امواج گرما و کاهش کابل خورشیدی: آنچه مهندسان PV باید دوباره بررسی کنند

در 10 جولای 2026، بار ملی برق چین به رکورد سالانه 1.518 میلیارد کیلووات رسید. انتظار می رود تداوم گرما، تقاضای سرمایش و تولید صنعتی اوج تابستان را حتی بیشتر کند. در عین حال، تأسیسات خورشیدی تحت برخی از سخت‌ترین شرایط حرارتی سال کار می‌کنند-نه تنها به دلیل دمای هوا، بلکه به دلیل گرمای انباشته شده در پشت بام‌ها، سینی‌های کابل و سطوح فلزی در معرض دید.اداره ملی انرژی چین

برای مهندسان PV، این یک یادآوری به موقع است: مقطع اسمی-که بر روی کابل خورشیدی چاپ می‌شود، به خودی خود تعیین نمی‌کند که کابل چه مقدار جریان را می‌تواند ایمن حمل کند.

دمای محیط، روش نصب، گروه بندی کابل، دمای هادی، افت ولتاژ و کیفیت کانکتور همه باید با هم بررسی شوند.

داده های آب و هوا به طور معمول دمای هوای سایه دار را نشان می دهد. یک کابل PV نصب شده در زیر ماژول ها، روی یک پشت بام تاریک یا نزدیک به یک سازه فلزی ممکن است محیط محلی بسیار گرمتری را تجربه کند.

چندین منبع گرما می توانند به طور همزمان عمل کنند:

• تابش مستقیم خورشید
• گرمای منعکس شده یا منتشر شده از سقف
• جریان هوا محدود در زیر ماژول ها
• گرما توسط سینی ها یا مجراهای فلزی جذب می شود
• تلفات الکتریکی در داخل هادی
• گرمای تولید شده در کانکتورها و پایانه ها

این بدان معناست که مهندسان نباید از پیش بینی آب و هوای منطقه ای به عنوان تنها دمای طراحی استفاده کنند. مسیر کابل واقعی باید در نظر گرفته شود.

یک کابل معلق در هوای آزاد معمولاً گرما را به طور مؤثرتری نسبت به همان کابلی که در داخل یک مجرا نصب شده یا با کابل های بارگذاری شده دیگر گروه بندی شده است، دفع می کند. بنابراین دو کابل با اندازه هادی یکسان می توانند جریان های مجاز متفاوتی داشته باشند.

کابل H1Z2Z2{6}}K که مطابق با EN 50618 ساخته شده است، برای کاربردهای PV در فضای باز طراحی شده است. معمولاً از یک هادی مسی قلع‌دار کلاس 5 با عایق و مواد غلاف بدون هالوژن متصل- استفاده می‌کند.

با این حال، درجه حرارت آن گاهی اوقات اشتباه گرفته می شود.

کابل نوع EN 50618{6}}به طور کلی برای حداکثر دمای رسانا 90 درجه در طول کارکرد مداوم معمولی طراحی شده است. عملیات در 120 درجه در مجموع 20000 ساعت تحت شرایط تعریف شده توسط استاندارد محدود می شود - این هدف طراحی مداوم معمولی نیست. مشخصات سازنده نماینده، حد نرمال 90 درجه و شرایط 120 درجه محدود را تأیید می کند.داده های فنی LAPP H1Z2Z2-K

تمایز اهمیت دارد زیرا:

• دمای محیط، دمای اطراف کابل است.
• دمای هادی دمایی است که در داخل کابل بدست می آید.
• ظرفیت حمل-جریان جریانی است که هادی را در دمای مجاز خود تحت شرایط نصب تعریف شده نگه می‌دارد.

کابل با علامت "90 درجه" به طور خودکار برای حمل جریان مرجع منتشر شده خود در هوای محیط 90 درجه مناسب نیست. اگر محیط اطراف گرم است، کابل ظرفیت بسیار کمتری برای آزاد کردن گرمای تولید شده توسط مقاومت خود دارد.

جداول{0} ظرفیت حمل فعلی بر اساس شرایط مرجع خاص است. اینها ممکن است شامل یک کابل منفرد در هوای آزاد، دمای محیط تعریف شده، دمای هادی خاص و روش نصب فرضی باشد.

برای مثال، یک برگه اطلاعات کابل پریزمین H1Z2Z2-K 6 میلی‌متر مربع، بسته به اینکه کابل آزادانه در هوا نصب شده باشد یا روی سطح نصب شده باشد، رتبه‌بندی‌های جریان متفاوتی را ارائه می‌دهد. مقادیر بیان شده بر اساس دمای محیط 60 درجه است و نشان می دهد که چرا شرایط پشت یک عدد ampacity به اندازه خود عدد اهمیت دارد. برگه داده Prysmian TECSUN H1Z2Z2-K

در عمل، جریان مجاز را می توان به صورت مفهومی بیان کرد:

ضرایب اصلاح باید از استاندارد برق قابل اجرا، کد محلی یا داده های تایید شده سازنده باشد. آنها را نباید تخمین زد.

مهندسان باید حداقل موارد زیر را تأیید کنند:

در سطح بین المللی، IEC 62548-1 الزامات طراحی آرایه PV، از جمله سیم کشی آرایه DC و حفاظت الکتریکی را پوشش می دهد. اندازه کابل همچنین باید از قوانین ملی مربوطه برگرفته از استانداردهایی مانند سری IEC 60364 پیروی کند. IEC 62548-1:2023

گروه بندی کابل ها به ویژه در اطراف جعبه های ترکیبی، ورودی های اینورتر، خم های سینی و بخش های مجرا اهمیت دارد.

هنگامی که چندین کابل بارگذاری شده نزدیک به هم نصب می شوند، هر کابل کابل های دیگر را گرم می کند و جریان هوا کاهش می یابد. حتی اگر بیشتر مسیر باز و تهویه مناسب باشد، یک بخش شلوغ کوتاه می تواند به گلوگاه حرارتی تبدیل شود.

مناطق معمولی که نیاز به توجه دارند عبارتند از:

• کابل های رشته ای متعدد به یک بسته محکم بسته شده اند
• هادی های مثبت و منفی در یک مجرا جمع شده اند
• سینی های کابل فراتر از فرض طراحی آنها پر شده است
• سیم کشی متراکم بلافاصله در زیر جعبه ترکیب کننده
• کابل هایی که مستقیماً بر روی مواد گرم سقف قرار می گیرند
• سیم پیچ اضافی کابل پشت ماژول ها باقی مانده است

اتصالات محکم کابل همچنین می تواند استرس مکانیکی ایجاد کند و حرکت را در طول انبساط حرارتی محدود کند. کابل ها باید بدون له شدن پشتیبانی شوند و حداقل شعاع خمشی سازنده باید رعایت شود.

در صورت عملی، افزایش فاصله یا بهبود تهویه می تواند موثرتر از افزایش سایز رسانا باشد.

دمای کابل بیشتر از عمر عایق تاثیر می گذارد. با گرمتر شدن هادی، مقاومت الکتریکی مس افزایش می یابد.

برای برآوردهای مهندسی، مقاومت مس تقریباً 0.39٪ به ازای هر 1 درجه افزایش بالاتر از دمای مرجع افزایش می یابد. بنابراین رسانایی که در 80 درجه کار می کند، مقاومت قابل ملاحظه ای بالاتری نسبت به همان هادی اندازه گیری شده در 20 درجه دارد.

نتیجه این است:

• افت ولتاژ بیشتر
• تلفات بیشتر I2RI^2RI2R
• توان تحویلی کمتر
• گرمایش هادی اضافی

مقاومت کابل PV معمولاً در 20 درجه بر اساس استاندارد IEC 60228 مشخص می شود.IEC 60228:2023

بنابراین در محاسبات افت ولتاژ{0}}باید از مقاومت اصلاح شده در دمای عملیاتی مورد انتظار- نه فقط از مقدار کاتالوگ در 20 درجه استفاده شود.

این امر به ویژه برای:

• مدارهای رشته بلند
• طرح بندی اینورتر متمرکز
• گیاهان بزرگ-روی زمین
• سیستم های پشت بام با مسیرهای کابل غیر مستقیم
• سیستم هایی که نزدیک به حد ولتاژ MPPT پایین اینورتر کار می کنند

مدارهای PV بارهای DC معمولی و پایدار نیستند. جریان طراحی آنها باید حداکثر جریانی را که آرایه می تواند تحت استاندارد طراحی قابل اجرا و مقررات محلی تولید کند منعکس کند.

محاسبه ممکن است نیاز به در نظر گرفتن داشته باشد:

• ماژول جریان اتصال کوتاه-
• رشته های موازی
• ایمنی مورد نیاز یا عوامل فعلی مستمر-
• سود دو صورت
• تابش بالاتر از شرایط تست استاندارد
• معکوس- مشارکت فعلی
• حفاظت در برابر جریان بیش از حد
• تغییرات پیکربندی رشته یا ماژول آینده

یک اشتباه رایج مقایسه جریان کارکرد ماژول به طور مستقیم با رتبه بندی کاتالوگ کابل است. که می‌تواند هم ضریب فعلی طراحی{1}PV مورد نیاز و هم کاهش حرارتی ناشی از محیط نصب را نادیده بگیرد.

دنباله صحیح این است:

• جریان طراحی مدار PV را تعیین کنید.
• ampacity کابل مرجع را تعیین کنید.
• همه عوامل اصلاحی مورد نیاز را اعمال کنید.
• تأیید کنید که آمپاپسیته اصلاح شده از جریان طراحی بیشتر است.
• افت ولتاژ و تلفات برق را بررسی کنید.
• حفاظت و سازگاری کانکتور را تأیید کنید.

گذراندن تنها یکی از این چک ها کافی نیست.

یک کابل با اندازه مناسب نمی تواند اتصال ضعیف را جبران کند.

افزایش دمای کانکتور ممکن است ناشی از موارد زیر باشد:

• چین خوردگی نادرست یا ناقص
• ابزار چین دار اشتباه یا قالب
• مقطع کابل خارج از محدوده تایید شده کانکتور
• قطر خارجی کابل با مهر و موم ناسازگار است
• تماس های آلوده یا آسیب دیده
• کانکتورهایی که به طور کامل درگیر نیستند
• مخلوط کردن اجزای اتصال دهنده از تولید کنندگان مختلف
• ورود آب و خوردگی
• کشش مکانیکی بیش از حد در محل اتصال

این عیوب مقاومت تماس را افزایش می دهند. از آنجایی که تولید گرما از P=I2RP=I^2RP=I2R پیروی می‌کند، حتی یک افزایش نسبتاً کوچک مقاومت می‌تواند گرمای موضعی قابل‌توجهی را هنگامی که جریان زیاد است ایجاد کند.

NREL تعادل PV-در-شکست‌های کانکتور سیستم شامل گرمای بیش از حد، نرم شدن و اعوجاج فیزیکی را با موارد شدید که به طور بالقوه منجر به مدارهای باز، قوس یا آتش می‌شود، ثبت کرده است. تعادل NREL-از-تحقیق دوام سیستم

در طول موج گرما، یک اتصال حاشیه ای فضای حرارتی کمتری دارد. بنابراین مهندسان باید کابل و کانکتور را به عنوان یک سیستم منطبق به جای محصولات جداگانه در نظر بگیرند.

مسیریابی خوب هم تنش حرارتی و هم استرس مکانیکی را کاهش می دهد.

در صورت امکان:

• کابل ها را از سطوحی که گرمای شدید را جمع می کنند دور نگه دارید.
• جریان هوا را در اطراف کابل های DC در معرض دید حفظ کنید.
• از گروه بندی های غیرضروری و مجاری محکم بسته بندی شده خودداری کنید.
• کابل ها را از لبه های فلزی تیز محافظت کنید.
• از قرار گرفتن کابل ها در آب یا زباله جلوگیری کنید.
• اتصالات را پشتیبانی کنید تا وزن آنها توسط کابل حمل نشود.
• از تماس کابل های شل با سطح پشتی ماژول ها خودداری کنید.
• سیم کشی DC را از تجهیزات تولید کننده گرمای نامرتبط- جدا کنید.
• از پشتیبانی های مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش- و آب و هوای مناسب برای عمر پروژه استفاده کنید.

برای سیستم های پشت بام، مسیریابی باید دسترسی برای تعمیر و نگهداری و اطفاء حریق را نیز در نظر بگیرد. اندازه هادی از نظر فنی صحیح، مداری را که مسیریابی ضعیفی دارد قابل اعتماد نمی کند.

امواج گرما فرصت مفیدی را برای شناسایی نقاط ضعف فراهم می کند زیرا مشکلات حرارتی تحت تابش زیاد و جریان بالا بیشتر قابل مشاهده هستند.

بازرسی باید توسط پرسنل واجد شرایط تحت شرایط عملیاتی نماینده انجام شود. بررسی های مفید عبارتند از:

• بازرسی مادون قرمز کانکتورها، جعبه های ترکیب کننده و پایانه ها
• مقایسه دما بین رشته های مشابه
• بازرسی بصری برای تغییر رنگ، تغییر شکل یا ترک خوردگی روکش کابل
• تأیید درگیری کانکتور
• بازرسی تکیه گاه کابل و شعاع خمش
• مقایسه فعلی بین رشته های موازی
• تست مقاومت عایق{0}}در صورت لزوم
• بررسی وسایل حفاظتی و گشتاور ترمینال طبق رویه سازنده

دمای مطلق به تنهایی همیشه مشکل را مشخص نمی کند. بخش اتصال یا کابلی که به طور قابل توجهی گرمتر از اجزای معادل با جریان مشابه است، شایسته بررسی است.

مدار نباید به سادگی پس از سفت کردن یا تعویض یک قطعه دوباره-روشن شود. مهندسان باید علت اصلی را شناسایی کنند، مانند پیچیدگی نادرست، قطعه ناسازگار، اضافه بار، هادی آسیب دیده یا مسیریابی ضعیف.

قبل از تأیید طرح جدید-یا قبل از دوره بعدی گرمای شدید{1}}مهندسان PV باید دوباره بررسی کنند:

 حداکثر دمای محلی، نه تنها دمای هوای منتشر شده

 شرایط مرجع پشت جدول ظرفیت کابل

 فاکتورهای اصلاح دما، گروه بندی و نصب

 جریان واقعی طراحی مدار PV

 افت ولتاژ در دمای هادی مورد انتظار

 رتبه بندی جریان کابل و کانکتور

 سازگاری کابل با مقطع-و قطر خارجی{1}

 ابزار چین و روش های نصب

 بخش های متراکم در نزدیکی جعبه های ترکیب کننده و اینورترها

 نتایج بازرسی حرارتی از سیستم های عامل

 هماهنگی حفاظت و خطا{0}}الزامات فعلی

 مطابقت با استانداردهای قابل اجرا پروژه و کد محلی

انتخاب یک کابل تایید شده H1Z2Z2-K یک نقطه شروع مهم است، اما صدور گواهینامه نیاز به محاسبات مهندسی را برطرف نمی کند.

عملکرد قابل اطمینان در هنگام گرمای شدید به سیستم کامل بستگی دارد: کیفیت هادی، ساخت کابل، روش نصب، عوامل تصحیح، کنترل افت ولتاژ، سازگاری کانکتور و طرز کار نصب.

برای پیمانکاران EPC و خریداران پروژه، ایمن ترین رویکرد بررسی این شرایط قبل از خرید است. تغییر اندازه کابل یا مشخصات کانکتور در طول طراحی نسبتاً ساده است. تعویض سیم کشی بیش از حد گرم شده پس از راه اندازی انجام نمی شود.

SINELINKکابل‌های خورشیدی تایید شده، اتصالات PV سازگار و لوازم جانبی پشتیبانی را برای پروژه‌های بام و مقیاس{0}}عواملی ارائه می‌کند. مقطع کابل-، قطر خارجی، سازگاری کانکتور و اسناد خاص پروژه را می توان قبل از نقل قول و تولید بررسی کرد.