Introduksjon til populære ledninger og materialer som brukes i solcelleanlegg

I de senere år har bruken av solenergi (PV) blitt mer og mer utbredt, og utviklingen har skjedd raskt. I tillegg til hovedutstyret, som for eksempel fotovoltaiske moduler, omformere og opptransformatorer, spiller tilkoblingen av fotovoltaiske kabelmaterialer en avgjørende rolle for den totale lønnsomheten til et fotovoltaisk kraftverk, samt driftssikkerhet og høy effektivitet. Følgende er en fullstendig oversikt over vanlige kabler og materialer som brukes i PV-kraftverk, samt deres miljøpåvirkning.

I henhold til systemet for PV-kraftverk kan kabler klassifiseres i likestrømskabler og vekselstrømskabler, og klassifiseres som følger basert på de varierte formålene og bruksmiljøene:

1. DC-kabel
(1). Seriekabler kobler moduler til moduler.
(2). Mellom strengene og deres strenger og DC-fordelingsboksen (konvergensboksen) via parallellkoblingen.
(3). Koble en kabel mellom likestrømsfordelingsboksen og omformeren.

Kablene som er oppført ovenfor er likestrømskabler, som må være fukttette, motstandsdyktige mot soleksponering, kulde, varme og UV-stråling. I noen tilfeller må også syre, alkali og andre kjemiske stoffer unngås.

2. AC-kabel
(1). Koble omformeren til opptransformatoren med kabelen.
(2). Kabelen som forbinder opptransformatoren med strømfordelingsenheten.
(3). Fordelingsenhet for strømnettet eller brukerens tilkoblingskabel.

Denne delen av kabelen er for AC-lastkabelen, som legges innendørs i samsvar med de generelle standardene for valg av strømkabler.

3. Fotovoltaisk spesialkabel
Et stort antall likestrømskabler må installeres utendørs under ugunstige værforhold, og kabelmaterialet bør derfor være motstandsdyktig mot UV-stråling, ozon, ekstreme temperaturvariasjoner og kjemisk erosjon. Kabler av vanlige materialer som brukes i dette miljøet over lengre tid, vil svekke kabelmantelen og til og med oppløse isolasjonslaget. Disse forholdene vil ikke bare umiddelbart skade kabelsystemet, men de vil også øke risikoen for kortslutning av kabelen, samt sannsynligheten for branner eller arbeidsskader på mellomlang til lang sikt, noe som reduserer systemets levetid betydelig.

Bruken av PV-spesifikke kabler og komponenter i PV-kraftverk er derfor kritisk. Med den pågående ekspansjonen av solcelleindustrien har markedet for fotovoltaiske støttekomponenter gradvis oppstått, og når det gjelder kabler, har det blitt produsert en rekke standarder for spesialiserte fotovoltaiske kabelvarer. Nylig utviklet elektronstråle-tverrbindingskabel, klassifisert til 120 ℃, kan tåle tøffe klimatiske forhold og mekaniske støt. Et annet eksempel er RADOX-kabelen, som er en spesialisert solenergikabel designet i samsvar med den internasjonale standarden IEC216, med en utendørs levetid som er 8 ganger så lang som gummikabler og 32 ganger så lang som PVC-kabler. Spesialiserte fotovoltaiske kabler og komponenter tilbyr overlegen værbestandighet, UV- og ozon-erosjonsbestandighet, og kan tåle et bredere spekter av temperaturvariasjoner. I Europa oppdaget teknikere at temperaturnivåene målt på taket kan nå 100 til 110 °C.

4. Kabelledermaterialer
DC-kabler brukes oftest i solkraftverk for langvarig utendørs drift. På grunn av bygningsbegrensninger brukes imidlertid kabelforbindelser primært til kontakter. Kabelledermaterialer klassifiseres i kobberkjerne og aluminiumskjerne. Kobberkjernekabel har bedre oksidasjonsmotstand enn aluminium, lang levetid, god stabilitet og ytelse, lite spenningsfall og lite effekttap. I konstruksjon, på grunn av kobberkjernens gode fleksibilitet, er den tillatte bøyningsradiusen liten, så den er lett å bøye og slite i røret. Kobberkjernen utmattes og gjentatt bøying gjør det ikke lett å sprekke, så den er enkel å koble til. Samtidig er kobberkjernens mekaniske styrke høy, og kan derimot oksideres (elektrokjemisk reaksjon) på grunn av sine kjemiske egenskaper, og er spesielt utsatt for krympefenomener, noe som kan føre til svikt.

Som et resultat har kobberkabler betydelige fordeler i solenergisystemer, spesielt innen direkte nedgraving av strømforsyning via kabel. Det kan redusere antall ulykker, forbedre påliteligheten til strømforsyningen, gjøre bygging og vedlikehold enklere, og så videre. Det er nettopp derfor kobberkabel primært brukes til nedgraving av strømforsyning via kabel i Kina.

5. Materialer for kabelisolasjonskappe
Under installasjon, drift og vedlikehold av et solcelleanlegg kan kabelen befinne seg i bakken under jorden, gjengrodde steiner, takkonstruksjonen, skarpe kanter på ledningene, eller være eksponert i luften. Kabelen vil sannsynligvis utsettes for en rekke ytre påvirkninger. Hvis kabelkappen ikke er sterk nok, vil kabelisolasjonen bli skadet, noe som forkorter kabelens levetid eller forårsaker kortslutninger, branner og skadefare. Kabelforskere og teknikere oppdaget at materialer som er tverrbundet med stråling har høyere mekanisk styrke enn før behandlingen. Tverrbindingsprosessen endrer den kjemiske strukturen til polymeren som brukes i kabelisolasjonskappematerialet, og omdanner det smeltende termoplastmaterialet til et ikke-smeltbart elastomermateriale. Tverrbindingsstråling forbedrer også de termiske, mekaniske og kjemiske egenskapene til kabelisolasjonen betydelig.

DC-kretser utsettes ofte for en rekke ugunstige forhold under drift, noe som resulterer i jording og hindrer systemet i å fungere ordentlig. Ekstrudering, dårlig kabelproduksjon, utilstrekkelig isolasjonsmateriale, utilstrekkelig isolasjonsytelse, aldring av DC-systemets isolasjon og tilstedeværelsen av spesifikke skadefeil kan alle forårsake jording eller bli en jordingsfare. Videre vil det ytre klimaet, smådyrinvasjon eller bitt føre til problemer med DC-jording. Som et resultat er kabelmantelen i dette scenariet vanligvis armert med et gnagerbestandig materiale.