Sissejuhatus fotogalvaanilistes elektrijaamades kasutatavatesse populaarsetesse juhtmetesse ja materjalidesse

Viimastel aastatel on päikeseenergia (PV) kasutamine üha laialdasemalt levinud ja kiire areng on toimunud fotogalvaaniliste elektrijaamade ehitusprotsessis. Lisaks peamistele seadmetele, nagu fotogalvaanilised moodulid, inverterid ja astmetrafod, mängib fotogalvaaniliste kaablimaterjalide ühendamine fotogalvaanilise elektrijaama üldise kasumlikkuse ja tööohutuse, olgu see siis kõrge efektiivsusega, olulist rolli. Järgnevalt on antud täielik ülevaade fotogalvaanilistes elektrijaamades kasutatavatest levinumatest kaablitest ja materjalidest ning nende keskkonnamõjust.

PV-elektrijaamade süsteemi kohaselt saab kaablid liigitada alalisvoolukaabliteks ja vahelduvvoolukaabliteks ning need liigitatakse vastavalt erinevatele otstarvetele ja kasutuskeskkondadele järgmiselt:

1. Alalisvoolukaabel
(1). Järjestikused kaablid ühendavad mooduleid moodulitega.
(2). Ridade ja nende ridade ning alalisvoolu jaotuskarbi (koonduskarbi) vahel paralleelühenduse kaudu.
(3). Ühendage kaabel alalisvoolu jaotuskarbi ja inverteri vahele.

Ülaltoodud kaablid on alalisvoolukaablid, mis peavad olema niiskuskindlad, vastupidavad päikesekiirgusele, külmale, kuumusele ja UV-kiirgusele. Mõnel juhul tuleb vältida ka happeid, leeliseid ja muid keemilisi aineid.

2. Vahelduvvoolukaabel
(1). Ühendage inverter kaabli abil pinget tõstva trafoga.
(2). Pingetõstetrafot elektrijaotusseadmega ühendav kaabel.
(3). Võrgu või kasutaja ühenduskaabli jaotusüksus.

See kaabliosa on mõeldud vahelduvvoolu koormuskaabli jaoks, mis paigaldatakse sisekeskkonda vastavalt üldistele toitekaablite valiku standarditele.

3. Fotogalvaaniline spetsiaalkaabel
Suur hulk alalisvoolukaableid tuleb paigaldada õues ebasoodsates ilmastikutingimustes, seega peaks kaablimaterjal olema vastupidav UV-kiirgusele, osoonile, äärmuslikele temperatuurikõikumistele ja keemilisele erosioonile. Tavalisest materjalist kaablid, mida sellises keskkonnas pikka aega kasutatakse, nõrgestavad kaablikesta ja isegi lahustavad isolatsioonikihi. Need tingimused mitte ainult ei kahjusta kaablisüsteemi kohe, vaid suurendavad ka kaabli lühise ohtu, samuti tulekahjude või töötajate vigastuste tõenäosust keskpikas ja pikas perspektiivis, vähendades oluliselt süsteemi kasutusiga.

Seega on päikesepaneelidele spetsiifiliste kaablite ja komponentide kasutamine päikesepaneelide elektrijaamades kriitilise tähtsusega. Päikeseenergia tööstuse pideva laienemisega on järk-järgult tekkinud fotogalvaaniliste tugikomponentide turg ning kaablite osas on fotogalvaanilistele spetsiaalsetele kaablitoodetele loodud rida standardeid. Hiljuti konstrueeritud elektronkiire ristseotusega kaabel, mille nimitemperatuur on 120 ℃, peab vastu karmidele ilmastikutingimustele ja mehaanilistele löökidele. Teine näide on RADOX-kaabel, mis on spetsiaalne päikeseenergia kaabel, mis on konstrueeritud vastavalt rahvusvahelisele standardile IEC216 ja mille välistingimustes kasutamise eluiga on 8 korda pikem kui kummikaablitel ja 32 korda pikem kui PVC-kaablitel. Spetsiaalsed fotogalvaanilised kaablid ja komponendid pakuvad suurepärast ilmastikukindlust, UV- ja osoonierosioonikindlust ning taluvad laiemat temperatuurikõikumist. Euroopas avastasid tehnikud, et katusel mõõdetud temperatuurid võivad ulatuda 100–110 °C-ni.

4. Kaablijuhtide materjalid
Alalisvoolukaableid kasutatakse kõige sagedamini päikeseelektrijaamades pikaajaliseks välitingimustes kasutamiseks; hoone piirangute tõttu kasutatakse aga kaabliühenduste jaoks peamiselt pistikuid. Kaablijuhtmete materjalid liigitatakse vasksüdamikuga ja alumiiniumsüdamikuga kaabliks. Vasksüdamikuga kaablil on parem oksüdatsioonikindlus kui alumiiniumil, pikk eluiga, stabiilsus ja head jõudlusomadused, väike pingelang ja väike võimsuskadu; ehituses on vasksüdamiku hea paindlikkuse tõttu lubatud painderaadius väike, mistõttu on seda lihtne painutada ja toru kergesti kulub; ja vasksüdamiku väsimus ja korduv painutamine ei ole kergesti purunevad, seega on seda lihtne ühendada; samal ajal on vasksüdamiku mehaaniline tugevus kõrge, seega võib alumiiniumsüdamikuga kaabel oma keemiliste omaduste tõttu oksüdeeruda (elektrokeemiline reaktsioon) ja eriti kalduda roomamisnähtustele, mis võivad viia riketeni.

Seetõttu on vaskkaablitel päikeseenergiasüsteemides märkimisväärsed eelised, eriti otse maetud kaabli kaudu elektrienergia edastamise valdkonnas. See võib vähendada õnnetuste arvu, suurendada elektrivarustuse töökindlust, lihtsustada ehitust ja hooldust jne. Just seetõttu kasutatakse Hiinas vaskkaablit peamiselt maa-aluses kaabli kaudu elektrienergia edastamises.

5. Kaabli isolatsioonimaterjalid
Fotogalvaanilise elektrijaama paigaldamise, käitamise ja hooldamise ajal võib kaabel olla maas mulla all, võsastunud kivide vahel, katusekonstruktsiooni või juhtmestiku teravate servade vahel või õhus; kaabel talub tõenäoliselt mitmesuguseid väliseid mõjusid. Kui kaablikest ei ole piisavalt tugev, kahjustub kaabli isolatsioon, lühendades seeläbi kaabli eluiga või põhjustades lühiseid, tulekahjusid ja vigastusohtu. Kaabliuurijad ja -tehnikud avastasid, et kiirgusega ristseotud materjalidel on suurem mehaaniline tugevus kui enne töötlemist. Ristseostamise protsess muudab kaabli isolatsioonikesta materjalis kasutatava polümeeri keemilist struktuuri, muutes sulava termoplastilise materjali mittesulavaks elastomeermaterjaliks. Ristseotud kiirgus parandab oluliselt ka kaabli isolatsiooni termilisi, mehaanilisi ja keemilisi omadusi.

Alalisvooluahelad puutuvad töötamise ajal sageli kokku mitmesuguste ebasoodsate asjaoludega, mis põhjustavad maandust ja takistavad süsteemi korralikku toimimist. Väljasurumine, halb kaabli tootmine, ebapiisavad isolatsioonimaterjalid, ebapiisav isolatsiooni jõudlus, alalisvoolusüsteemi isolatsiooni vananemine ja spetsiifiliste kahjustuste olemasolu võivad kõik põhjustada maandust või tekitada maandusohtu. Lisaks põhjustavad alalisvoolu maandusprobleeme väliskliima, pisikeste loomade sissetung või hammustus. Seetõttu on sellisel juhul kaablikest tavaliselt kaetud närilistekindla materjaliga.