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太陽光発電用電線断熱材の長所と短所の分析

  • ニュース2023-10-12
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絶縁材の性能は、太陽光発電ケーブルの品質、加工効率、適用範囲に直接影響します。この記事では、業界と議論し、国際ケーブルとの差を徐々に縮めることを目的として、一般的に使用されている太陽光発電ケーブル絶縁材の長所と短所を簡単に分析します。

さまざまな絶縁材料の違いにより、電線やケーブルの製造、および電線の加工には独自の特徴があります。これらの特性を十分に理解することは、太陽光発電ケーブルの材料の選択と製品の品質管理に役立ちます。

 

1.PVCポリ塩化ビニルケーブル絶縁材

PVC ポリ塩化ビニル (以下、PVC) 絶縁材料は、PVC パウダーに安定剤、可塑剤、難燃剤、潤滑剤、その他の添加剤を加えた混合物です。ワイヤとケーブルのさまざまな用途や特性に応じて、配合はそれに応じて調整されます。数十年にわたる生産と使用を経て、現在の PVC の製造と加工技術は非常に成熟しました。PVC 絶縁材料は、太陽光発電ケーブルの分野で非常に幅広い用途があり、それ自体に明らかな特徴があります。

1) 製造技術が成熟しており、成形や加工が容易です。他のタイプのケーブル絶縁材料と比較して、低コストであるだけでなく、表面の色差、ライトダム度、印刷、加工効率、軟硬度、導体接着力、機械的、物理的、電気的特性の点で効果的に制御できます。ワイヤー自体の。

2) 非常に優れた難燃性を備えているため、PVC 絶縁ケーブルはさまざまな規格で要求される難燃グレードに容易に到達できます。

3) 耐熱性の点では、材料配合の最適化と改良により、現在一般的に使用されている PVC 絶縁タイプには主に次の 3 つのカテゴリがあります。

 

材料カテゴリー 定格温度(最高) 応用 使用特性
ノーマルタイプ 105℃ 断熱材とジャケット 要件に応じてさまざまな硬度を使用できますが、一般的には柔らかく、成形や加工が容易です。
半硬質(SR-PVC) 105℃ コア絶縁 通常タイプより硬度が高く、ショア90A以上の硬度です。通常タイプに比べて絶縁体の機械的強度が向上し、熱安定性が優れています。デメリットは柔らかさが悪く、使用範囲に影響が出ることです。
架橋PVC(XLPVC) 105℃ コア絶縁 一般に、通常の熱可塑性PVCを放射線照射により架橋し、不溶性の熱硬化性プラスチックに変化させます。分子構造がより安定し、絶縁体の機械的強度が向上し、短絡温度が250℃に達することがあります。

 

4) 定格電圧に関しては、一般的に 1000V AC 以下の定格電圧に使用され、家電製品、計器、照明、ネットワーク通信、その他の産業で広く使用できます。

 

PVC には、その使用を制限するいくつかの欠点もあります。

1) 大量の塩素が含まれているため、燃焼時に大量の濃い煙が発生して窒息し、視界に影響を与え、発がん性物質や HCl ガスが生成され、環境に深刻な悪影響を及ぼします。低煙ハロゲンフリー絶縁材料製造技術の発展により、PVC 絶縁を徐々に置き換えることは、ケーブル開発において避けられない傾向となっています。現在、一部の影響力があり社会的責任のある企業は、自社の技術基準においてPVC材料の代替時期を明確に提示しています。

2) 一般のPVC絶縁体は、酸、アルカリ、耐熱油、有機溶剤に対する耐性が劣ります。同様の化学的適合性原理によれば、PVC ワイヤーは特定の環境では容易に損傷し、亀裂が入ります。しかし、優れた処理性能と低コストを実現します。PVC ケーブルは、家電製品、照明、機械設備、計装、ネットワーク通信、建物配線などの分野で今でも広く使用されています。

 

2.XLPEケーブル絶縁材

架橋ポリエチレン(Cross-linke PE、以下XLPE)は、高エネルギー線や架橋剤の照射により、一定の条件下で直線状の分子構造から三次元構造に変化するポリエチレンです。 。同時に、熱可塑性プラスチックから不溶性の熱硬化性プラスチックに変化します。照射を受けた後は、XLPEソーラーケーブル絶縁シースは、耐高温性、耐紫外線性、耐油性、耐寒性などの特性を備えており、通常のケーブルとは比べものにならない25年以上の寿命があります。

現在、ワイヤおよびケーブルの絶縁用途には 3 つの主な架橋方法があります。

1) 過酸化物架橋。まず、ポリエチレン樹脂に適切な架橋剤、酸化防止剤を混合し、必要に応じてその他の成分を加えて架橋性ポリエチレン混合粒子を作製します。押出プロセス中に、熱蒸気架橋パイプを通じて架橋が発生します。

2)シラン架橋(温水架橋)。これも化学架橋法です。主なメカニズムは、特定の条件下でオルガノシロキサンとポリエチレンを架橋することです。架橋度は一般に約 60% に達することがあります。

3)放射線架橋とは、r線、α線、電子線などの高エネルギー線を照射して、ポリエチレン高分子の炭素原子を活性化し架橋する方法です。電線やケーブルで一般的に使用される高エネルギー線は、電子加速器によって生成される電子線です。, 物理的なエネルギーに依存して架橋するため、物理的な架橋となります。上記の 3 つの異なる架橋方法には、異なる特性と用途があります。

 

架橋カテゴリー 特徴 応用
過酸化物架橋 架橋プロセス中は温度を厳密に管理する必要があり、架橋は高温の蒸気架橋パイプラインを通じて生成されます。 高電圧、長大、断面の大きなケーブルの製造に適しており、小さな仕様の製造は無駄が多くなります。
シラン架橋 シラン架橋は汎用の装置を使用できます。押出は温度によって制限されません。湿気にさらされると架橋が始まります。温度が高いほど架橋速度は速くなります。 小型、小型仕様、低電圧のケーブルに適しています。架橋反応は水または湿気の存在下でのみ完了するため、低電圧ケーブルの製造に適しています。
放射線架橋 放射線源のエネルギーにより、厚すぎない断熱材として使用されます。絶縁体が厚すぎると照射ムラが発生しやすくなります。 絶縁体厚が厚すぎず、耐高温難燃性ケーブルに適しています。

 

熱可塑性ポリエチレンと比較して、XLPE 断熱材には次の利点があります。

1) 耐熱変形性の向上、高温での機械的特性の向上、環境応力亀裂や熱老化に対する耐性の向上。

2) 化学的安定性と耐溶剤性が強化され、コールドフローが減少し、基本的に元の電気的性能が維持され、長期使用温度は 125 ℃ と 150 ℃ に達することができ、架橋ポリエチレン絶縁電線とケーブルは短絡耐性も向上しました。 、その短期温度は250℃に達する可能性があり、ワイヤとケーブルの太さは同じですが、XLPEの電流容量ははるかに大きくなります。

3) XLPE 絶縁電線およびケーブルは、優れた機械的特性、防水性、耐放射線性を備えているため、幅広い用途に使用できます。例: 電気内部接続線、モーターリード線、照明リード線、自動車低電圧信号制御線、機関車線、地下鉄線およびケーブル、鉱山環境保護ケーブル、海洋ケーブル、原子力発電敷設ケーブル、テレビ高圧ケーブル、X -RAY 発射高電圧ケーブル、電力伝送電線およびケーブル産業。

 

XLPEソーラーケーブル

伸縮可能な XLPE ソーラー ケーブル

 

XLPE 絶縁ワイヤおよびケーブルには大きな利点がありますが、独自の欠点もいくつかあり、使用が制限されます。

1) 耐熱ブロッキング性能が低い。電線の定格温度を超える温度で電線を加工・使用すると、電線間に凝着が発生しやすくなり、絶縁破壊やショートの重大な原因となることがあります。

2) 耐熱カットスルー性能が悪い。200℃を超える温度では、電線の絶縁体が非常に柔らかくなり、外力による圧迫や衝撃により容易に断線やショートを引き起こす可能性があります。

3) バッチ間の色の違いを制御するのは困難です。加工の際、傷がつきやすく、白っぽくなり、プリントが剥がれやすくなります。

4) 150°C の耐熱レベルの XLPE 絶縁、完全にハロゲンフリーで、UL1581 仕様の VW-1 燃焼試験に合格し、優れた機械的および電気的性能を維持できますが、製造技術とコストには依然として一定のボトルネックがあります。は高い。

5) 電子機器および電気機器の接続におけるこの種の材料の絶縁電線に関連する国家規格はありません。

 

3. シリコーンゴムケーブル絶縁材

シリコーンゴムも高分子であり、SI-O(シリコン-酸素)結合によって形成される鎖構造です。SI-O 結合は 443.5KJ/MOL であり、CC 結合エネルギー (355KJ/MOL) よりもはるかに高くなります。シリコーンゴムのワイヤーとケーブルのほとんどは、冷間押出と高温加硫プロセスを使用します。多くの合成ゴムの電線やケーブルの中でも、シリコーンゴムはその独特な分子構造により、他の一般的なゴムよりも優れた性能を持っています。

1) 非常に柔らかく、優れた弾力性、無臭、無毒、高温を恐れず、厳しい寒さにも耐えます。使用温度範囲は-90~300℃です。シリコーンゴムは通常のゴムに比べて耐熱性に優れており、200℃での連続使用や350℃での長時間使用が可能です。シリコーンゴムケーブル優れた物理的および機械的機能と化学的安定性を備えています。

2) 耐候性に優れています。紫外線やその他の気候条件下で長期間放置しても物性変化はわずかです。

3) シリコーンゴムは抵抗率が高く、広い温度範囲、周波数範囲において抵抗値が安定しています。

 

耐候性ゴムフレックスケーブル

移動可能な耐候性ゴム製フレックス ケーブル

 

同時に、シリコーンゴムは高電圧のコロナ放電やアーク放電に対して優れた耐性を持っています。シリコーンゴム絶縁ケーブルは、特にテレビ高電圧機器ケーブル、電子レンジ高温耐性ケーブル、電磁調理器ケーブル、コーヒーポットケーブル、ランプリード線、UV機器、ハロゲンランプ、オーブン、ファンなどで上記の一連の利点を備えています。小型家電製品の分野には幅広い用途がありますが、その分野自体のいくつかの欠点もあり、幅広い用途が制限されています。のような:

1) 引き裂き強度が低い。加工時や使用時に外力により押し出されるため、削れによる破損やショートを起こしやすくなります。現在の保護対策としては、シリコーン絶縁体にガラス繊維や高温ポリエステル繊維の織層を付加することが挙げられるが、加工時の外力押し出しによる損傷を可能な限り避ける必要がある。

2) 加硫成形時に添加する加硫剤は現在ダブル24が主流です。加硫剤には塩素が含まれており、完全ハロゲンフリーの加硫剤(白金加硫など)は製造環境温度の要求が厳しく高価です。したがって、ワイヤーハーネスの加工には注意が必要であり、加圧ローラーの圧力が高すぎないように注意し、製造工程での破損による耐圧不良を防ぐためにゴム素材を使用するのが最善です。同時に、肺への吸入や従業員の健康への影響を防ぐために、ガラス繊維糸の製造中に必要な保護措置を講じる必要があることにも注意してください。

 

4. 架橋エチレンプロピレンゴム(XLEPDM)ケーブル絶縁材

架橋エチレンプロピレンゴムは、化学的または放射線照射によって架橋されたエチレン、プロピレンおよび非共役ジエンのターポリマーです。架橋EPDMゴム絶縁電線、一体型ポリオレフィン絶縁電線、普通ゴム絶縁電線の利点は次のとおりです。

1) 柔らかく、柔軟性があり、弾力性があり、高温でも非粘着性、長期耐老化性、厳しい天候(-60~125℃)にも耐えます。

2) 耐オゾン性、耐紫外線性、耐電気絶縁性、耐薬品性。

3) 耐油性、耐溶剤性は汎用クロロプレンゴム絶縁体と同等です。加工は一般的な熱間押出加工機で行い、簡易で低コストな照射架橋を採用しています。架橋 EPDM ゴム絶縁電線には上記の多くの利点があり、冷凍用コンプレッサーのリード線、防水モーターのリード線、変圧器のリード線、鉱山の移動ケーブル、掘削、自動車、医療機器、ボート、一般電気内部配線などに使用されています。

 

XLEPDM ワイヤの主な欠点は次のとおりです。

1) XLPE や PVC ワイヤーと比較すると、耐引裂性は劣ります。

2) 密着性、自己粘着性が悪く、その後の加工性に影響を与えます。

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