Типы кабелей PV DC: H1Z2Z2-K, IEC 62930 и PV1-F

Краткий ответ: Три названия на кабеле постоянного тока для фотоэлектрических систем происходят из трёх разных систем. H1Z2Z2-K — это европейское гармонизированное обозначение, IEC 62930 — международный стандарт на кабели, а PV1-F — обозначение продукта, вытекающее из частной схемы испытаний. Каждая буква в H1Z2Z2-K фиксирует свойство: безгалогенная сшитая изоляция, безгалогенная сшитая оболочка, гибкая многопроволочная жила. Ни одно из трёх названий ничего не говорит о толщине меди, и ни одно из них не является брендом. Фотоэлектрический кабель от провода для зданий отличает компаунд вокруг меди и испытания, которые прошёл готовый кабель.

Любой, кто заказывал кабель для электростанции, замечал, что на стороне постоянного тока никогда не используются привычные названия проводов для зданий. Заказ оформляется на H1Z2Z2-K, либо на что-то, описанное как соответствующее IEC 62930, либо на PV1-F. Названия выглядят как коды продуктов, потому что два из них примерно ими и являются, но происходят они из трёх разных систем, и различия между этими системами проявляются позже — в кабельном лотке или на крыше.

Путаница понятна. Фотоэлектрический кабель — это медь, изоляция и оболочка, точно так же, как провод для зданий, и медь здесь не самое интересное. Сторона постоянного тока электростанции работает при высоком напряжении, которое никогда не переходит через ноль. Кабель десятилетиями находится под прямым солнцем и летом нагревается внутри распределительной коробки. Зимними ночами он также охлаждается ниже нуля, а при монтаже его протягивают через лотки и вокруг углов. Материальные решения, которые это выдерживают, отличаются от материальных решений, которые имеют смысл внутри стены.

Эта статья о том, как читать названия, и об интерфейсе, где эти названия должны согласовываться с чем-то ещё на модуле: с коннектором и распределительной коробкой, к которой прикреплён кабель.

Одна задача, три системы наименований

Название кабеля может происходить из национальной или региональной системы, гармонизированной в нескольких странах, из международного стандарта или из частной схемы испытаний, проводимой сертификационным органом. Все три в итоге оказываются в одном проекте, и это не взаимозаменяемые обозначения одного и того же документа.

Практическое следствие состоит в том, что два кабеля с разными названиями могут оба быть правильными для стороны постоянного тока, тогда как третий кабель с привычным названием может быть совершенно неправильным. Чтобы их сравнить, нужно спросить, к какой системе относится название, а затем спросить, что кабелю действительно пришлось пройти, чтобы его получить.

Чтение H1Z2Z2-K буква за буквой

Гармонизированное обозначение — самое читаемое из трёх, потому что каждый символ несёт одно решение. Ведущая H обозначает тип, гармонизированный в европейских системах, а не национальный тип. Цифра 1 — это класс напряжения, а не сечение и не номинальный ток. Две записи Z описывают изоляцию и оболочку: Z для безгалогенного сшитого компаунда, причём 2 указывает на конкретное семейство материалов. Дефис и K в конце описывают жилу: гибкая многопроволочная медь, предназначенная для изгиба и для опрессовки в контакт.

Стоит выделить две детали, потому что именно их люди пропускают. Во-первых, две записи Z раздельны: кабель может иметь безгалогенную изоляцию и другую оболочку, и именно обозначение говорит вам, охвачены ли обе. Во-вторых, K — это утверждение о конструкции жилы, которое делает кабель удобным в обращении внутри распределительной коробки и обеспечивает его правильную опрессовку в коннекторе. Многопроволочная гибкая жила также имеет большую площадь поверхности при том же сечении и ведёт себя иначе под винтовой клеммой, чем монолитная жила.

Чего в обозначении нет — так это сечения. Оно выбирается отдельно, исходя из тока, который несёт цепочка, падения напряжения, которое проектировщик готов принять, и способа прокладки кабеля. Кабельный лоток на открытом воздухе и трасса в трубе внутри стены отводят тепло неодинаково, поэтому одно и то же сечение не несёт одинаковый ток в обоих местах. Ничто в гармонизированном названии не избавляет проектировщика от этого расчёта.

Что требует международный стандарт

IEC 62930 написан для применения, а не для страны. Он определяет конструкцию кабеля, а затем определяет программу испытаний, которые должен выдержать готовый кабель, — и это та часть, которая важна, когда вы держите в руках два похожих кабеля и пытаетесь решить, один ли это продукт.

Набор испытаний учитывает среду, в которой кабель действительно находится. Атмосферные воздействия и ультрафиолетовое облучение действуют на внешнюю поверхность. Влажное тепло и термическое старение воздействуют на материал с течением времени. Стойкость к растворителям и маслам важна, потому что кабель на крыше соприкасается с тем, с чем кабель в стене никогда не сталкивается. Испытание на изгиб при низкой температуре проверяет, что происходит, когда ту же оболочку приходится формовать при температуре значительно ниже той, при которой она экструдировалась. Стойкость к озону и испытание на выдерживание напряжения постоянного тока завершают список. Безгалогенное обозначение добавляет поведение материала при пожаре: что он не выделяет и сколько дыма и кислотного газа он производит.

Поэтому на оболочке может быть указано одно обозначение, а за ним стоять другая система подтверждения. Кабель может быть маркирован H1Z2Z2-K и соответствовать международной программе испытаний, либо маркирован собственным типовым кодом производителя и также соответствовать ей. Именно поэтому спецификация, которая называет стандарт и требует протокол испытаний, сильнее спецификации, которая называет обозначение и на этом останавливается.

Стоит также знать, что торговое сокращение для международного стандарта само по себе может вызвать путаницу. В некоторых материалах для заказа стандарт записывается как IEC 131. Отдельного стандарта с таким значением не существует: номер — 62930, а сокращение — это привычка, а не вторая спецификация.

Почему обычный строительный провод отказывает на крыше

Отказ строительного провода с оболочкой из поливинилхлорида на открытом воздухе — не загадка, и он не является безобидно постепенным. Компаунд содержит пластификатор, который сохраняет его гибкость. За годы воздействия тепла и солнечного света пластификатор мигрирует наружу, а ультрафиолетовая составляющая солнечного света разрывает полимерные цепи на поверхности. Оболочка теряет гибкость, мелеет, а затем твердеет. Как только она затвердевает, движения на краю лотка или температурного цикла достаточно, чтобы открылась трещина.

Вода следует за трещиной. С этого момента изоляция работает в условиях, для которых её никогда не выбирали, а конец цепочки — путь утечки на проводнике, находящемся под полным напряжением стринга. На стороне постоянного тока последствие хуже, чем эквивалентная неисправность в цепи переменного тока, и причина не имеет ничего общего с материалами кабеля. Переменный ток проходит через ноль каждый полупериод, поэтому дуга, возникающая при переходе через ноль, как правило, гаснет. У дуги постоянного тока такого момента нет.

Два кабеля в этом сравнении содержат схожую медь. Отличается компаунд вокруг неё, способ сшивки материала вместо термопластичности и испытания, которые должен был пройти готовый кабель. Это та часть, которую покупатель, смотрящий только на сечение проводника, увидеть не может, и именно она определяет, как кабель будет выглядеть после пяти летних сезонов.

Откуда берётся нагрузка

Полезно держать перечень нагрузок конкретным, потому что стандарт на кабель по сути представляет собой этот перечень, преобразованный в испытания с предельными критериями прохождения. Солнечный свет доставляет ультрафиолетовое излучение весь день. Соединительная коробка летом — это небольшой замкнутый объём, нагреваемый модулем позади неё, и вывод находится в этом объёме. Циклическое воздействие влажного тепла — это конденсация, за которой следует испарение, снова и снова, в месте, где оболочка встречается с разъёмом или сальником. Озон присутствует в воздухе и также образуется при дугообразовании, а значит, плохо выполненное соединение может повредить кабель рядом с ним. Холод имеет значение в момент монтажа, когда оболочку при нуле градусов изгибают вокруг угла, и она сохраняет деформацию.

Механическое движение — это то, что недооценивают. Ветер перемещает кабели на лотке, термическое циклирование слегка удлиняет и укорачивает их, а натяжение при прокладке часто является наибольшей силой, которую кабель когда-либо испытывает. Фотоэлектрический кабель специфицирован так, чтобы выдерживать всё это в течение срока службы электростанции, поэтому испытания готового кабеля важнее, чем паспортные данные исходного материала.

Два решения, один интерфейс

На реальном проекте вопрос о кабеле распадается на две части, и эти две половины решают разные люди. Вывод, выходящий из соединительной коробки модуля, выбирается на заводе модулей, в рамках того же замораживания проекта, что и соединительная коробка, схема диодов и разъём. Он поставляется прикреплённым, залитым и испытанным вместе с модулем. Кабель, который идёт между стрингами и в соединительную коробку, выбирается тем, кто проектирует электростанцию, и прокладывается, укладывается и оконцовывается на месте.

Место, где эти два решения встречаются, — это соединение. Разъём рассчитан на диапазон сечений проводников и диапазон наружных диаметров оболочки, с уплотнением, работающим во всём этом диапазоне. Если оболочка кабеля на объекте выходит за пределы диапазона уплотнения, соединение водонепроницаемо на бумаге, но не в поле. Если класс проводника не соответствует контакту, опрессовка выглядит приемлемо, но имеет меньшую площадь контакта, чем предусмотрено конструкцией. Обе проблемы невидимы после закрытия соединения, и обе решаются до того, как кто-либо поднимется на крышу.

Здесь же вопросы о кабеле связаны с обсуждением разъёмов. Разъём, сертифицированный по стандарту, сертифицирован как система, с диапазоном кабелей, указанным в сертификате. Замена кабеля за пределами этого диапазона выводит сборку из сертификации, даже если обе части по отдельности в порядке. Та же логика проходит через вывод модуля: он был квалифицирован вместе с разъёмом на его конце, и кабель является частью этой сборки, а не принадлежностью.

Подробнее об этом интерфейсе, включая то, что доказывает и чего не доказывает заявление о совместимости, см. MC4 или MC4-совместимый и сравнение номиналов в MC4 vs MC4-Evo 2.

Проверка поступающего кабеля

Ничего из этого не требует лаборатории. Требуется смотреть на нужные вещи в нужном порядке и запрашивать документы, а не принимать описание. Приведённый ниже список — это то, что входной контроль действительно может проверить у двери приёмки.

Что меняется на линии сборки модулей

Для производителя модулей выбор кабеля — не деталь закупки, поскольку выводной провод является частью аттестованной сборки. Замена провода означает замену компонента, который испытывался вместе с распределительной коробкой, компаундом для заливки и разъёмом, а также повторную проверку сборки на соответствие стандартам, по которым сертифицирован модуль. Именно поэтому тип провода обычно остаётся неизменным долгое время, даже когда появляется более дешёвый кабель.

Физические последствия проявляются на конкретных станциях. Провод должен изгибаться внутри коробки, не надавливая на диод или паяное соединение, что задаёт минимальный радиус изгиба и максимальную жёсткость. Он проходит через гермоввод или формованный выход, диапазон герметизации которого фиксирован. Затем он опрессовывается или приваривается к разъёму в процессе, оснастка которого выбрана под класс проводника. Линия сборки распределительных коробок, процессы сварки и склеивания коробок и этап отверждения были настроены под эти параметры.

Планировка линии и последовательность станций, лежащие в основе этого, описаны в линия сборки распределительных коробок и в руководство по планировке станций и линии, а сам этап сварки описан в сварка распределительных коробок.

Часто задаваемые вопросы

Является ли PV1-F стандартом IEC?

Нет. PV1-F — это обозначение продукта, происходящее из частной схемы испытаний, а не номер в каталоге IEC. Это не делает его недействительным или непригодным; это означает, что спецификация, указывающая PV1-F, называет тип продукта, тогда как спецификация, указывающая IEC 62930, называет стандарт, по которому кабель должен быть испытан.

Можно ли использовать в одной цепочке кабель с маркировкой H1Z2Z2-K и кабель с маркировкой PV1-F?

Ничто в стандартах на кабели этого не запрещает, и электрически цепочке это безразлично. Практическое возражение состоит в том, что два кабеля могут стареть с разной скоростью, поэтому одна часть трассы достигает конца срока службы раньше другой. Поскольку кабель также является элементом, который отказывает незаметно, использование одного типа на цепочку упрощает как ввод в эксплуатацию, так и последующий поиск неисправностей.

Делает ли более толстая жила кабель пригодным для фотовольтаики?

Нет. Сечение связано с током и падением напряжения. Пригодность для фотовольтаики определяется компаундом, сшивкой и программой испытаний. Монтажный провод большого сечения остаётся монтажным проводом, и его оболочка на открытом воздухе будет вести себя точно так же, как у тонкого.

Почему отсутствие галогенов важно на крыше?

Оболочка, содержащая галогены, при горении выделяет коррозионно-активный и токсичный газ, который воздействует на nearby металл. На крыше это означает, что пожар может повредить оборудование за пределами самого кабеля, и затрудняет подход к очагу. Компаунд без галогенов снижает этот вклад, что является одной из причин, по которой гармонизированное обозначение требует его как для изоляции, так и для оболочки.

Как выбрать сечение для цепочки?

Исходя из тока цепочки, способа прокладки, температуры окружающей среды и допустимого проектом падения напряжения. Способ прокладки важен, потому что кабель на открытом воздухе отводит тепло лучше, чем тот же кабель, проложенный в трубе. Расчёт — это обычное электрическое проектирование; стандарт на кабель определяет пределы, которым должен соответствовать выбранный кабель, а не сечение, которое следует выбрать.

Модуль уже поставляется с выводным проводом. Важен ли всё равно кабель?

Он важен в месте соединения. Класс проводника и диаметр оболочки провода — это то, чему должны соответствовать разъём на модуле и разъём на кабеле площадки, а температурные и пожарные характеристики провода являются частью аттестации модуля. Купить модуль с проводом, подходящим к кабелю площадки и местным требованиям, дешевле, чем исправлять несоответствие позже.

Название — это заявление, которое можно проверить

Три обозначения существуют потому, что трём разным системам нужен был способ описать одну и ту же задачу, и потому что сторона постоянного тока установки — более суровое место для кабеля, чем стена. Их чтение в основном сводится к пониманию того, на какую систему вы смотрите, и затем к вопросу, что кабелю пришлось выдержать. Буквы описывают компаунд и конструкцию жилы. Они никогда не предназначались для описания веса меди и никогда не заменяли протокол испытаний.

Для владельца установки полезная привычка узкая: при приёмке смотреть на маркировку, класс проводника, диаметр оболочки относительно диапазона разъёма и документы. Для производителя модулей кабель является частью сборки, аттестованной как единое целое, и именно поэтому замена провода — это изменение конструкции, а не замена комплектующего.

Примечание к данным: побуквенное прочтение H1Z2Z2-K и отнесение трёх обозначений следуют опубликованным стандартам на кабели и публичным документам схем; читателям следует считать тексты стандартов авторитетными. Перечисленные выше пункты испытаний являются обзором областей, которые охватывают эти стандарты, а не заменой пунктов испытаний. Ни одна цифра производительности в этой статье не получена в результате испытаний автора. Последовательность отказов провода с оболочкой из ПВХ и диаграмма напряжений являются схематичными иллюстрациями механизмов, а не измеренными сроками службы.