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Análisis de las ventajas y desventajas de los materiales de aislamiento de cables solares fotovoltaicos

  • noticias2023-10-12
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El rendimiento de los materiales aislantes afecta directamente la calidad, la eficiencia del procesamiento y el ámbito de aplicación de los cables solares fotovoltaicos.Este artículo analizará brevemente las ventajas y desventajas de los materiales de aislamiento de cables solares fotovoltaicos de uso común, con el objetivo de discutir con la industria y acortar gradualmente la brecha con los cables internacionales.

Debido a las diferencias entre los diferentes materiales aislantes, la producción de alambres y cables y el procesamiento de alambres tienen sus propias características.Una comprensión completa de estas características será beneficiosa para la selección de materiales de cables fotovoltaicos y el control de la calidad del producto.

 

1. Material aislante de cable de cloruro de polivinilo de PVC

El material aislante de cloruro de polivinilo de PVC (en adelante, PVC) es una mezcla de estabilizadores, plastificantes, retardantes de llama, lubricantes y otros aditivos añadidos al polvo de PVC.Según las diferentes aplicaciones y diferentes características del alambre y cable, la fórmula se ajusta en consecuencia.Después de décadas de producción y uso, la tecnología actual de fabricación y procesamiento de PVC se ha vuelto muy madura.El material aislante de PVC tiene una gama muy amplia de aplicaciones en el campo de los cables solares fotovoltaicos y tiene características propias evidentes:

1) La tecnología de fabricación es madura y fácil de formar y procesar.En comparación con otros tipos de materiales de aislamiento de cables, no solo tiene un bajo costo, sino que también se puede controlar de manera efectiva en términos de diferencia de color de la superficie, grado de tonidad de la luz, impresión, eficiencia de procesamiento, dureza suave, adhesión del conductor y propiedades mecánicas, físicas y eléctricas. del propio cable.

2) Tiene muy buenas propiedades ignífugas, por lo que los cables aislados con PVC pueden alcanzar fácilmente los grados ignífugos requeridos por diversas normas.

3) En términos de resistencia a la temperatura, mediante la optimización y mejora de la fórmula del material, los tipos de aislamiento de PVC utilizados actualmente incluyen principalmente las siguientes tres categorías:

 

categoría de material Temperatura nominal (máxima) Solicitud Características de uso
tipo normal 105 ℃ Aislamiento y chaqueta Se pueden utilizar diferentes durezas según los requisitos, generalmente suaves, fáciles de moldear y procesar.
Semirígido (SR-PVC) 105 ℃ Aislamiento del núcleo La dureza es mayor que la del tipo ordinario y la dureza está por encima de Shore 90A.En comparación con el tipo ordinario, se mejora la resistencia mecánica del aislamiento y la estabilidad térmica es mejor.La desventaja es que la suavidad no es buena y el ámbito de uso se ve afectado.
PVC reticulado (XLPVC) 105 ℃ Aislamiento del núcleo Generalmente, se reticula mediante irradiación para transformar el PVC termoplástico ordinario en plástico termoestable insoluble.La estructura molecular es más estable, la resistencia mecánica del aislamiento mejora y la temperatura de cortocircuito puede alcanzar los 250 °C.

 

4) En términos de voltaje nominal, generalmente se usa para voltajes nominales de 1000 VCA e inferiores, que pueden usarse ampliamente en electrodomésticos, instrumentación, iluminación, comunicaciones de red y otras industrias.

 

El PVC también presenta algunas deficiencias que limitan su uso:

1) Debido a que contiene una gran cantidad de cloro, una gran cantidad de humo denso se asfixiará al quemarse, afectará la visibilidad y producirá algunos carcinógenos y gas HCl, lo que causará graves daños al medio ambiente.Con el desarrollo de la tecnología de fabricación de materiales aislantes libres de halógenos y con bajo nivel de humo, la sustitución gradual del aislamiento de PVC se ha convertido en una tendencia inevitable en el desarrollo de cables.Actualmente, algunas empresas influyentes y socialmente responsables han establecido claramente en sus normas técnicas el calendario para la sustitución de los materiales de PVC.

2) El aislamiento de PVC común tiene poca resistencia a ácidos y álcalis, aceites resistentes al calor y solventes orgánicos.De acuerdo con principios químicos similares de compatibilidad, los cables de PVC se dañan y agrietan fácilmente en el entorno especificado.Sin embargo, con su excelente rendimiento de procesamiento y bajo costo.Los cables de PVC todavía se utilizan ampliamente en electrodomésticos, iluminación, equipos mecánicos, instrumentación, comunicaciones de redes, cableado de edificios y otros campos.

 

2. Material aislante del cable XLPE

El polietileno reticulado (Cross-linke PE, en lo sucesivo denominado XLPE) es un polietileno que se somete a rayos de alta energía o agentes reticulantes y puede transformarse de una estructura molecular lineal a una estructura tridimensional bajo ciertas condiciones. .Al mismo tiempo, se transforma de termoplástico a plástico termoendurecible insoluble.Después de ser irradiado,Cable solar XLPELa funda aislante tiene las propiedades de resistencia a altas temperaturas, resistencia a la radiación ultravioleta, resistencia al aceite, resistencia al frío, etc., con una vida útil de más de 25 años, que es incomparable con los cables comunes.

En la actualidad, existen tres métodos principales de reticulación en la aplicación de aislamiento de alambres y cables:

1) Reticulación de peróxido.En primer lugar, se mezcla resina de polietileno con un agente reticulante y un antioxidante apropiados, y se añaden otros ingredientes según sea necesario para formar partículas de mezcla de polietileno reticulables.Durante el proceso de extrusión, la reticulación se produce a través del tubo de reticulación de vapor caliente.

2) Reticulación con silano (reticulación con agua caliente).También es un método de reticulación química.El mecanismo principal es reticular organosiloxano y polietileno en condiciones específicas.El grado de reticulación puede alcanzar generalmente aproximadamente el 60%.

3) La reticulación por irradiación es el uso de rayos de alta energía, como rayos r, rayos α, rayos de electrones y otras energías, para activar los átomos de carbono en las macromoléculas de polietileno para la reticulación.Los rayos de alta energía comúnmente utilizados en alambres y cables son rayos de electrones producidos por aceleradores de electrones., Debido a que el entrecruzamiento depende de la energía física, es un entrecruzamiento físico.Los tres métodos de reticulación diferentes anteriores tienen diferentes características y aplicaciones:

 

Categoría de reticulación Características Solicitud
Reticulación de peróxido Durante el proceso de reticulación, la temperatura debe controlarse estrictamente y la reticulación se genera a través de la tubería de reticulación de vapor caliente. Es adecuado para la producción de cables de alto voltaje, gran longitud y sección grande, y la producción de especificaciones pequeñas es más derrochadora.
Reticulación de silano La reticulación de silano puede utilizar equipos generales.La extrusión no está limitada por la temperatura.La reticulación comienza cuando se expone a la humedad.Cuanto mayor sea la temperatura, más rápida será la velocidad de reticulación. Es adecuado para cables de tamaño pequeño, especificaciones pequeñas y bajo voltaje.La reacción de reticulación sólo puede completarse en presencia de agua o humedad, lo que es adecuado para la producción de cables de baja tensión.
Reticulación por radiación Debido a la energía de la fuente de radiación, se utiliza para aislamientos que no sean demasiado gruesos.Cuando el aislamiento es demasiado grueso, es probable que se produzca una irradiación desigual. Es adecuado para que el espesor del aislamiento no sea demasiado grueso, cable retardante de llama resistente a altas temperaturas.

 

Comparado con el polietileno termoplástico, el aislamiento XLPE tiene las siguientes ventajas:

1) Resistencia mejorada a la deformación por calor, propiedades mecánicas mejoradas a altas temperaturas y resistencia mejorada al agrietamiento por tensión ambiental y al envejecimiento por calor.

2) Estabilidad química mejorada y resistencia a solventes, flujo de frío reducido, básicamente mantuvo el rendimiento eléctrico original, la temperatura de trabajo a largo plazo puede alcanzar 125 ℃ y 150 ℃, alambre y cable aislados con polietileno reticulado, también mejoró la capacidad de resistencia a cortocircuitos. , su temperatura a corto plazo puede alcanzar los 250 ℃, el mismo espesor de alambre y cable, la capacidad de carga actual de XLPE es mucho mayor.

3) Los alambres y cables aislados con XLPE tienen excelentes propiedades mecánicas, impermeables y de resistencia a la radiación, por lo que tienen una amplia gama de aplicaciones.Tales como: cables de conexión eléctrica interna, cables de motor, cables de iluminación, cables de control de señales de bajo voltaje para automóviles, cables de locomotoras, cables y cables de metro, cables de protección ambiental para minería, cables marinos, cables de tendido de energía nuclear, cables de TV de alto voltaje, X -RAY que dispara cables de alta tensión e industrias de cables y alambres de transmisión de energía.

 

Cable solar XLPE

Cable solar XLPE localizable

 

Los alambres y cables aislados con XLPE tienen importantes ventajas, pero también tienen algunas desventajas propias que limitan su uso:

1) Mal rendimiento de bloqueo resistente al calor.Procesar y usar cables a una temperatura que exceda la temperatura nominal de los cables puede causar fácilmente adherencia entre los cables, lo que puede causar seriamente que el aislamiento se rompa y se forme un cortocircuito.

2) Rendimiento deficiente del corte resistente al calor.A temperaturas superiores a 200 °C, el aislamiento del cable se vuelve extremadamente blando, y la compresión y el impacto de fuerzas externas pueden provocar fácilmente que el cable se corte y se produzca un cortocircuito.

3) La diferencia de color entre lotes es difícil de controlar.Durante el procesamiento, es fácil rayarse, blanquearse e imprimirse.

4) Aislamiento XLPE a un nivel de resistencia a temperaturas de 150 °C, completamente libre de halógenos y capaz de pasar la prueba de combustión VW-1 de la especificación UL1581 y mantener un excelente rendimiento mecánico y eléctrico; todavía existen ciertos cuellos de botella en la tecnología de fabricación y el costo. es alto.

5) No existe una norma nacional relevante para el cable aislado de este tipo de material en la conexión de aparatos electrónicos y eléctricos.

 

3. Material aislante del cable de caucho de silicona

El caucho de silicona también es una molécula de polímero, es una estructura de cadena formada por enlaces SI-O (silicio-oxígeno).El enlace SI-O es 443,5 KJ/MOL, que es mucho mayor que la energía del enlace CC (355 KJ/MOL).La mayoría de los alambres y cables de caucho de silicona utilizan procesos de extrusión en frío y vulcanización a alta temperatura.Entre muchos alambres y cables de caucho sintético, debido a su estructura molecular única, el caucho de silicona tiene mejor rendimiento que otros cauchos comunes:

1) Muy suave, buena elasticidad, inodoro y no tóxico, sin miedo a las altas temperaturas y resistente al frío severo.El rango de temperatura de funcionamiento es de -90 a 300 ℃.El caucho de silicona tiene una resistencia al calor mucho mejor que el caucho común y se puede utilizar de forma continua a 200 °C o durante un período de tiempo a 350 °C.Cables de caucho de siliconatener buenas funciones físicas y mecánicas y estabilidad química.

2) Excelente resistencia a la intemperie.Bajo la luz ultravioleta y otras condiciones climáticas durante mucho tiempo, sus propiedades físicas sólo experimentan ligeros cambios.

3) El caucho de silicona tiene una alta resistividad y su resistencia permanece estable en un amplio rango de temperatura y frecuencia.

 

cable flexible de goma resistente a la intemperie

Cable flexible de goma resistente a la intemperie ubicable

 

Al mismo tiempo, el caucho de silicona tiene buena resistencia a la descarga en corona de alto voltaje y a la descarga de arco.Los cables aislados con caucho de silicona tienen la serie de ventajas mencionada anteriormente, especialmente en cables para dispositivos de TV de alto voltaje, cables resistentes a altas temperaturas para hornos microondas, cables para cocinas de inducción, cables para cafeteras, cables para lámparas, equipos UV, lámparas halógenas, hornos y ventiladores. cables de conexión interna, etc. Es el campo de los pequeños electrodomésticos el que tiene una amplia gama de aplicaciones, pero algunas de sus propias deficiencias también limitan una aplicación más amplia.como:

1) Mala resistencia al desgarro.Extruido por fuerza externa durante el procesamiento o uso, es fácil dañarlo al rasparlo y causar un cortocircuito.La medida de protección actual es agregar una capa tejida de fibra de vidrio o fibra de poliéster de alta temperatura al aislamiento de silicona, pero aún es necesario evitar el daño causado por la extrusión de fuerza externa tanto como sea posible durante el procesamiento.

2) El agente vulcanizante agregado para el moldeo por vulcanización actualmente utiliza principalmente doble 24. El agente vulcanizante contiene cloro y los agentes vulcanizantes completamente libres de halógenos (como la vulcanización con platino) tienen requisitos estrictos en cuanto a la temperatura ambiente de producción y son costosos.Por lo tanto, se debe prestar atención al procesamiento del mazo de cables: la presión del rodillo de presión no debe ser demasiado alta y es mejor usar material de caucho para evitar una mala resistencia a la presión causada por fracturas durante el proceso de producción.Al mismo tiempo, tenga en cuenta: se deben tomar las medidas de protección necesarias durante la producción de hilo de fibra de vidrio para evitar la inhalación a los pulmones y afectar la salud de los empleados.

 

4. Material aislante de cables de caucho de etileno propileno reticulado (XLEPDM)

El caucho de etileno propileno reticulado es un terpolímero de etileno, propileno y dieno no conjugado, que se reticula mediante productos químicos o irradiación.Las ventajas de los alambres aislados con caucho EPDM reticulado, los alambres aislados con poliolefina integrada y los alambres aislados con caucho ordinario:

1) Suave, flexible, elástico, no adhesivo a altas temperaturas, resistencia al envejecimiento a largo plazo, resistencia a las inclemencias del tiempo (-60 ~ 125 ℃).

2) Resistencia al ozono, resistencia a los rayos UV, resistencia al aislamiento eléctrico y resistencia química.

3) La resistencia al aceite y a los disolventes son comparables al aislamiento de caucho de cloropreno de uso general.El procesamiento se lleva a cabo mediante equipos ordinarios de procesamiento de extrusión en caliente y se adopta la reticulación por irradiación, que es simple y de bajo costo.Los cables aislados con caucho EPDM reticulado tienen muchas de las ventajas anteriores y se utilizan en cables de compresores de refrigeración, cables de motores a prueba de agua, cables de transformadores, cables móviles de minas, perforación, automóviles, equipos médicos, embarcaciones y cableado eléctrico interno en general.

 

Las principales desventajas del cable XLEPDM son:

1) En comparación con los cables XLPE y PVC, la resistencia al desgarro es pobre.

2) La adherencia y la autoadhesividad son deficientes, lo que afecta a la procesabilidad posterior.

Dongguan Slocable Photovoltaic Technology Co., LTD.

Agregar: Parque Científico y Tecnológico Hongmei de Guangda Manufacturing, No. 9-2, Sección Hongmei, Wangsha Road, Ciudad Hongmei, Dongguan, Guangdong, China

TELÉFONO: 0769-22010201

E-mail:pv@slocable.com.cn

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