Въведение в популярните проводници и материали, използвани във фотоволтаични електроцентрали

През последните години приложението на слънчева енергия (PV) за производство на електроенергия става все по-широко разпространено и се развива бързо. В процеса на изграждане на фотоволтаични електроцентрали, в допълнение към основното оборудване, като фотоволтаични модули, инвертори, повишаващи трансформатори, освен че поддържа свързването на фотоволтаични кабелни материали, те играят решаваща роля за общата рентабилност на фотоволтаичната електроцентрала, експлоатационната безопасност и високата ефективност. По-долу е даден пълен преглед на често използваните кабели и материали във фотоволтаичните електроцентрали, както и тяхното въздействие върху околната среда.

Според системата на фотоволтаичните електроцентрали, кабелите могат да бъдат класифицирани на DC кабели и AC кабели и се класифицират както следва въз основа на различните цели и среди на употреба:

1. DC кабел
(1). Серийните кабели свързват модули с модули.
(2). Между стринговете и техните стрингове и разпределителната кутия за постоянен ток (конвергентна кутия) чрез паралелна връзка.
(3). Свържете кабел между разпределителната кутия за постоянен ток и инвертора.

Кабелите, изброени по-горе, са DC кабели, които трябва да са влагоустойчиви, устойчиви на излагане на слънце, студ, топлина и UV лъчение. В някои случаи трябва да се избягват и киселини, основи и други химични вещества.

2. AC кабел
(1). Свържете инвертора към повишаващия трансформатор, като използвате кабела.
(2). Кабелът, свързващ повишаващия трансформатор с разпределителното устройство за електроенергия.
(3). Разпределителен блок за мрежата или свързващия кабел на потребителя.

Тази част от кабела е за кабел за променливотоково натоварване, който се полага в затворена среда в съответствие с общите стандарти за избор на захранващи кабели.

3. Специален фотоволтаичен кабел
Голям брой DC кабели трябва да бъдат инсталирани на открито при неблагоприятни метеорологични условия, поради което материалът на кабела трябва да е устойчив на UV лъчение, озон, екстремни температурни колебания и химическа ерозия. Кабелите от обикновен материал, използвани в тази среда за продължителен период от време, ще отслабят обвивката на кабела и дори ще разтворят изолационния слой. Тези условия не само ще повредят незабавно кабелната система, но и ще увеличат вероятността от късо съединение на кабела, както и вероятността от пожари или наранявания на работниците в средносрочен и дългосрочен план, което значително ще намали експлоатационния живот на системата.

Следователно, използването на специфични за фотоволтаичните системи кабели и компоненти във фотоволтаичните електроцентрали е от решаващо значение. С продължаващото разрастване на слънчевата индустрия, пазарът на фотоволтаични поддържащи компоненти прогресивно се разраства и по отношение на кабелите е създаден набор от стандарти за специализирани фотоволтаични кабелни продукти. Наскоро разработеният кабел с електроннолъчево омрежване, проектиран за 120 ℃, може да издържи на тежки климатични условия и механични удари. Друг пример е кабелът RADOX, който е специализиран кабел за слънчева енергия, проектиран в съответствие с международния стандарт IEC216, с експлоатационен живот на открито, който е 8 пъти по-дълъг от този на гумените кабели и 32 пъти по-дълъг от този на PVC кабелите. Специализираните фотоволтаични кабели и компоненти предлагат превъзходна устойчивост на атмосферни влияния, устойчивост на UV лъчи и озонова ерозия и могат да издържат на по-широк диапазон от температурни колебания. В Европа техници откриха, че температурните нива, измерени на покрива, могат да достигнат от 100 до 110°C.

4. Материали за кабелни проводници
DC кабелите се използват най-често в слънчеви електроцентрали за дългосрочна работа на открито; поради ограниченията на сградата обаче, кабелните връзки се използват предимно за конектори. Материалите на кабелните проводници се класифицират в медна сърцевина и алуминиева сърцевина. Медната сърцевина има по-добра устойчивост на окисляване от алуминиевата, дълъг живот, добра стабилност и производителност, малък спад на напрежение и малки загуби на мощност; в строителството, поради добрата гъвкавост на медната сърцевина, допустимият радиус на огъване е малък, така че е лесна за огъване и износване; а медната сърцевина е податлива на умора и многократно огъване, така че е лесна за свързване; в същото време механичната якост на медната сърцевина е висока. Напротив, алуминиевата сърцевина, поради химичните си свойства, е склонна към окисляване (електрохимична реакция) и е особено склонна към пълзене, което може да доведе до повреда.

В резултат на това, медните кабели имат значителни предимства в слънчевите енергийни системи, особено в областта на директното захранване чрез кабели, положени в земята. Те могат да намалят броя на авариите, да повишат надеждността на електрозахранването, да улеснят строителството и поддръжката и т.н. Именно поради тази причина медните кабели се използват предимно в подземното захранване чрез кабели в Китай.

5. Материали за обвивка на изолация на кабели
По време на инсталирането, експлоатацията и поддръжката на фотоволтаична електроцентрала, кабелът може да е в земята под почвата, обрасли скали, покривната конструкция, острите ръбове на окабеляването или да е изложен на въздух; кабелът е склонен да издържи на различни външни въздействия. Ако обвивката на кабела е недостатъчно здрава, изолацията на кабела ще се повреди, като по този начин се съкращава животът на кабела или се причиняват къси съединения, пожари и опасност от нараняване. Изследователи и техници в областта на кабелите откриха, че материалите, омрежени с радиация, имат по-висока механична якост, отколкото преди обработката. Процесът на омрежване променя химическата структура на полимера, използван в материала на изолационната обвивка на кабела, превръщайки стопяемия термопластичен материал в нетопяем еластомерен материал. Омрежването с радиация също така значително подобрява термичните, механичните и химичните свойства на изолацията на кабела.

DC веригите често са изложени на редица неблагоприятни обстоятелства по време на работа, което води до заземяване и пречи на системата да функционира правилно. Екструзия, лошо производство на кабели, неадекватни изолационни материали, недостатъчни изолационни характеристики, стареене на изолацията на DC системата и наличието на специфични повреди могат да предизвикат заземяване или да се превърнат в опасност от заземяване. Освен това, външните климатични условия, нахлуването на малки животни или ухапването им ще доведат до проблеми със заземяването на DC веригите. В резултат на това, в този сценарий, обвивката на кабела обикновено е бронирана с вещество, предпазващо от гризачи.