PV-电缆(光伏电缆）技术性能 及其开发进展 国家电线电缆质量监督检验中心 上海电缆研究所

Presentation on theme: "PV-电缆(光伏电缆）技术性能 及其开发进展 国家电线电缆质量监督检验中心 上海电缆研究所"— Presentation transcript:

1 PV-电缆(光伏电缆）技术性能 及其开发进展 国家电线电缆质量监督检验中心 上海电缆研究所

2 1.技术规范的由来 本试验技术规范所涉及到的要求来自于德国标准化委员会PV-系统用电线K411.2.3工作组的初稿.
这个初稿将作为德国国家标准报批稿进行发布. 德国莱茵TUV(上海)将用此技术规范对PV-电缆的性能进行检测和评估. 在德国莱茵TUV公司内部此技术规范的文件编号为2PfG 1169/

3 2.使用范围 2PfG 1169/ 适用于最高允许1.8kV(线芯对线芯,非接地系统)直流电压、在光伏系统中CD侧使用的单芯软电缆(电线). 该产品适合于Ⅱ类安全等级下使用. 电缆运行的环境温度最高到90℃. 电缆可以多根并联使用.

4 3.特殊名词术语 PV 系统(photovoltaic system):光伏系统(太阳能系统). DC侧(DC side):光伏装置中从光伏电池到光伏换流器直流端子之间的部分. 标准试验条件下的开路电压(UOC STC): 在标准试验条件下,未加载(开路)的光伏组件、光伏电线、光伏列阵、光伏发电机或光伏换流器直流侧的电压. 标准试验条件下的短路电流(ISC TC): 在标准试验条件下,光伏组件、光伏电线、光伏列阵或光伏发电机的短路电流.

5 4.无卤PV-电缆的基本信息 4.1 电缆型号 PV1-F 4.2 电缆特性 ●额定电压: AC U0/U=0.6/1kV DC 1.8kV(线芯对线芯,非接地系统,没有负载下的回路) 如果电缆使用在直流系统中,其导体间的额定电压应不大于电缆AC额定值U的1.5倍.在单相接地直流系统中,此数值应乘以0.5的系数.

6 电缆运行的环境温度最高到90℃.依据EN60216-1标准进行考核,其绝缘和护套的温度指数是120 ℃. 期望使用寿命是25年.
●温度范围定: 环境温度: -40℃到+90℃ 导体最高工作温度:120 ℃ 电缆运行的环境温度最高到90℃.依据EN 标准进行考核,其绝缘和护套的温度指数是120 ℃. 期望使用寿命是25年. 5秒钟的短路温度是200℃

7 4.3 电缆结构 ●导体 导体芯数: 1 导体是EN60228(IEC60228、GB/T3956)中的第5类导体,而且必须是镀锡的. ●导体的截面 1.5,2.5,4,6,10,16,25,35mm2 . ●导体隔离层 在导体周围可以使用一层合适的无卤材料作为隔离层. ●绝缘 绝缘应是挤出型的无卤材料,应是一层或紧密粘附着的几层组成.绝缘应是实心且材质均匀,

8 在剥离绝缘时必须尽可能不要损伤绝缘本身、导体和镀锡层.
绝缘厚度由生产商规定.但最小值必须≥0.5mm. 建议的绝缘厚度 ●导体隔离层 在绝缘周围可以使用一层合适的无卤材料作为隔离层. 标称截面(mm2) 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 绝缘标称厚度(mm) 0.8 1.0 1.2

9 ●护套 绝缘线芯必须有护套包覆. 护套应是合适的无卤材料. 护套应是挤出型的无卤材料,应是一层或紧密粘附着的几层组成.
护套厚度由生产商规定.但最小值必须≥0.5mm. 建议的护套厚度 标称截面(mm2) 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 护套标称厚度(mm) 0.8 0.9 1.1 1.2

10 ●外径 外径的平均值应在生产商规定的范围内. ●多芯结构
在多芯结构中每一个单芯电缆都应符合本技术文件的要求.在多芯结构中每一个附加元件都应符合本技术文件的要求.

11 4.4 电缆载流量的要求 环境温度:60℃ 导体最高工作温度:120℃ 标称截面(mm2) 安装种类 单芯电缆空气中自由敷设(A)
1.5 30 29 24 2.5 41 39 33 4 55 52 44 6 70 67 57 10 98 93 79 16 132 125 107 25 176 167 142 35 218 207

12 偏离环境温度是载流量的换算因子 (依据IEC 60364-5-52) 环境温度 换算因子 ℃ ≤ 60 1.00 70 0.91 80
0.82 90 0.71 100 0.58 110 0.41

13 5. 绝缘和护套材料性能要求 ●老化前后拉力(取之于成品上的试件) ℃ 单位 绝缘 护套 试验方法 抗张强度 最小 N/mm2 6.5
抗张强度 最小 N/mm2 6.5 8.5 EN60 811 断裂伸长率 最小 % 125 空气烘箱中老化试验 老化温度 ℃ 150±2 老化时间 h 168 抗张强度变化率 -30 断裂伸长率变化率

14 ℃ * 适用于热固型混合物 ●热延伸试验(取之于成品上的试件)* 单位 绝缘 护套 试验方法 试验温度 200±3 EN 60811 负荷
N/cm2 20 挂重时间 Min. 15 负载下伸长率 最大 % 100 冷却后永久伸长率 25

15 ● 低温拉伸试验 (取之于成品上的试件) ℃ 单位 绝缘 护套 试验方法 试验温度 -40±2 EN 60811 冷却后永久伸长率 最小 %
● 低温拉伸试验 (取之于成品上的试件) 单位 绝缘 护套 试验方法 试验温度 ℃ -40±2 EN 60811 冷却后永久伸长率 最小 % 30

16 ℃ ● 湿热试验 (取之于成品上的试件) 单位 绝缘 护套 试验方法 湿热试验条件 EN 60068 老化温度 90±2 老化时间 h
● 湿热试验 (取之于成品上的试件) 单位 绝缘 护套 试验方法 湿热试验条件 EN 60068 老化温度 ℃ 90±2 老化时间 h 1000 老化湿度 % 85 抗张强度变化率 -30 断裂伸长率变化率

17 ● 耐酸碱试验 (护套) 单位 草酸（N-Oxalic-acid） 氢氧化钠（N-sodium hydroxide） 化学浓度 (重量浓度)
● 耐酸碱试验 (护套) 单位 草酸（N-Oxalic-acid） 氢氧化钠（N-sodium hydroxide） 化学浓度 (重量浓度) % 4.5 4 处理温度 ℃ 23 处理时间 h 168 抗张强度变化率 ±30 老化后断裂伸长率 100

18 ● 耐UV(紫外线)老化试验 (成品电缆) 试验方法:HD 605/A1或UL1581 总试验时间:720h 一个周期内：洒水18min，氙灯干燥102min 箱体测试温度:63°C 箱体湿度:65％ 疝灯条件:波长300－400nm条件下的最小功率为 (60±2)W/m² 紧接着进行室温条件下8倍电缆直径的弯曲试验 要求：电缆表面无裂缝

19 ● 耐臭氧试验 (成品电缆) 试验方法:EN 50396或IEC60245 弯曲试样所用试棒直径为线芯直径的(2±0,1)倍 试验箱温度（402）℃， 试验箱湿度（555）％ 臭氧浓度（20050）×10-6％， 空气流量： 倍试验箱容积/min 样品放置试验箱时间：72h 要求：电缆表面无开裂

20 ● 寿命特性试验 要求: 绝缘和护套材料的温度指数为120℃ 寿命:25年 可以用二种方法进行评定 EN 50305: 防火铁路电缆-试验方法(卷绕电压法) IEC : 电气绝缘耐热特性的确定 我们建议采用IEC 的方法进行热寿命评定. 在求取温度指数时,为了获得失效时间与热力学(绝对)温度倒数之间的阿累尼乌斯关系,试样应该在分布范围足够宽的(不少于3个,最好是4个)老化温度下进行老化试验.

21 老化温度选取原则: a)在求温度指数时,最低老化温度应使测得的平均失效时间不低于5000h的温度. 求温度指数时,耐热线的外推不应超过25℃. b)最高老化温度应是使测得的平均失效时间不小于100h的温度. c)如果预计在整个老化范围内老化机理相同,则各相邻老化温度之间的温度差值应取等值,通常取20℃. 根据该产品使用材料的特性,我们建议选择3个温度点进行热寿命评定. 145 ℃、165 ℃ 、185 ℃.

22

23

24 1.PH 值及导电率 ● 无卤特性试验(绝缘和护套材料) 试验方法:EN 50267-2-2或IEC60754 要求：PH≥4.3;
● 无卤特性试验(绝缘和护套材料) 1.PH 值及导电率 试验方法:EN 或IEC60754 要求：PH≥4.3; 导电率≤10μS/mm 2. Cl氯及Br溴含量 试验方法:EN 要求：HCL≤0.5%； HBr≤0.5% 3. F氟含量（离子选择电极法） 试验方法:EN 要求：≤0.1％

25 6.1 电气性能 6. 成品电缆其他性能要求 ● 导体电阻 试验方法: EN50395或GB/T3048
结果:应符合IEC60228第5类导体的要求. ● 耐电压试验(成品电缆型式试验) --交流耐压 结果:6.5kV/5min.不击穿. 或 –直流耐压(成品电缆型式试验) 结果:15kV/5min.不击穿.

26 ● 成品耐火花电压试验 试验方法: EN50395或GB/T3048 结果:10kV 不击穿. ● 护套表面电阻试验 试验方法: EN50395 结果:表面电阻≥109Ω ● 绝缘电阻试验(成品电缆型式试验) 试验方法: EN50395或GB/T5013.2 结果: 20℃时绝缘电阻≥1014Ω.cm 90℃时绝缘电阻≥1011Ω.cm

27 ● 绝缘长期耐直流试验 试验方法: 将不小于5m的样品浸泡在3%的NaCL的盐水中,样品两端露出水面不小于300mm长.盐水水浴温度为(85±2) ℃,在导体和水之间施加900V的直流电压,导体接正极.试验持续(240±2)h. 每隔不大于24h测量一次泄漏电流.用时间-电流曲线记录测量的电流值. 泄漏电流的增加应小于10%. 试验结束后取出试样,进行耐电压试验,试验电压为U(额定电压),5min. 不击穿.

28 6.2 成品电缆高温压力试验 样品长度:20m 施加重力: F＝k（2Dδ－δ2）1/2 ,k=0.6 烘箱温度:（1403）℃ 加温试验:4h 要求: a. 冷却后进行耐压试验,AC 6.5/10min., 无击穿 b．测压痕深度,测得值不得大于壁厚的50% .

29 6.3 -40℃下低温冲击试验(取之于成品上的试件) ▼成品电缆冲击试验(依据EN 60 811) 试验参数如下表
℃下低温冲击试验(取之于成品上的试件) ▼成品电缆冲击试验(依据EN ) 试验参数如下表 结果检查: 用正常视力(无须用放大镜)对护套内、外表面和绝缘外表面进行检查, 不应有裂纹. 电缆的直径 D (mm) 落锤重量(g) 试验杆重量 (g) 落锤高度(mm) D＜15 15＜D≤25 25＜D 1000 1500 2000 200 100 150

30 试验方法:IEC 60811 烘箱温度:（1352）℃ 6.4 成品电缆低温弯曲试验 6.5 成品电缆相容性试验 试验温度: -40℃
试验结果: 无开裂 6.5 成品电缆相容性试验 烘箱温度:（1352）℃ 老化时间: 7x24h 老化后拉力试验 要求：绝缘老化前后抗拉强度变化：≤±30% 老化前后断裂伸长率变化：≤±30% 护套老化前后抗拉强度变化：≤－30%

31 试验在室温条件下进行 6.6 成品电缆动态穿透试验 钢针加力的速度：1N/s
切割试验数：在同一根样品试验4次,每次试验点相距至少25mm，并切每个试验点顺时针旋转90º. 记录弹簧钢针与导体线芯接触瞬间的穿透力 要求：所得四次均值≥150×Dn1/2 (N) (Dn为IEC60719表2中的导线直径mm)

32 6.7 成品电缆耐凹痕试验 试验方法; 取3段成品电缆,长约2m.在每段样品上相隔25mm处，并旋转90º处共制做4个压痕，压痕深度0.05mm且与铜导线相互垂直. 三段样品分别置于－15ºC、室温、＋85ºC试验葙内3h，然后在各自相应的试验葙内卷绕于试棒上，试棒直径为3D（D为电缆最小直径)，每个样品至少一个刻痕位于卷绕后圆周的外侧.使样品冷却到室温并在室温条件下进行耐电压试验(试验电压为AC, 0.3kV/5min.) 要求: 不击穿。

33 试验方法: EN60332-1-2或IEC60332-1-2 6.8 护套热收缩试验 试验方法: IEC60811 烘箱温度: 120ºC
处理时间: 1h 要求： ≤2% 6.9 成品电缆单根燃烧试验 试验方法: EN 或IEC 要求：上夹具下缘与碳化始点距离须 ≥50mm; 燃烧向下延燃至上夹具下缘距离须≤540mm.

34 7.目前该产品国内技术进展 原材料开发已取得实质性的进展 绝缘电阻问题 耐温问题（工作温度是120℃、25年的使用寿命） 耐低温问题
低烟无卤问题 阻燃问题 企业踊跃开发该产品的原因 目前该电缆产品型式试验的进展情况

35 谢谢大家！