Зі швидким глобальним розвитком фотоелектричних (ФЕ) систем виробництва електроенергії, фотоелектричні кабелі (ФЕ кабелі) — як критичні компоненти, що з'єднують ФЕ модулі, інвертори та об'єднувальні коробки — відіграють вирішальну роль у загальній безпеці та терміні служби сонячної електростанції. Порівняно зі звичайними силовими кабелями, фотоелектричні кабелі мають вузькоспеціалізовану конструкцію та вибір матеріалів кабелів.
1. Що таке фотоелектричний кабель?
Фотоелектричний кабель, також відомий як сонячний кабель або кабель для фотоелектричних систем, в основному використовується на сонячних електростанціях, розподілених фотоелектричних системах та дахових фотоелектричних установках. Поширені моделі включають PV1-F та H1Z2Z2-K, які відповідають міжнародним стандартам, таким як EN 50618 та IEC 62930.
Оскільки фотоелектричні кабелі постійно піддаються впливу зовнішнього середовища, вони повинні надійно працювати за високих температур, сильного ультрафіолетового випромінювання, низьких температур, вологості та впливу озону. Як наслідок, вимоги до ізоляційних матеріалів та матеріалів оболонки значно вищі, ніж до звичайних кабелів. Типові характеристики включають стійкість до високих та низьких температур, відмінну стійкість до ультрафіолетового старіння, хімічну корозійну стійкість, вогнестійкість, екологічність та розрахунковий термін служби 25 років і більше.
2. Проблеми з кабельними матеріалами у фотоелектричних системах
У реальних умовах застосування фотоелектричні кабелі зазвичай встановлюються безпосередньо на відкритому повітрі. Наприклад, у європейських регіонах температура навколишнього середовища фотоелектричних систем може наближатися до 100°C за сонячних умов. Водночас кабелі піддаються тривалому впливу ультрафіолетового випромінювання, коливань температури вдень і вночі та механічних навантажень.
За таких умов стандартні ПВХ-кабелі або звичайні гумові кабелі не можуть підтримувати стабільну довгострокову роботу. Навіть гумові кабелі, розраховані на роботу при температурі 90°C, або ПВХ-кабелі, розраховані на 70°C, схильні до старіння ізоляції, розтріскування оболонки та швидкого зниження продуктивності при використанні у зовнішніх фотоелектричних системах, що значно скорочує термін служби системи.
3. Основні характеристики фотоелектричних кабелів: спеціалізовані ізоляційні та обшивочні матеріали
Основні переваги фотоелектричних кабелів у їхніх експлуатаційних характеристиках, головним чином, зумовлені їхніми ізоляційними та обшивочними компаундами, специфічними для фотоелектричних систем. Основною системою матеріалів, що використовується сьогодні, є радіаційно-зшитий поліолефін, зазвичай на основі високоякісного поліетилену (ПЕ) або інших поліолефінів.
Завдяки електронно-променевому опроміненню молекулярні ланцюги матеріалу зшиваються, перетворюючи структуру з термопластичної на термореактивну. Цей процес суттєво підвищує термостійкість, стійкість до старіння та механічні властивості. Радіаційно-зшиті поліолефінові матеріали дозволяють фотоелектричним кабелям працювати безперервно при температурі 90–120°C, а також забезпечують чудову гнучкість при низьких температурах, стійкість до ультрафіолетового випромінювання, озону та розтріскування під впливом навколишнього середовища. Крім того, ці матеріали не містять галогенів та є екологічно чистими.
4. Порівняння структури та матеріалів: фотоелектричні кабелі проти звичайних кабелів
4.1 Типова структура та матеріали фотоелектричних кабелів
Провідник: відпалений мідний провідник або луджений мідний провідник, що поєднує високу електропровідність зі стійкістю до корозії
Ізоляційний шар: радіаційно-зшитий поліолефіновий ізоляційний компаунд (ізоляційний матеріал, специфічний для фотоелектричних кабелів)
Оболонка: Радіаційно-зшитий поліолефіновий оболоночний компаунд, що забезпечує довготривалий захист від зовнішнього середовища
4.2 Типова структура та матеріали звичайних кабелів
Провідник: Мідний провідник або луджений мідний провідник
Ізоляційний шар: ПВХ ізоляційний компаунд абоXLPE (зшитий поліетилен)ізоляційний склад
Шар оболонки:ПВХобшивальний компаунд
5. Фундаментальні відмінності в продуктивності, спричинені вибором матеріалу
З точки зору провідника, фотоелектричні кабелі та звичайні кабелі по суті однакові. Фундаментальні відмінності полягають у виборі ізоляційних матеріалів та матеріалів оболонки.
ПВХ-ізоляція та ПВХ-оболонка, що використовуються у звичайних кабелях, переважно підходять для використання всередині приміщень або відносно м'яких середовищ, пропонуючи обмежену стійкість до нагрівання, впливу ультрафіолету та старіння. Натомість, радіаційно-зшиті поліолефінові ізоляційні та оболоночні компаунди, що використовуються у фотоелектричних кабелях, спеціально розроблені для тривалої експлуатації на відкритому повітрі та можуть підтримувати стабільні електричні та механічні характеристики в екстремальних умовах навколишнього середовища.
Таким чином, хоча заміна звичайних кабелів на фотоелектричні кабелі може зменшити початкові витрати, вона значно збільшує ризики обслуговування та скорочує загальний термін служби фотоелектричної системи.
6. Висновок: Вибір матеріалу визначає довгострокову надійність фотоелектричних систем
Фотоелектричні кабелі – це не прості замінники звичайних кабелів, а спеціалізовані кабельні вироби, розроблені спеціально для фотоелектричних застосувань. Їх довгострокова надійність принципово залежить від вибору високоефективних ізоляційних матеріалів та матеріалів для оболонки фотоелектричних кабелів, зокрема від правильного застосування радіаційно-зшитих поліолефінових матеріалів.
Для проектувальників, установників фотоелектричних систем та постачальників кабельних матеріалів глибоке розуміння відмінностей у матеріалах між фотоелектричними кабелями та звичайними кабелями є важливим для забезпечення безпечної, стабільної та довгострокової роботи фотоелектричних електростанцій.
Час публікації: 31 грудня 2025 р.