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光伏用电缆材料的性能要求及测试方法
光伏电缆的特性是由其电缆专用绝缘料和护套料决定的,我们称之为交联PE,经过辐照加速器辐照以后,电缆料的分子结构会发生改变,从而提供其个方面的性能。抗机械载荷实际上,在安装和维护期间,电缆可在屋顶结构的锐边上布线,同时电缆须承受压力、弯折、张力、交叉拉伸载荷及强力冲击。如果电缆护套强度不够,则电缆绝缘层将会受到严重损坏,从而影响整个电缆的使用寿命,或者导致短路、火灾和人员伤害危险等问题的出现。
光伏电缆时常暴露在阳光之下,太阳能系统常常会在恶劣环境条件下使用,如高温和紫外线辐射。在欧洲,晴天时将导致太阳能系统的现场温度高达100°C。目前,我们可采用的各种材料有PVC、橡胶、TPE和高质量交叉链接材料,但遗憾的是,额定温度为90°C的橡胶电缆,还有即便是额定温度为70°C的PVC电缆也常常在户外使用,目前国家金太阳工程频频上马,有许多承建商为了节省成本,不选择太阳能系统专用电缆,而是选择普通的pvc电缆来替代光伏电缆,显然,这将大大影响系统的使用寿命。
光伏电缆的性能主要包括其他材料性能和电性能两方面。
材料性能
1. 高温压力试验(GB/T 2951.31-2008)
温度(140±3)℃,时间240min, k=0.6,压痕深度不超过绝缘与护套总厚度的50%。并进行AC6.5kV、5min电压试验,要求不击穿。
2 湿热试验
样品在温度90℃、相对湿度85%的环境下放置1000h,冷却至室温后与试验前相比,抗拉强度变化率≤-30%,断裂伸长率的变化率≤-30%。
3 耐酸碱溶液试验(GB/T 2951.21-2008)
两组样品分别浸于浓度为45g/L的草酸溶液和浓度为40g/L的氢氧化钠溶液中,温度为23℃,时间168h,与浸溶液前相比,抗拉强度变化率≤±30%,断裂伸长率≥100%。
4 相容性试验
电缆整体经7×24h,(135±2)℃老化后,绝缘老化前后抗拉强度变化率≤±30%,断裂伸长率变化率≤±30%;护套老化前后抗拉强度变化率≤-30%,断裂伸长率变化率≤±30%。
5 低温冲击试验(GB/T 2951.14-2008中的8.5)
冷却温度-40℃,时间16h,落锤质量1000g,撞击块质量200g,下落高度100mm,表面不应有目力可见裂纹。
6 低温弯曲试验(GB/T 2951.14-2008中的8.2)
冷却温度(-40±2)℃,时间16h,试棒直径为电缆外径的4~5倍,绕3~4圈,试验后护套表面不应有目力可见裂纹。
7 耐臭氧试验
试样长度20cm,干燥器皿内放置16h。弯曲试验所用试棒直径为电缆外径的(2±0.1)倍,试验箱:温度(40±2)℃,相对湿度(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72h,试验后护套表面不应有目力可见裂纹。
8 耐气候性/紫外线试验
每个周期:洒水18min,氙灯干燥102min,温度(65±3)℃,相对湿度65%,波长300~400nm条件下的最小功率:(60±2)W/m2。持续720h后进行室温下弯曲试验。试棒直径为电缆外径的4~5倍,试验后护套表面不应有目力可见裂纹。
9 动态穿透试验
室温条件下,切割速度1N/s,切割试验数:4次,每次继续试验样品须向前挪动25mm,并顺时针旋转90°后进行。记录弹簧钢针与铜线接触瞬间的穿透力F,所得均值≥150·Dn1/2 N(4mm2截面Dn=2.5mm)
10 耐凹痕
取3段样品,每段样品上相隔25mm,并旋转90°处共制作4个凹痕,凹痕深度0.05mm且与铜导线相互垂直。3段样品分别置于-15℃、室温、+85℃试验箱内3h,然后在各自相应的试验箱内卷绕于芯轴上,芯轴直径为(3±0.3)倍电缆最小外径。每个样品至少一个刻痕位于外侧。进行AC0.3kV浸水电压试验不击穿。
11 护套热收缩试验(GB/T 2951.13-2008中的11)
样品切取长度L1=300mm,在120℃烘箱内放置1h后取出至室温冷却,重复5次这样的冷热循环,最后冷却至室温,要求样品热收缩率≤2%。
12 垂直燃烧试验
成品电缆在(60±2)℃放置4h后,进行GB/T 18380.12-2008规定的垂直燃烧试验。 |