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Analyse des avantages et des inconvénients des matériaux d'isolation des fils solaires photovoltaïques

  • nouvelles2023-10-12
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Les performances des matériaux isolants affectent directement la qualité, l'efficacité du traitement et le champ d'application des câbles solaires photovoltaïques.Cet article analysera brièvement les avantages et les inconvénients des matériaux d'isolation des câbles solaires photovoltaïques couramment utilisés, dans le but de discuter avec l'industrie et de réduire progressivement l'écart avec les câbles internationaux.

En raison des différences entre les différents matériaux isolants, la production de fils et de câbles ainsi que le traitement des fils ont leurs propres caractéristiques.Une compréhension complète de ces caractéristiques sera bénéfique pour la sélection des matériaux des câbles photovoltaïques et le contrôle de la qualité des produits.

 

1. Matériau d'isolation de câble en polychlorure de vinyle PVC

Le matériau isolant en polychlorure de vinyle PVC (ci-après dénommé PVC) est un mélange de stabilisants, de plastifiants, de retardateurs de flamme, de lubrifiants et d'autres additifs ajoutés à la poudre de PVC.Selon les différentes applications et les différentes caractéristiques du fil et du câble, la formule est ajustée en conséquence.Après des décennies de production et d’utilisation, la technologie actuelle de fabrication et de transformation du PVC est devenue très mature.Le matériau isolant PVC a une très large gamme d’applications dans le domaine des câbles solaires photovoltaïques, et possède des caractéristiques qui lui sont propres évidentes :

1) La technologie de fabrication est mature et facile à former et à traiter.Comparé à d'autres types de matériaux d'isolation de câbles, il a non seulement un faible coût, mais peut également être contrôlé efficacement en termes de différence de couleur de surface, de degré d'obscurcissement léger, d'impression, d'efficacité de traitement, de dureté douce, d'adhérence des conducteurs, de propriétés mécaniques, physiques et électriques. du fil lui-même.

2) Il possède de très bonnes propriétés ignifuges, de sorte que les câbles isolés en PVC peuvent facilement atteindre les niveaux ignifuges requis par diverses normes.

3) En termes de résistance à la température, grâce à l'optimisation et à l'amélioration de la formule du matériau, les types d'isolation PVC actuellement couramment utilisés comprennent principalement les trois catégories suivantes :

 

Catégorie de matériau Température nominale (maximale) Application Caractéristiques d'utilisation
type normal 105 ℃ Isolation et veste Différentes duretés peuvent être utilisées selon les besoins, généralement douces, faciles à façonner et à traiter.
Semi-rigide (SR-PVC) 105 ℃ Isolation du noyau La dureté est supérieure à celle du type ordinaire et la dureté est supérieure à Shore 90A.Par rapport au type ordinaire, la résistance mécanique de l’isolation est améliorée et la stabilité thermique est meilleure.L'inconvénient est que la douceur n'est pas bonne et que le champ d'utilisation est affecté.
PVC réticulé (XLPVC) 105 ℃ Isolation du noyau Généralement, il est réticulé par irradiation pour transformer le PVC thermoplastique ordinaire en plastique thermodurcissable insoluble.La structure moléculaire est plus stable, la résistance mécanique de l'isolation est améliorée et la température de court-circuit peut atteindre 250°C.

 

4) En termes de tension nominale, il est généralement utilisé pour des tensions nominales de 1 000 V CA et moins, qui peuvent être largement utilisées dans les appareils électroménagers, l'instrumentation, l'éclairage, les communications réseau et d'autres industries.

 

Le PVC présente également quelques inconvénients qui limitent son utilisation :

1) Parce qu'elle contient une grande quantité de chlore, une grande quantité de fumée dense s'étouffera lors de la combustion, affectera la visibilité et produira des cancérigènes et du gaz HCl, ce qui causera de graves dommages à l'environnement.Avec le développement de la technologie de fabrication de matériaux isolants sans halogène et à faible émission de fumée, le remplacement progressif de l'isolation en PVC est devenu une tendance inévitable dans le développement des câbles.À l'heure actuelle, certaines entreprises influentes et socialement responsables ont clairement proposé un calendrier de remplacement des matériaux PVC dans leurs normes techniques.

2) L'isolation en PVC ordinaire a une faible résistance aux acides et aux alcalis, aux huiles résistantes à la chaleur et aux solvants organiques.Selon des principes chimiques de compatibilité similaires, les fils en PVC sont facilement endommagés et fissurés dans l'environnement spécifié.Cependant, avec ses excellentes performances de traitement et son faible coût.Les câbles en PVC sont encore largement utilisés dans les appareils électroménagers, l'éclairage, les équipements mécaniques, l'instrumentation, les communications réseau, le câblage des bâtiments et d'autres domaines.

 

2. Matériau d'isolation des câbles XLPE

Le polyéthylène réticulé (Cross-linke PE, ci-après dénommé XLPE) est un polyéthylène qui est soumis à des rayons à haute énergie ou à des agents de réticulation et peut passer d'une structure moléculaire linéaire à une structure tridimensionnelle dans certaines conditions. .En même temps, il se transforme de thermoplastique en plastique thermodurcissable insoluble.Après avoir été irradié,Câble solaire XLPEla gaine isolante a les propriétés de résistance aux températures élevées, de résistance aux rayons ultraviolets, de résistance à l'huile, de résistance au froid, etc., avec une durée de vie de plus de 25 ans, ce qui est incomparable avec les câbles ordinaires.

À l’heure actuelle, il existe trois principales méthodes de réticulation dans l’application de l’isolation des fils et câbles :

1) Réticulation au peroxyde.Tout d'abord, la résine de polyéthylène est mélangée avec un agent de réticulation et un antioxydant appropriés, et d'autres ingrédients sont ajoutés si nécessaire pour fabriquer des particules de mélange de polyéthylène réticulables.Pendant le processus d'extrusion, la réticulation se produit à travers le tuyau de réticulation à vapeur chaude.

2) Réticulation silane (réticulation à l'eau chaude).C'est également une méthode de réticulation chimique.Le mécanisme principal consiste à réticuler l’organosiloxane et le polyéthylène dans des conditions spécifiques.Le taux de réticulation peut généralement atteindre environ 60 %.

3) La réticulation par irradiation est l'utilisation de rayons à haute énergie tels que les rayons R, les rayons α, les rayons électroniques et d'autres énergies pour activer les atomes de carbone dans les macromolécules de polyéthylène pour la réticulation.Les rayons à haute énergie couramment utilisés dans les fils et câbles sont des rayons d’électrons produits par des accélérateurs d’électrons., Parce que la réticulation repose sur l'énergie physique, il s'agit d'une réticulation physique.Les trois méthodes de réticulation ci-dessus ont des caractéristiques et des applications différentes :

 

Catégorie de réticulation Caractéristiques Application
Réticulation au peroxyde Pendant le processus de réticulation, la température doit être strictement contrôlée et la réticulation est générée par le pipeline de réticulation à vapeur chaude. Il convient à la production de câbles haute tension, de grande longueur et de grande section, et la production de petites spécifications entraîne plus de gaspillage.
Réticulation silane La réticulation du silane peut utiliser un équipement général.L'extrusion n'est pas limitée par la température.La réticulation commence lorsqu’elle est exposée à l’humidité.Plus la température est élevée, plus la vitesse de réticulation est rapide. Il convient aux câbles de petite taille, de petites spécifications et à basse tension.La réaction de réticulation ne peut être complétée qu'en présence d'eau ou d'humidité, ce qui convient à la fabrication de câbles basse tension.
Réticulation par rayonnement Grâce à l'énergie de la source de rayonnement, elle est utilisée pour une isolation pas trop épaisse.Lorsque l’isolation est trop épaisse, une irradiation inégale risque de se produire. Il convient à l'épaisseur de l'isolation n'est pas trop épaisse, câble ignifuge résistant aux hautes températures.

 

Par rapport au polyéthylène thermoplastique, l’isolation XLPE présente les avantages suivants :

1) Résistance améliorée à la déformation thermique, propriétés mécaniques améliorées à haute température et résistance améliorée à la fissuration sous contrainte environnementale et au vieillissement thermique.

2) Stabilité chimique et résistance aux solvants améliorées, flux froid réduit, maintien des performances électriques d'origine, température de fonctionnement à long terme pouvant atteindre 125 ℃ et 150 ℃, fil et câble isolés en polyéthylène réticulé, également amélioré la capacité de résistance aux courts-circuits , sa température à court terme peut atteindre 250 ℃, la même épaisseur de fil et de câble, la capacité de charge actuelle du XLPE est beaucoup plus grande.

3) Les fils et câbles isolés XLPE ont d'excellentes propriétés mécaniques, d'étanchéité et de résistance aux radiations, ils ont donc une large gamme d'applications.Tels que : fils de connexion internes électriques, fils de moteur, fils d'éclairage, fils de commande de signal basse tension automobile, fils de locomotive, fils et câbles de métro, câbles de protection de l'environnement minier, câbles marins, câbles de pose d'énergie nucléaire, câbles TV haute tension, X -Câbles à haute tension de tir de RAY et industries de fils et de câbles de transmission de puissance.

 

Câble solaire XLPE

Câble solaire XLPE slocable

 

Les fils et câbles isolés XLPE présentent des avantages significatifs, mais ils présentent également certains inconvénients qui limitent leur utilisation :

1) Mauvaises performances de blocage résistant à la chaleur.Le traitement et l'utilisation de fils à une température supérieure à la température nominale des fils peuvent facilement provoquer une adhérence entre les fils, ce qui peut sérieusement provoquer la rupture de l'isolation et la formation d'un court-circuit.

2) Mauvaises performances de coupe résistantes à la chaleur.À des températures supérieures à 200 °C, l'isolation du fil devient extrêmement molle et, pressée et impactée par des forces externes, elle peut facilement provoquer une coupure et un court-circuit du fil.

3) La différence de couleur entre les lots est difficile à contrôler.Pendant le traitement, il est facile de le rayer, de le blanchir et de l'imprimer.

4) Isolation XLPE à un niveau de résistance à la température de 150 °C, totalement sans halogène et capable de passer le test de combustion VW-1 de la spécification UL1581 et de maintenir d'excellentes performances mécaniques et électriques. Il existe encore certains goulots d'étranglement dans la technologie de fabrication et le coût. est haut.

5) Il n’existe aucune norme nationale pertinente pour les fils isolés de ce type de matériau destinés à la connexion d’appareils électroniques et électriques.

 

3. Matériau d'isolation des câbles en caoutchouc de silicone

Le caoutchouc de silicone est également une molécule polymère et une structure de chaîne formée par des liaisons SI-O (silicium-oxygène).La liaison SI-O est de 443,5 KJ/MOL, ce qui est bien supérieur à l'énergie de la liaison CC (355 KJ/MOL).La plupart des fils et câbles en caoutchouc de silicone utilisent des procédés d'extrusion à froid et de vulcanisation à haute température.Parmi les nombreux fils et câbles en caoutchouc synthétique, en raison de sa structure moléculaire unique, le caoutchouc de silicone a de meilleures performances que les autres caoutchoucs ordinaires :

1) Très doux, bonne élasticité, inodore et non toxique, ne craignant pas les températures élevées et résistant au froid intense.La plage de température de fonctionnement est de -90 à 300 ℃.Le caoutchouc de silicone a une bien meilleure résistance à la chaleur que le caoutchouc ordinaire et il peut être utilisé en continu à 200 °C ou pendant un certain temps à 350 °C.Câbles en caoutchouc siliconeavoir de bonnes fonctions physiques et mécaniques et une bonne stabilité chimique.

2) Excellente résistance aux intempéries.Sous la lumière ultraviolette et d'autres conditions climatiques pendant une longue période, ses propriétés physiques ne subissent que de légers changements.

3) Le caoutchouc de silicone a une résistivité élevée et sa résistance reste stable dans une large plage de température et de fréquence.

 

câble flexible en caoutchouc résistant aux intempéries

Câble flexible en caoutchouc résistant aux intempéries

 

Dans le même temps, le caoutchouc de silicone présente une bonne résistance aux décharges corona à haute tension et aux décharges d'arc.Les câbles isolés en caoutchouc de silicone présentent la série d'avantages mentionnés ci-dessus, en particulier dans les câbles d'appareils haute tension pour téléviseurs, les câbles résistants aux hautes températures des fours à micro-ondes, les câbles de cuisinières à induction, les câbles de cafetières, les câbles de lampes, les équipements UV, les lampes halogènes, les fours et les ventilateurs. câbles de connexion internes, etc. C'est le domaine des petits appareils électroménagers qui a un large éventail d'applications, mais certaines de ses propres lacunes limitent également une application plus large.tel que:

1) Mauvaise résistance à la déchirure.Extrudé par une force externe pendant le traitement ou l'utilisation, il est facile d'être endommagé par le grattage et de provoquer un court-circuit.La mesure de protection actuelle consiste à ajouter une couche tissée de fibre de verre ou de fibre de polyester haute température à l'isolation en silicone, mais il est toujours nécessaire d'éviter autant que possible les dommages causés par l'extrusion par une force externe pendant le traitement.

2) L'agent de vulcanisation ajouté pour le moulage par vulcanisation utilise actuellement principalement du double 24. L'agent de vulcanisation contient du chlore et les agents de vulcanisation totalement sans halogène (tels que la vulcanisation du platine) ont des exigences strictes en matière de température de l'environnement de production et sont coûteux.Par conséquent, une attention particulière doit être portée au traitement du faisceau de câbles : la pression du rouleau presseur ne doit pas être trop élevée et il est préférable d'utiliser un matériau en caoutchouc pour éviter une mauvaise résistance à la pression causée par la fracturation pendant le processus de production.Dans le même temps, veuillez noter que les mesures de protection nécessaires doivent être prises lors de la production de fils de fibre de verre afin d'éviter toute inhalation dans les poumons et d'affecter la santé des employés.

 

4. Matériau d'isolation de câble en caoutchouc éthylène-propylène réticulé (XLEPDM)

Le caoutchouc éthylène-propylène réticulé est un terpolymère d'éthylène, de propylène et de diène non conjugué, qui est réticulé par produit chimique ou irradiation.Les avantages des fils isolés en caoutchouc EPDM réticulé, des fils isolés en polyoléfine intégrés et des fils isolés en caoutchouc ordinaires :

1) Doux, flexible, élastique, non adhésif à haute température, résistance au vieillissement à long terme, résistance aux intempéries (-60 ~ 125 ℃).

2) Résistance à l’ozone, résistance aux UV, résistance d’isolation électrique et résistance chimique.

3) La résistance à l’huile et aux solvants est comparable à celle d’un isolant en caoutchouc chloroprène à usage général.Le traitement est effectué par un équipement de traitement d'extrusion à chaud ordinaire et une réticulation par irradiation est adoptée, ce qui est simple et peu coûteux.Les fils isolés en caoutchouc EPDM réticulé présentent bon nombre des avantages ci-dessus et sont utilisés dans les câbles de compresseur de réfrigération, les câbles de moteur étanches, les câbles de transformateur, les câbles mobiles de mines, le forage, les automobiles, les équipements médicaux, les bateaux et le câblage interne électrique général.

 

Les principaux inconvénients du fil XLEPDM sont :

1) Par rapport aux fils XLPE et PVC, la résistance à la déchirure est médiocre.

2) L'adhérence et l'auto-adhésivité sont médiocres, ce qui affecte la possibilité de traitement ultérieur.

Dongguan Slocable Photovoltaic Technology Co., LTD.

Ajouter : Parc scientifique et technologique de Guangda Manufacturing Hongmei, n° 9-2, section Hongmei, route Wangsha, ville de Hongmei, Dongguan, Guangdong, Chine

TÉL : 0769-22010201

E-mail:pv@slocable.com.cn

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