Mga Uri ng Solar Cables: PV Wire, USE-2 at AC Cables Ipinaliwanag

Ang pagtukoy sa pagkakaiba sa mga uri ng solar cable ay kung ang mga ito ay idinisenyo para sa direktang paglilibing sa DC photovoltaic array o para sa AC interconnection sa pagitan ng inverter at utility grid. Ang PV wire (UL 4703) ay ang tanging uri ng cable na na-rate para sa parehong direktang paglilibing at patuloy na pagkakalantad sa sikat ng araw sa DC array, na may 90°C wet rating at 150°C dry rating, na ginagawa itong mandatory para sa ungrounded transformerless inverter system na tumatakbo sa 1,000 o 1,500 volts DC. Ang PAGGAMIT-2 cable, habang nakalista pa rin para sa direktang paglilibing, ay walang ganap na rating na lumalaban sa sikat ng araw at mas mataas na temperatura ng headroom na hinihiling ng modernong high-voltage array.

Ang apat na pangunahing kategorya ng solar cable

Ang isang photovoltaic system ay naglalaman ng mga natatanging electrical zone, ang bawat isa ay pinamamahalaan ng isang partikular na uri ng cable at isang kaukulang hanay ng mga kinakailangan sa pag-install sa ilalim ng National Electrical Code (NEC) Article 690. Ang apat na uri ng cable na lumilitaw sa isang maayos na idinisenyong sistema mula sa array hanggang sa punto ng interconnection ay ang mga sumusunod.

Ang PV wire, na nakalista sa UL 4703 at ang subject standard na UL 4703, ay isang single-conductor cable na may cross-linked polyethylene (XLPE) insulation at panlabas na jacket na lumalaban sa sikat ng araw. Ito ay na-rate para sa 600 V, 1,000 V, o 2,000 V depende sa kapal ng pagkakabukod, na may 2,000 V variant na tinukoy para sa 1,500 VDC utility-scale array. Ang XLPE pagkakabukod ay nagbibigay ng thermoset stability, ibig sabihin, pinapanatili ng cable ang dielectric strength at mechanical properties nito kahit na pagkatapos ng matagal na pagkakalantad sa maximum operating temperature ng conductor na 90°C basa at 150°C tuyo. Ang tinned copper conductor, na na-stranded ayon sa ASTM B174 Class B o C, ay lumalaban sa mga corrosive effect ng moisture na tumatagos sa insulation sa loob ng mga dekada ng serbisyo. Ang PV wire ay ang tanging cable sa solar industry na nagdadala ng a Ang rating ng apoy ng VW-1 at isang direktang rating ng libing sabay-sabay, natutugunan ang parehong kinakailangan sa kaligtasan ng sunog sa mga instalasyon sa rooftop at ang kinakailangan sa pagruruta sa ilalim ng lupa sa ground-mount DC collection system.

Ang USE-2 cable, na binuo sa UL 854 at kinikilala ng NEC Article 338, ay isang single-conductor cable na na-rate para sa underground service entrance. Gumagamit ito XLPE insulation kapareho sa chemistry sa PV wire ngunit naglalapat ng mas makapal, mas matibay na jacket na idinisenyo upang mapaglabanan ang mekanikal na abrasion ng paghila sa ilalim ng conduit at direktang pakikipag-ugnayan sa lupa. Ang rating ng boltahe nito ay limitado sa 600 V, at ang pinakamataas na temperatura ng conductor nito ay 90°C basa at 90°C tuyo , isang kritikal na limitasyon kumpara sa PV wire. Ang kawalan ng 150°C dry rating ay nangangahulugan na ang USE-2 ay hindi magagamit sa libreng hangin sa loob ng rooftop array kung saan ang mga temperatura ng backsheet ng module ay regular na umabot sa 75°C hanggang 85°C at ang pagtaas ng temperatura ng conductor sa ilalim ng full load ay nagtutulak sa insulation sa thermal overload na teritoryo.

Ang TC-ER cable, tray cable exposed run rated, ay nagsisilbing DC collection trunk sa pagitan ng combiner box at ng inverter input, o sa pagitan ng maraming string inverters sa isang daisy-chain configuration. Ang TC-ER ay isang multi-conductor assembly, karaniwang tatlong conductor kasama ang ground, na may PVC na panloob na pagkakabukod at isang nylon o PVC na panlabas na jacket. Ito ay na-rate para sa 600 V at 90°C tuyo , at ang listahan nito ay nagpapahintulot sa pagruruta sa cable tray na walang conduit para sa nakalantad na pagtakbo. Pinapasimple ng multi-conductor construction ang mga wiring kumpara sa paghila ng mga indibidwal na single-conductor cable, ngunit ang PVC jacket ay bumababa sa ilalim ng ultraviolet radiation, kaya ang TC-ER ay dapat na nakapaloob kapag naka-install sa labas sa direktang sikat ng araw.

THHN/THWN-2 building wire, bagama't hindi isang nakalaang solar cable, ay lumalabas sa AC side ng inverter output hanggang sa main service panel o utility interconnection point. Na-rate 600 V at 90°C tuyo, 75°C wet , na may naylon jacket sa ibabaw ng PVC insulation, ito ay cost-effective, malawak na magagamit, at sumusunod sa code para sa lahat ng panloob na AC wiring sa ibaba ng agos ng inverter. Ang paglaban nito sa sikat ng araw ay zero, at wala itong direktang listahan ng libing, kaya ang paggamit nito ay mahigpit na nakakulong sa mga interior raceway, conduits, at nakapaloob na AC combiner panel.

Talahanayan ng paghahambing na detalye para sa mga uri ng solar cable

Pagpili ng klase ng boltahe at ang 1,500 V na paglipat

Ang paglipat mula sa 1,000 VDC hanggang 1,500 VDC na mga arkitektura ng system sa mga utility-scale na photovoltaic na planta ay binabawasan ang kasalukuyang koleksyon ng DC ng humigit-kumulang isang-katlo para sa parehong power throughput, na pinuputol ang bilang ng mga combiner box, DC feeder, at nauugnay na pag-trench sa isang katulad na proporsyon. Gayunpaman, ang mas mataas na boltahe ay nagpapataw ng mas mahigpit na mga kinakailangan sa pagkakabukod. Ang 1,500 VDC array ay nangangailangan ng PV wire na na-rate para sa 2,000 VDC , hindi 1,000 VDC. Ang kapal ng pagkakabukod sa isang 2,000 V PV wire ay humigit-kumulang 2.4 mm para sa 10 AWG conductor, kumpara sa 1.14 mm para sa 1,000 V na variant . Ang tumaas na kapal ng pader ay binabawasan ang flexibility ng cable at pinapataas ang minimum na radius ng bend, isang kadahilanan na nagpapahirap sa pamamahala ng wire sa loob ng mga module junction box at inverter DC enclosure.

Ang pamantayang IEC 62930, na inilapat sa buong mundo sa labas ng North America, ay tumutugma sa mga kinakailangan sa pagganap para sa 1,500 V PV cable. Tinutukoy nito ang isang minimum na paglaban sa pagkakabukod ng 10 MΩ·km sa 20°C , isang figure na na-verify sa panahon ng factory production testing sa bawat reel bago ipadala. Ang field testing ng naka-install na 1,500 V PV wire na may 5,000 V megohmmeter ay dapat magbunga ng mga halaga ng insulation resistance na hindi bababa sa 4 MΩ bawat string bago ang string ay konektado sa inverter, isang commissioning gate na kinikilala ang pagkasira ng pag-install sa jacket o hindi wastong crimped MC4 connector seal.

Pag-de-rating ng temperatura at pagwawasto ng ampacity

Ang mga talahanayan ng ampacity sa Artikulo 310.15 ng NEC ay ipinapalagay ang temperatura ng kapaligiran na 30°C at hindi hihigit sa tatlong kasalukuyang nagdadala ng conductor sa isang raceway. Ang isang solar DC collection system ay karaniwang lumalabag sa parehong mga pagpapalagay. Sa isang rooftop sa Phoenix, Arizona, kung saan ang ambient air temperature na 12 pulgada sa itaas ng ibabaw ng bubong ay umaabot sa 65°C sa isang hapon ng tag-araw, ang temperature correction factor para sa 90°C-rated PV wire ay 0.58 ayon sa NEC Table 310.15(B)(1)(1). Ang 10 AWG PV wire na may 30°C ampacity na 40 amps ay na-de-rate sa 23.2 amps sa 65°C. Kung ang parehong wire na iyon ay kasama ng tatlong iba pang kasalukuyang nagdadala ng mga string sa isang conduit para sa layo na lampas sa 24 pulgada, isang karagdagang adjustment factor ng 0.80 nalalapat, higit pang binabawasan ang pinapayagang ampacity sa 18.6 amps.

Ang resulta ay ang isang 10 AWG conductor, na mukhang napakalaki para sa 9-amp string current sa unang tingin, ay gumagana sa halos 50% ng de-rated na kapasidad nito pagkatapos ng temperatura at mga pagwawasto ng bundling . Tinutukoy ng pagsasanay sa engineering para sa mga rooftop system ang 10 AWG bilang pinakamababang laki ng PV wire para sa mga interconnection ng module, na may 8 AWG na kinakailangan para sa mga home-run conductor na naghahatid ng higit sa dalawang string, isang panuntunan ng thumb na nagmula sa pinakamasamang kaso ng data ng temperatura sa rooftop sa halip na isang nakapirming pamantayan.

Insulation chemistry at ang XLPE advantage

Ang insulation material ay nag-iiba ng solar cable mula sa general-purpose building wire nang higit sa anumang iba pang katangian. Ang XLPE, ang cross-linked polyethylene na ginagamit sa PV wire at USE-2, ay isang thermoset material, ibig sabihin, ang mga polymer chain ay chemically cross-linked sa panahon ng proseso ng curing. Sa sandaling naka-cross-link, ang materyal ay hindi maaaring matunaw o dumaloy kapag pinainit. Ang isang PV wire na nakalantad sa temperatura ng conductor na 150°C ay nagpapanatili ng pisikal na hugis at dielectric na lakas nito, samantalang ang isang PVC-insulated THHN wire sa parehong temperatura ay lumalambot, dumadaloy, at lilikha ng panloob na short circuit.

Ang proseso ng cross-linking, na nakamit sa pamamagitan ng moisture cure na nakabatay sa silane o pag-iilaw ng electron beam, ay nagpapabuti din ng resistensya ng insulasyon sa malamig na daloy sa ilalim ng compression. Kapag ang isang PV wire ay naipit sa pagitan ng module frame at ng mounting rail, ang XLPE insulation ay lumalaban sa compressive set na magpapanipis sa PVC insulation wall sa paglipas ng panahon. Ang nananatiling kapal ng pader pagkatapos Ang 1,000 oras ng compressive loading sa 90°C ay karaniwang 85% hanggang 90% ng orihinal na kapal para sa XLPE, kumpara sa 60% o mas mababa para sa PVC . Ang property na ito ay mahalaga sa isang photovoltaic array kung saan ang mga module clamp at wire clip ay naglalapat ng mga localized pressure point na nananatili para sa 25-taong disenyo ng buhay ng system.

Ang pagiging tugma ng connector at ang pamantayan ng MC4

Ang solar cable mismo ay ang konduktor lamang; ang connector termination ay ang system-level failure point. Ang pamantayan sa industriya ay ang MC4 connector, na orihinal na binuo ng Multi-Contact at ngayon ay ginawa sa ilalim ng lisensya ng mahigit isang dosenang pandaigdigang supplier. Ang MC4 ay na-rate para sa 1,500 VDC at 30 amps na tuloy-tuloy na kasalukuyang may 4 mm² o 6 mm² (12 AWG hanggang 10 AWG) na PV wire , at pinapanatili nito ang rating ng proteksyon sa pagpasok na IP68 kapag ipinares, ibig sabihin, nananatili itong tuluy-tuloy na paglubog sa 1 metrong tubig.

Ang kritikal na tuntunin para sa pagiging maaasahan ay connector-homogeneity: ang male at female connectors sa isang string ay dapat na mula sa parehong manufacturer. Ang pagsasama ng isang Amphenol H4 connector na may tunay na Staubli MC4, sa kabila ng kanilang pisikal na compatibility at UL listing, ay nagpapakilala ng galvanic corrosion na panganib sa contact interface dahil ang mga base metal at kapal ng plating ay naiiba. Ang resultang contact resistance, na sinusukat ng four-wire milliohm meter, ay maaaring magsimula sa isang katanggap-tanggap 0.5 milliohms ngunit maaaring tumaas sa 5 milliohms o higit pa sa loob ng tatlong taon ng thermal cycling, kung saan ang pag-init ng I²R sa connector ay lumampas sa nakapalibot na temperatura ng cable at nagpapabilis ng oksihenasyon. Ang mga pagkabigo sa field na nasubaybayan sa mga hindi tugmang connector ay ang nag-iisang pinakakaraniwang claim sa insurance sa mga sistema sa rooftop ng tirahan.

Grounding at equipment bonding conductor na kinakailangan

Ang equipment grounding conductor (EGC) sa isang solar array ay nagsisilbing fault current return path at dapat sukatin upang dalhin ang buong short-circuit current ng array nang hindi lalampas sa rate na temperatura nito. Pinamamahalaan ng NEC Table 250.122 ang pag-size ng EGC batay sa overcurrent protection device rating, ngunit para sa mga transformerless inverter kung saan isinama ang DC ground-fault detection, ang EGC na hindi mas maliit sa pinakamalaking DC circuit conductor ay inirerekomenda ng engineering best practice, kahit na ang mas maliit na sukat ay pinahihintulutan ng code. Ang isang 10 AWG PV wire na ginamit bilang ungrounded DC positive conductor ay dapat na may kasamang pinakamababang 10 AWG EGC , na may sukat sa bawat 690.45 ng NEC.

Para sa panig ng AC, ang EGC sa pagitan ng inverter at ng pangunahing panel ng serbisyo ay karaniwang isang THHN/THWN-2 conductor na may berdeng insulation, na may sukat sa bawat Talahanayan 250.122 batay sa overcurrent protection rating ng AC output ng inverter. Ang isang 40-amp inverter output breaker ay nangangailangan ng a pinakamababang 10 AWG tansong EGC . Ang EGC ay hindi isang kasalukuyang nagdadala ng conductor sa normal na operasyon ngunit dapat na may kakayahang magsagawa ng buong ground-fault current para sa oras na kinakailangan para sa overcurrent na aparato upang i-clear ang fault, isang tagal na karaniwang mas mababa sa 0.1 segundo para sa modernong current-limiting circuit breaker.

Pamamahala ng cable at proteksyon sa pagkakalantad sa UV

Kahit na ang PV wire na lumalaban sa sikat ng araw ay nangangailangan ng pisikal na proteksyon laban sa matutulis na mga gilid, pinsala sa wildlife, at puro pagkasira ng UV sa mga stress point. Ang mga cable sa isang ground-mount array ay dinadala sa metal o high-density polyethylene (HDPE) cable tray, na sinigurado ng hindi kinakalawang na asero na mga cable ties sa pagitan na hindi lalampas 1.5 metro . Ang mga cable ties ay hindi dapat mag-over-compress sa pagkakabukod; ang pag-igting ng pagkakatali na lumalampas sa detalye ng tagagawa ay maaaring mag-cold-flow sa XLPE insulation at mabawasan ang kapal ng pader sa tie point ng 50% sa loob ng isang thermal cycle.

Sa mga pag-install sa rooftop, ang PV wire ay dapat na suportado mula sa ibabaw ng bubong ng mga cable clip o module frame-integrated wire management channel. Ang direktang pagdikit sa pagitan ng cable jacket at asphalt shingles ay naglilipat ng init mula sa ibabaw ng bubong patungo sa cable, na nagpapataas ng temperatura ng konduktor ng tinantyang 5°C hanggang 10°C sa itaas ng temperatura ng hangin sa paligid , isang margin na maaaring itulak ang temperatura ng conductor na lampas sa 90°C wet rating nito kapag pinagsama sa full load current at high module backsheet radiation. Dapat ding i-ruta ang cable upang maiwasan ang tumatayong tubig sa mababang mga punto ng bubong, kung saan binibigyang diin ng mga freeze-thaw cycle ang jacket sa pamamagitan ng paulit-ulit na pagpapalawak at pagliit ng mga pagbuo ng yelo.