Analiza zalet i wad materiałów izolacyjnych przewodów fotowoltaicznych

2023-10-12

Właściwości materiałów izolacyjnych bezpośrednio wpływają na jakość, wydajność przetwarzania i zakres zastosowań kabli fotowoltaicznych.W tym artykule pokrótce przeanalizuję zalety i wady powszechnie stosowanych materiałów izolacyjnych do kabli fotowoltaicznych, mając na celu dyskusję z branżą i stopniowe zmniejszanie luki w stosunku do kabli międzynarodowych.

Ze względu na różnice między różnymi materiałami izolacyjnymi, produkcja przewodów i kabli oraz obróbka drutu mają swoje własne cechy.Pełne zrozumienie tych cech będzie korzystne przy wyborze materiałów na kable fotowoltaiczne i kontroli jakości produktu.

1. Materiał izolacyjny kabla z polichlorku winylu PVC

Materiał izolacyjny z polichlorku winylu (zwany dalej PVC) jest mieszaniną stabilizatorów, plastyfikatorów, środków zmniejszających palność, smarów i innych dodatków dodawanych do proszku PVC.W zależności od różnych zastosowań i różnych właściwości drutu i kabla, formuła jest odpowiednio dostosowywana.Po dziesięcioleciach produkcji i użytkowania obecna technologia produkcji i przetwarzania PCW stała się bardzo dojrzała.Materiał izolacyjny PVC ma bardzo szeroki zakres zastosowań w dziedzinie kabli fotowoltaicznych i ma swoje własne oczywiste cechy:

1) Technologia produkcji jest dojrzała i łatwa w formowaniu i przetwarzaniu.W porównaniu z innymi rodzajami materiałów izolacyjnych kabli, ma on nie tylko niski koszt, ale także można go skutecznie kontrolować pod względem różnicy koloru powierzchni, stopnia głupoty, drukowania, wydajności przetwarzania, twardości miękkiej, przyczepności przewodnika, właściwości mechanicznych, fizycznych i elektrycznych samego drutu.

2) Ma bardzo dobre właściwości zmniejszające palność, dzięki czemu kable izolowane PVC mogą z łatwością osiągnąć stopnie ognioodporności wymagane przez różne normy.

3) Pod względem odporności temperaturowej, poprzez optymalizację i udoskonalenie receptury materiałowej, obecnie powszechnie stosowane rodzaje izolacji PVC obejmują głównie trzy kategorie:

Kategoria materiału	Temperatura znamionowa (maksymalna)	Aplikacja	Użyj cech
normalny typ	105 ℃	Izolacja i kurtka	W zależności od wymagań można stosować różne twardości, ogólnie miękkie, łatwe do kształtowania i obróbki.
Półsztywny (SR-PVC)	105 ℃	Izolacja rdzenia	Twardość jest wyższa niż w przypadku zwykłego typu, a twardość przekracza 90A w skali Shore'a.W porównaniu ze zwykłym typem, wytrzymałość mechaniczna izolacji jest lepsza, a stabilność termiczna jest lepsza.Wadą jest to, że miękkość nie jest dobra, co wpływa na zakres zastosowania.
Usieciowany PVC (XLPVC)	105 ℃	Izolacja rdzenia	Ogólnie rzecz biorąc, jest on sieciowany przez napromienianie w celu przekształcenia zwykłego termoplastycznego PVC w nierozpuszczalne tworzywo termoutwardzalne.Struktura molekularna jest bardziej stabilna, wytrzymałość mechaniczna izolacji jest poprawiona, a temperatura zwarcia może osiągnąć 250°C.

4) Jeśli chodzi o napięcie znamionowe, jest ono powszechnie stosowane dla napięć znamionowych 1000 V AC i niższych, które mogą być szeroko stosowane w sprzęcie gospodarstwa domowego, oprzyrządowaniu, oświetleniu, komunikacji sieciowej i innych gałęziach przemysłu.

PVC ma również pewne wady, które ograniczają jego zastosowanie:

1) Ponieważ zawiera dużą ilość chloru, duża ilość gęstego dymu udusi się podczas spalania, wpłynie na widoczność i wytworzy niektóre czynniki rakotwórcze i gazowy HCl, co spowoduje poważne szkody dla środowiska.Wraz z rozwojem technologii wytwarzania niskodymowych, bezhalogenowych materiałów izolacyjnych, stopniowa wymiana izolacji z PVC stała się nieuniknionym trendem w rozwoju kabli.Obecnie część wpływowych i odpowiedzialnych społecznie przedsiębiorstw jasno przedstawiła harmonogram zastąpienia materiałów PVC w standardach technicznych firmy.

2) Zwykła izolacja PVC ma słabą odporność na kwasy i zasady, żaroodporne oleje i rozpuszczalniki organiczne.Zgodnie z podobnymi zasadami kompatybilności chemicznej, przewody PCV łatwo ulegają uszkodzeniu i pęknięciu w określonym środowisku.Jednak dzięki doskonałej wydajności przetwarzania i niskim kosztom.Kable PCV są nadal szeroko stosowane w sprzęcie gospodarstwa domowego, oświetleniu, sprzęcie mechanicznym, oprzyrządowaniu, komunikacji sieciowej, okablowaniu budynków i innych dziedzinach.

2. Materiał izolacyjny kabla XLPE

Polietylen usieciowany (Cross-linke PE, zwany dalej XLPE) to polietylen, który poddaje się działaniu promieni wysokoenergetycznych lub środków sieciujących i może w pewnych warunkach przekształcić się z liniowej struktury molekularnej w strukturę trójwymiarową .Jednocześnie ulega przemianie z tworzywa termoplastycznego w nierozpuszczalne tworzywo termoutwardzalne.Po napromieniowaniu,Kabel solarny XLPEosłona izolacyjna ma właściwości odporności na wysoką temperaturę, odporność na promieniowanie ultrafioletowe, odporność na olej, odporność na zimno itp., A żywotność przekracza 25 lat, co jest nieporównywalne ze zwykłymi kablami.

Obecnie istnieją trzy główne metody sieciowania w zastosowaniu izolacji przewodów i kabli:

1) Sieciowanie nadtlenkowe.Najpierw żywicę polietylenową miesza się z odpowiednim środkiem sieciującym i przeciwutleniaczem, a w razie potrzeby dodaje się inne składniki, aby wytworzyć nadające się do sieciowania cząstki mieszaniny polietylenu.Podczas procesu wytłaczania sieciowanie zachodzi poprzez rurę sieciującą gorącą parą.

2) Sieciowanie silanowe (sieciowanie ciepłą wodą).Jest to również metoda sieciowania chemicznego.Głównym mechanizmem jest sieciowanie organosiloksanu i polietylenu w określonych warunkach.Stopień usieciowania może na ogół osiągnąć około 60%.

3) Sieciowanie napromieniowujące polega na wykorzystaniu promieni wysokoenergetycznych, takich jak promienie r, promienie α, promienie elektronowe i inne energie, w celu aktywacji atomów węgla w makrocząsteczkach polietylenu w celu sieciowania.Promienie wysokoenergetyczne powszechnie stosowane w drutach i kablach to promienie elektronowe wytwarzane przez akceleratory elektronów., Ponieważ sieciowanie opiera się na energii fizycznej, jest to sieciowanie fizyczne.Powyższe trzy różne metody sieciowania mają różne cechy i zastosowania:

Kategoria cross-linking	Cechy	Aplikacja
Sieciowanie nadtlenkowe	Podczas procesu sieciowania temperatura musi być ściśle kontrolowana, a sieciowanie zachodzi poprzez rurociąg sieciujący gorącą parą.	Nadaje się do produkcji kabli wysokiego napięcia, o dużej długości i dużym przekroju, a produkcja o małych specyfikacjach jest bardziej marnotrawna.
Sieciowanie silanowe	Do sieciowania silanowego można zastosować ogólny sprzęt.Wytłaczanie nie jest ograniczone temperaturą.Sieciowanie rozpoczyna się pod wpływem wilgoci.Im wyższa temperatura, tym większa prędkość sieciowania.	Nadaje się do kabli o małych rozmiarach, małej specyfikacji i niskim napięciu.Reakcję sieciowania można zakończyć jedynie w obecności wody lub wilgoci, co jest odpowiednie do produkcji kabli niskiego napięcia.
Sieciowanie radiacyjne	Ze względu na energię źródła promieniowania stosuje się go do izolacji o niezbyt grubej grubości.Jeśli izolacja jest zbyt gruba, może wystąpić nierównomierne napromieniowanie.	Nadaje się do kabla o niezbyt grubej izolacji, odpornego na wysokie temperatury i trudnopalnego.

W porównaniu z termoplastycznym polietylenem izolacja XLPE ma następujące zalety:

1) Poprawiona odporność na odkształcenia cieplne, ulepszone właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach i poprawiona odporność na pękanie naprężeniowe w środowisku i starzenie cieplne.

2) Zwiększona stabilność chemiczna i odporność na rozpuszczalniki, zmniejszony przepływ na zimno, zasadniczo zachowane oryginalne parametry elektryczne, długoterminowa temperatura pracy może osiągnąć 125 ℃ i 150 ℃, drut i kabel w izolacji z polietylenu usieciowanego, również ulepszono. Odporność na zwarcia , jego krótkotrwała temperatura może osiągnąć 250 ℃, ta sama grubość drutu i kabla, obciążalność prądowa XLPE jest znacznie większa.

3) Przewody i kable w izolacji XLPE mają doskonałe właściwości mechaniczne, wodoodporność i odporność na promieniowanie, dzięki czemu mają szeroki zakres zastosowań.Takie jak: elektryczne przewody połączeniowe wewnętrzne, przewody silnikowe, przewody oświetleniowe, przewody sterujące sygnałami samochodowymi niskiego napięcia, przewody lokomotyw, przewody i kable metra, kable ochrony środowiska górniczego, kable morskie, kable do układania energii jądrowej, kable TV wysokiego napięcia, X -RAY wypala kable wysokiego napięcia oraz przewody przesyłowe i przemysł kablowy.

Przestawiany kabel solarny XLPE

Przewody i kable w izolacji XLPE mają znaczne zalety, ale mają też pewne wady, które ograniczają ich zastosowanie:

1) Słaba skuteczność blokowania odporna na ciepło.Przetwarzanie i używanie przewodów w temperaturze przekraczającej temperaturę znamionową przewodów może łatwo spowodować sklejanie się przewodów, co może poważnie spowodować uszkodzenie izolacji i powstanie zwarcia.

2) Słaba odporność na wysoką temperaturę przecięcia.W temperaturach przekraczających 200°C izolacja przewodu staje się wyjątkowo miękka, a ściskanie i działanie sił zewnętrznych może łatwo spowodować przecięcie przewodu i zwarcie.

3) Różnica kolorów pomiędzy partiami jest trudna do kontrolowania.W trakcie obróbki łatwo jest zarysować, zbieleć i wydrukować.

4) Izolacja XLPE na poziomie odporności na temperaturę 150°C, całkowicie bezhalogenowa i zdolna przejść test spalania VW-1 według specyfikacji UL1581 oraz zachować doskonałe właściwości mechaniczne i elektryczne, nadal istnieją pewne wąskie gardła w technologii produkcji i koszt jest wysoko.

5) Nie ma odpowiedniej normy krajowej dotyczącej izolowanego drutu z tego rodzaju materiału do łączenia urządzeń elektronicznych i elektrycznych.

3. Materiał izolacyjny kabla z gumy silikonowej

Kauczuk silikonowy to także cząsteczka polimeru, czyli struktura łańcuchowa utworzona przez wiązania SI-O (krzem-tlen).Wiązanie SI-O wynosi 443,5 KJ/MOL, czyli jest znacznie wyższe niż energia wiązania CC (355 KJ/MOL).Większość drutów i kabli z gumy silikonowej wykorzystuje procesy wytłaczania na zimno i wulkanizacji w wysokiej temperaturze.Spośród wielu drutów i kabli z kauczuku syntetycznego, ze względu na swoją unikalną strukturę molekularną, kauczuk silikonowy ma lepsze właściwości użytkowe niż inne zwykłe kauczuki:

1) Bardzo miękki, bardzo elastyczny, bezwonny i nietoksyczny, nie boi się wysokiej temperatury i jest odporny na silne zimno.Zakres temperatury roboczej wynosi -90 ~ 300 ℃.Kauczuk silikonowy ma znacznie lepszą odporność na ciepło niż zwykła guma i może być używany w sposób ciągły w temperaturze 200°C lub przez pewien czas w temperaturze 350°C.Kable z gumy silikonowejmają dobre funkcje fizyczne i mechaniczne oraz stabilność chemiczną.

2) Doskonała odporność na warunki atmosferyczne.Pod wpływem światła ultrafioletowego i innych warunków klimatycznych przez długi czas jego właściwości fizyczne ulegają jedynie niewielkim zmianom.

3) Kauczuk silikonowy ma wysoką rezystywność, a jego odporność pozostaje stabilna w szerokim zakresie temperatur i częstotliwości.

Przesuwany, odporny na warunki atmosferyczne gumowy kabel elastyczny

Jednocześnie kauczuk silikonowy ma dobrą odporność na wyładowania koronowe o wysokim napięciu i wyładowania łukowe.Kable izolowane gumą silikonową mają wyżej wymieniony szereg zalet, szczególnie w kablach urządzeń wysokiego napięcia do telewizorów, kablach odpornych na wysoką temperaturę kuchenki mikrofalowej, kablach do kuchenek indukcyjnych, kablach do dzbanków do kawy, przewodach do lamp, sprzęcie UV, lampach halogenowych, piekarniku i wentylatorze wewnętrzne kable połączeniowe itp. Jest to dziedzina drobnego sprzętu AGD, która ma szeroki zakres zastosowań, ale pewne jej niedociągnięcia ograniczają również szersze zastosowanie.Jak na przykład:

1) Słaba odporność na rozdarcie.Wytłaczany przez siłę zewnętrzną podczas przetwarzania lub użytkowania, łatwo ulega uszkodzeniu przez skrobanie i powoduje zwarcie.Obecnym środkiem ochronnym jest dodanie do izolacji silikonowej warstwy tkanej z włókna szklanego lub wysokotemperaturowego włókna poliestrowego, ale nadal konieczne jest, aby w miarę możliwości unikać uszkodzeń spowodowanych wytłaczaniem siły zewnętrznej podczas przetwarzania.

2) Środek wulkanizujący dodawany do formowania wulkanizacyjnego wykorzystuje obecnie głównie podwójną liczbę 24. Środek wulkanizujący zawiera chlor, a środki wulkanizujące całkowicie wolne od halogenów (takie jak wulkanizacja platyny) mają rygorystyczne wymagania dotyczące temperatury środowiska produkcyjnego i są drogie.Dlatego należy zwrócić uwagę na obróbkę wiązki przewodów: docisk rolki dociskowej nie powinien być zbyt duży, a najlepiej zastosować materiał gumowy, aby zapobiec słabej odporności na nacisk spowodowanej pękaniem w procesie produkcyjnym.Jednocześnie należy pamiętać: podczas produkcji przędzy z włókna szklanego należy zachować niezbędne środki ochronne, aby zapobiec przedostaniu się preparatu do płuc i niekorzystnie wpłynąć na zdrowie pracowników.

4. Materiał izolacyjny kabla z usieciowanego kauczuku etylenowo-propylenowego (XLEPDM).

Usieciowany kauczuk etylenowo-propylenowy jest terpolimerem etylenu, propylenu i niesprzężonego dienu, który jest usieciowany chemicznie lub napromienianiem.Zalety przewodów w izolacji gumowej usieciowanej EPDM, zintegrowanych przewodów w izolacji poliolefinowej i zwykłych przewodów w izolacji gumowej:

1) Miękki, elastyczny, elastyczny, nieprzylepny w wysokiej temperaturze, długotrwała odporność na starzenie, odporność na trudne warunki pogodowe (-60 ~ 125 ℃).

2) Odporność na ozon, odporność na promieniowanie UV, odporność na izolację elektryczną i odporność chemiczna.

3) Odporność na olej i rozpuszczalniki jest porównywalna z izolacją z gumy chloroprenowej ogólnego przeznaczenia.Przetwarzanie odbywa się za pomocą zwykłego sprzętu do wytłaczania na gorąco i stosuje się sieciowanie przez napromienianie, co jest proste i tanie.Usieciowane przewody izolowane gumą EPDM mają wiele z powyższych zalet i są stosowane w przewodach sprężarek chłodniczych, wodoodpornych przewodach silników, przewodach transformatorów, kablach mobilnych kopalni, wiertniach, samochodach, sprzęcie medycznym, łodziach i ogólnym wewnętrznym okablowaniu elektrycznym.

Główne wady drutu XLEPDM to:

1) W porównaniu z drutami XLPE i PVC odporność na rozdarcie jest słaba.

2) Przyczepność i samoprzylepność są słabe, co wpływa na późniejszą przetwarzalność.

Poprzedni:W jaki sposób wyłącznik prądu stałego panelu fotowoltaicznego chroni system fotowoltaiczny?
Następny:Korzyści ze stosowania złącza akumulatora wtykowego Anderson w samochodzie

Powrót