράγοντες
• Διπροσωπικό κέρδος
• Ακτινοβολία πάνω από τις τυπικές συνθήκες δοκιμής
• Αντίστροφη-τρέχουσα συνεισφορά
• Προστασία από υπερένταση
• Μελλοντικές αλλαγές στη διαμόρφωση της μονάδας ή της συμβολοσειράς

Ένα συνηθισμένο λάθος είναι να συγκρίνετε το ρεύμα λειτουργίας της μονάδας απευθείας με μια βαθμολογία καταλόγου καλωδίων. Αυτό μπορεί να αγνοήσει τόσο τον απαιτούμενο τρέχοντα παράγοντα σχεδιασμού-και τη θερμική υποβάθμιση που προκαλείται από το περιβάλλον εγκατάστασης.

Η σωστή σειρά είναι:

• Καθορίστε το ρεύμα σχεδιασμού του ΦΒ κυκλώματος.
• Προσδιορίστε την ισχύ του καλωδίου αναφοράς.
• Εφαρμόστε όλους τους απαιτούμενους διορθωτικούς παράγοντες.
• Επιβεβαιώστε ότι η διορθωμένη ισχύς υπερβαίνει το ρεύμα σχεδιασμού.
• Ελέγξτε την πτώση τάσης και την απώλεια ισχύος.
• Επαληθεύστε την προστασία και τη συμβατότητα του βύσματος.

Το να περάσετε μόνο έναν από αυτούς τους ελέγχους δεν αρκεί.

Ένα καλώδιο σωστού μεγέθους δεν μπορεί να αντισταθμίσει μια κακή σύνδεση.

Η αύξηση της θερμοκρασίας του συνδετήρα μπορεί να προκληθεί από:

• Λανθασμένη ή ατελής πτύχωση
• Λάθος εργαλείο πτύχωσης ή μήτρα
• Διατομή καλωδίου-εκτός του εγκεκριμένου εύρους του βύσματος
• Η εξωτερική διάμετρος του καλωδίου δεν είναι συμβατή με τη στεγανοποίηση
• Μολυσμένες ή κατεστραμμένες επαφές
• Υποδοχές που δεν έχουν εμπλακεί πλήρως
• Ανάμιξη εξαρτημάτων συνδετήρων από διαφορετικούς κατασκευαστές
• Είσοδος νερού και διάβρωση
• Υπερβολική μηχανική τάση στη σύνδεση

Αυτά τα ελαττώματα αυξάνουν την αντίσταση επαφής. Επειδή η παραγωγή θερμότητας ακολουθεί το P=I2RP=I^2RP=I2R, ακόμη και μια σχετικά μικρή αύξηση της αντίστασης μπορεί να δημιουργήσει σημαντική τοπική θέρμανση όταν το ρεύμα είναι υψηλό.

Η NREL έχει τεκμηριώσει την ισορροπία Φ/Β-των-αστοχιών σύνδεσης του συστήματος που περιλαμβάνουν υπερθέρμανση, αποσκλήρυνση και φυσική παραμόρφωση, με σοβαρές περιπτώσεις που ενδέχεται να οδηγήσουν σε ανοιχτά κυκλώματα, τόξα ή πυρκαγιά. NREL ισοζύγιο-της-έρευνας ανθεκτικότητας του συστήματος

Κατά τη διάρκεια ενός καύσωνα, μια οριακή σύνδεση έχει μικρότερο θερμικό χώρο. Επομένως, οι μηχανικοί θα πρέπει να αντιμετωπίζουν το καλώδιο και τον σύνδεσμο ως ένα ταιριαστό σύστημα και όχι ως ξεχωριστά προϊόντα.

Η καλή δρομολόγηση μειώνει τόσο τη θερμική όσο και τη μηχανική καταπόνηση.

Όπου είναι δυνατόν:

• Κρατήστε τα καλώδια μακριά από επιφάνειες που συσσωρεύουν υπερβολική θερμότητα.
• Διατηρήστε τη ροή αέρα γύρω από τα εκτεθειμένα καλώδια DC.
• Αποφύγετε την περιττή ομαδοποίηση και τους σφιχτά συσκευασμένους αγωγούς.
• Προστατέψτε τα καλώδια από αιχμηρά μεταλλικά άκρα.
• Αποτρέψτε το να ακουμπούν τα καλώδια στο νερό ή τα συντρίμμια.
• Υποστηρίξτε τους συνδέσμους έτσι ώστε το βάρος τους να μην μεταφέρεται από το καλώδιο.
• Αποφύγετε τα χαλαρά καλώδια να αγγίζουν την πίσω επιφάνεια των μονάδων.
• Διαχωρίστε την καλωδίωση DC από τον άσχετο εξοπλισμό που παράγει θερμότητα-.
• Χρησιμοποιήστε υποστηρίγματα ανθεκτικά στην υπεριώδη ακτινοβολία- και στις καιρικές συνθήκες, κατάλληλα για τη διάρκεια ζωής του έργου.

Για συστήματα ταράτσας, η δρομολόγηση θα πρέπει επίσης να εξετάζει την πρόσβαση για συντήρηση και πυρόσβεση. Ένα τεχνικά σωστό μέγεθος αγωγού δεν καθιστά αξιόπιστο ένα κύκλωμα κακής δρομολόγησης.

Τα κύματα καύσωνα παρέχουν μια χρήσιμη ευκαιρία για τον εντοπισμό αδύναμων σημείων, επειδή τα θερμικά προβλήματα γίνονται πιο ορατά υπό υψηλή ακτινοβολία και υψηλό ρεύμα.

Η επιθεώρηση πρέπει να πραγματοποιείται από εξειδικευμένο προσωπικό υπό αντιπροσωπευτικές συνθήκες λειτουργίας. Οι χρήσιμοι έλεγχοι περιλαμβάνουν:

• Υπέρυθρη επιθεώρηση συνδετήρων, κιβωτίων συνδυασμού και τερματισμών
• Σύγκριση θερμοκρασίας μεταξύ παρόμοιων σειρών
• Οπτική επιθεώρηση για αποχρωματισμό, παραμόρφωση ή ραγισμένα μανδύα καλωδίων
• Επαλήθευση εμπλοκής του συνδετήρα
• Επιθεώρηση στηριγμάτων καλωδίων και ακτίνα κάμψης
• Τρέχουσα σύγκριση μεταξύ παράλληλων χορδών
• Δοκιμή αντίστασης μόνωσης-όταν απαιτείται
• Εξέταση προστατευτικών διατάξεων και ροπής ακροδεκτών σύμφωνα με τη διαδικασία του κατασκευαστή

Η απόλυτη θερμοκρασία από μόνη της δεν εντοπίζει πάντα το πρόβλημα. Ένα τμήμα σύνδεσης ή καλωδίου που είναι αισθητά πιο ζεστό από ισοδύναμα εξαρτήματα που φέρουν παρόμοιο ρεύμα αξίζει να διερευνηθεί.

Το κύκλωμα δεν πρέπει απλώς να-ενεργοποιείται ξανά μετά το σφίξιμο ή την αντικατάσταση ενός εξαρτήματος. Οι μηχανικοί θα πρέπει να προσδιορίσουν την υποκείμενη αιτία, όπως εσφαλμένη πτύχωση, μη συμβατό εξάρτημα, υπερφόρτωση, κατεστραμμένο αγωγό ή κακή δρομολόγηση.

Πριν από την έγκριση μιας νέας σχεδίασης-ή πριν από την επόμενη περίοδο ακραίας ζέστης-οι μηχανικοί φωτοβολταϊκών θα πρέπει να ελέγξουν ξανά:

 Η μέγιστη τοπική θερμοκρασία, όχι μόνο η δημοσιευμένη θερμοκρασία καιρού

 Οι συνθήκες αναφοράς πίσω από τον πίνακα δυναμικότητας καλωδίων

 Συντελεστές διόρθωσης θερμοκρασίας, ομαδοποίησης και εγκατάστασης

 Πραγματικό ρεύμα σχεδίασης Φ/Β κυκλώματος

 Πτώση τάσης στην αναμενόμενη θερμοκρασία αγωγού

 Αξιολογήσεις ρεύματος καλωδίων και βυσμάτων

 Συμβατότητα διατομής καλωδίου-και εξωτερικής-διαμέτρου

 Εργαλεία πτύχωσης και διαδικασίες εγκατάστασης

 Συμφορημένα τμήματα κοντά σε κιβώτια συνδυασμού και μετατροπείς

 Η θερμική επιθεώρηση προκύπτει από λειτουργικά συστήματα

 Συντονισμός προστασίας και{0}}τρέχουσες απαιτήσεις σφάλματος

 Συμμόρφωση με τα ισχύοντα πρότυπα του έργου και τον τοπικό κώδικα

Η επιλογή ενός πιστοποιημένου καλωδίου H1Z2Z2-K είναι ένα σημαντικό σημείο εκκίνησης, αλλά η πιστοποίηση δεν εξαλείφει την ανάγκη για μηχανικούς υπολογισμούς.

Η αξιόπιστη απόδοση κατά την ακραία ζέστη εξαρτάται από το πλήρες σύστημα: ποιότητα αγωγού, κατασκευή καλωδίου, μέθοδος εγκατάστασης, συντελεστές διόρθωσης, έλεγχος πτώσης τάσης-, συμβατότητα συνδετήρων και ποιότητα κατασκευής εγκατάστασης.

Για τους εργολάβους EPC και τους αγοραστές έργων, η ασφαλέστερη προσέγγιση είναι να επανεξετάσουν αυτούς τους όρους πριν από την προμήθεια. Η αλλαγή μεγέθους καλωδίου ή προδιαγραφών σύνδεσης κατά τη σχεδίαση είναι σχετικά απλή. Η αντικατάσταση της υπερθερμασμένης καλωδίωσης μετά την έναρξη λειτουργίας δεν είναι.

SINELINKπρομηθεύει πιστοποιημένα ηλιακά καλώδια, συμβατούς συνδετήρες φωτοβολταϊκών και αξεσουάρ υποστήριξης για έργα σε στέγες και έργα κοινής χρήσης-. Η διατομή του καλωδίου, η εξωτερική διάμετρος, η συμβατότητα του συνδέσμου-και η συγκεκριμένη τεκμηρίωση-του έργου μπορούν να αναθεωρηθούν πριν από την προσφορά και την παραγωγή.