PV-电缆(光伏电缆)技术性能及其开发进展

PV-电缆(光伏电缆）技术性能及其开发进展国家电线电缆质量监督检验中心上海电缆研究所1.技术规范的由来本试验技术规范所涉及到的要求来自于德国标准化委员会PV-系统用电线K411.2.3工作组的初稿.这个初稿将作为德国国家标准报批稿进行发布.德国莱茵TUV(上海)将用此技术规范对PV-电缆的性能进行检测和评估.在德国莱茵TUV公司内部此技术规范的文件编号为2PfG1169/08.2007.2.使用范围2PfG1169/08.2007适用于最高允许1.8kV(线芯对线芯,非接地系统)直流电压、在光伏系统中CD侧使用的单芯软电缆(电线).该产品适合于Ⅱ类安全等级下使用.电缆运行的环境温度最高到90℃.电缆可以多根并联使用.3.特殊名词术语PV系统(photovoltaicsystem):光伏系统(太阳能系统).DC侧(DCside):光伏装置中从光伏电池到光伏换流器直流端子之间的部分.标准试验条件下的开路电压(UOCSTC):在标准试验条件下,未加载(开路)的光伏组件、光伏电线、光伏列阵、光伏发电机或光伏换流器直流侧的电压.标准试验条件下的短路电流(ISCTC):在标准试验条件下,光伏组件、光伏电线、光伏列阵或光伏发电机的短路电流.4.无卤PV-电缆的基本信息4.1电缆型号PV1-F4.2电缆特性●额定电压:ACU0/U=0.6/1kVDC1.8kV(线芯对线芯,非接地系统,没有负载下的回路)如果电缆使用在直流系统中,其导体间的额定电压应不大于电缆AC额定值U的1.5倍.在单相接地直流系统中,此数值应乘以0.5的系数.●温度范围定:环境温度:-40℃到+90℃导体最高工作温度:120℃电缆运行的环境温度最高到90℃.依据EN60216-1标准进行考核,其绝缘和护套的温度指数是120℃.期望使用寿命是25年.5秒钟的短路温度是200℃4.3电缆结构●导体导体芯数:1导体是EN60228(IEC60228、GB/T3956)中的第5类导体,而且必须是镀锡的.●导体的截面1.5,2.5,4,6,10,16,25,35mm2.●导体隔离层在导体周围可以使用一层合适的无卤材料作为隔离层.●绝缘绝缘应是挤出型的无卤材料,应是一层或紧密粘附着的几层组成.绝缘应是实心且材质均匀,在剥离绝缘时必须尽可能不要损伤绝缘本身、导体和镀锡层.绝缘厚度由生产商规定.但最小值必须≥0.5mm.建议的绝缘厚度●导体隔离层在绝缘周围可以使用一层合适的无卤材料作为隔离层.标称截面(mm2)1.52.54610162535绝缘标称厚度(mm)0.80.81.01.01.01.01.21.2●护套绝缘线芯必须有护套包覆.护套应是合适的无卤材料.护套应是挤出型的无卤材料,应是一层或紧密粘附着的几层组成.护套厚度由生产商规定.但最小值必须≥0.5mm.建议的护套厚度标称截面(mm2)1.52.54610162535护套标称厚度(mm)0.80.80.90.90.91.11.21.2●外径外径的平均值应在生产商规定的范围内.●多芯结构在多芯结构中每一个单芯电缆都应符合本技术文件的要求.在多芯结构中每一个附加元件都应符合本技术文件的要求.4.4电缆载流量的要求环境温度:60℃导体最高工作温度:120℃标称截面(mm2)安装种类单芯电缆空气中自由敷设(A)单芯电缆敷设在设备表面(A)在设备表面相邻敷设(A)1.53029242.54139334555244670675710989379161321251072517616714235218207176偏离环境温度是载流量的换算因子(依据IEC60364-5-52)环境温度换算因子℃≤601.00700.91800.82900.711000.581100.415.绝缘和护套材料性能要求●老化前后拉力(取之于成品上的试件)单位绝缘护套试验方法抗张强度最小N/mm26.58.5EN60811断裂伸长率最小%125125EN60811空气烘箱中老化试验EN60811老化温度℃150±2150±2老化时间h168168抗张强度变化率%-30-30断裂伸长率变化率%-30-30●热延伸试验(取之于成品上的试件)**适用于热固型混合物单位绝缘护套试验方法试验温度℃200±3200±3EN60811负荷N/cm22020挂重时间Min.1515负载下伸长率最大%100100冷却后永久伸长率最大%2525●低温拉伸试验(取之于成品上的试件)单位绝缘护套试验方法试验温度℃-40±2-40±2EN60811冷却后永久伸长率最小%3030●湿热试验(取之于成品上的试件)单位绝缘护套试验方法湿热试验条件EN60068老化温度℃90±290±2老化时间h10001000老化湿度%8585抗张强度变化率%-30-30断裂伸长率变化率%-30-30●耐酸碱试验(护套)单位草酸（N-Oxalic-acid）氢氧化钠（N-sodiumhydroxide）化学浓度(重量浓度)%4.54处理温度℃2323处理时间h168168抗张强度变化率%±30±30老化后断裂伸长率%100100●耐UV(紫外线)老化试验(成品电缆)试验方法:HD605/A1或UL1581总试验时间:720h一个周期内：洒水18min，氙灯干燥102min箱体测试温度:63°C箱体湿度:65％疝灯条件:波长300－400nm条件下的最小功率为(60±2)W/m²紧接着进行室温条件下8倍电缆直径的弯曲试验要求：电缆表面无裂缝●耐臭氧试验(成品电缆)试验方法:EN50396或IEC60245弯曲试样所用试棒直径为线芯直径的(2±0,1)倍试验箱温度（402）℃，试验箱湿度（555）％臭氧浓度（20050）×10-6％，空气流量：0.2-0.5倍试验箱容积/min样品放置试验箱时间：72h要求：电缆表面无开裂●寿命特性试验要求:绝缘和护套材料的温度指数为120℃寿命:25年可以用二种方法进行评定EN50305:防火铁路电缆-试验方法(卷绕电压法)IEC60216-2:电气绝缘耐热特性的确定我们建议采用IEC60216-2的方法进行热寿命评定.在求取温度指数时,为了获得失效时间与热力学(绝对)温度倒数之间的阿累尼乌斯关系,试样应该在分布范围足够宽的(不少于3个,最好是4个)老化温度下进行老化试验.老化温度选取原则:a)在求温度指数时,最低老化温度应使测得的平均失效时间不低于5000h的温度.求温度指数时,耐热线的外推不应超过25℃.b)最高老化温度应是使测得的平均失效时间不小于100h的温度.c)如果预计在整个老化范围内老化机理相同,则各相邻老化温度之间的温度差值应取等值,通常取20℃.根据该产品使用材料的特性,我们建议选择3个温度点进行热寿命评定.145℃、165℃、185℃.●无卤特性试验(绝缘和护套材料)1.PH值及导电率试验方法:EN50267-2-2或IEC60754要求：PH≥4.3;导电率≤10μS/mm2.Cl氯及Br溴含量试验方法:EN50267-2-1要求：HCL≤0.5%；HBr≤0.5%3.F氟含量（离子选择电极法）试验方法:EN60684-2要求：≤0.1％6.成品电缆其他性能要求6.1电气性能●导体电阻试验方法:EN50395或GB/T3048结果:应符合IEC60228第5类导体的要求.●耐电压试验(成品电缆型式试验)--交流耐压试验方法:EN50395或GB/T3048结果:6.5kV/5min.不击穿.或–直流耐压(成品电缆型式试验)试验方法:EN50395或GB/T3048结果:15kV/5min.不击穿.●成品耐火花电压试验试验方法:EN50395或GB/T3048结果:10kV不击穿.●护套表面电阻试验试验方法:EN50395结果:表面电阻≥109Ω●绝缘电阻试验(成品电缆型式试验)试验方法:EN50395或GB/T5013.2结果:20℃时绝缘电阻≥1014Ω.cm90℃时绝缘电阻≥1011Ω.cm●绝缘长期耐直流试验试验方法:将不小于5m的样品浸泡在3%的NaCL的盐水中,样品两端露出水面不小于300mm长.盐水水浴温度为(85±2)℃,在导体和水之间施加900V的直流电压,导体接正极.试验持续(240±2)h.每隔不大于24h测量一次泄漏电流.用时间-电流曲线记录测量的电流值.泄漏电流的增加应小于10%.试验结束后取出试样,进行耐电压试验,试验电压为U(额定电压),5min.不击穿.6.2成品电缆高温压力试验样品长度:20m施加重力:F＝k（2Dδ－δ2）1/2,k=0.6烘箱温度:（1403）℃加温试验:4h要求:a.冷却后进行耐压试验,AC6.5/10min.,无击穿b．测压痕深度,测得值不得大于壁厚的50%.6.3-40℃下低温冲击试验(取之于成品上的试件)▼成品电缆冲击试验(依据EN60811)试验参数如下表结果检查:用正常视力(无须用放大镜)对护套内、外表面和绝缘外表面进行检查,不应有裂纹.电缆的直径D(mm)落锤重量(g)试验杆重量(g)落锤高度(mm)D＜1515＜D≤2525＜D1000150020002002002001001502006.4成品电缆低温弯曲试验试验方法:IEC60811试验温度:-40℃试验结果:无开裂6.5成品电缆相容性试验烘箱温度:（1352）℃老化时间:7x24h老化后拉力试验要求：绝缘老化前后抗拉强度变化：≤±30%老化前后断裂伸长率变化：≤±30%护套老化前后抗拉强度变化：≤－30%老化前后断裂伸长率变化：≤±30%6.6成品电缆动态穿透试验试验在室温条件下进行钢针加力的速度：1N/s切割试验数：在同一根样品试验4次,每次试验点相距至少25mm，并切每个试验点顺时针旋转90º.记录弹簧钢针与导体线芯接触瞬间的穿透力要求：所得四次均值≥150×Dn1/2(N)(Dn为IEC60719表2中的导线直径mm)6.7成品电缆耐凹痕试验试验方法;取3段成品电缆,长约2m.在每段样品上相隔25mm处，并旋转90º处共制做4个压痕，压痕深度0.05mm且与铜导线相互垂直.三段样品分别置于－15ºC、室温、＋85ºC试验葙内3h，然后在各自相应的试验葙内卷绕于试棒上，试棒直径为3D（D为电缆最小直径)，每个样品至少一个刻痕位于卷绕后圆周的外侧.使样品冷却到室温并在室温条件下进行耐电压试验(试验电压为AC,0.3kV/5min.)要求:不击穿。6.8护套热收缩试验试验方法:IEC60811烘箱温度:120ºC处理时间:1h要求：≤2%6.9成品电缆单根燃烧试验试验方法:EN60332-1-2或IEC60332-1-2要求：上夹具下缘与碳化始点距离须≥50mm;燃烧向下延燃至上夹具下缘距离须≤540mm.7.目前该产品国内技术进展原材料开发已取得实质性的进展耐温问题（工作温度是120℃、25年的使用寿命）绝缘电阻问题耐低温问题低烟无卤问题阻燃问题企业踊跃开发该产品的原因目前该电缆产品型式试验的进展情况谢谢大家！