La selezione dei materiali isolanti ha un impatto significativo
solar cable performance, durability, and environmental resistance. Cross-linked polyethylene (XLPE) and thermoplastic elastomer (TPE) represent the two primary insulation materials used in photovoltaic cables, each offering distinct characteristics for solar applications.
Comprensione dell'isolamento XLPE
Composizione del materiale:
XLPE è costituito da molecole di polietilene reticolate chimicamente attraverso irradiazione a fascio di elettroni o processi chimici. Questa reticolazione crea legami molecolari tridimensionali che alterano fondamentalmente le proprietà del materiale rispetto al polietilene standard.
Caratteristiche chiave:
La reticolazione aumenta la stabilità termica, consentendo a XLPE di mantenere le proprietà meccaniche a temperature elevate. Il materiale presenta eccellenti proprietà elettriche tra cui un'elevata resistenza dielettrica e un basso fattore di dissipazione. XLPE dimostra una resistenza superiore allo stress ambientale e all'esposizione chimica.
Prestazione di temperatura:
L'isolamento XLPE nei cavi solari funziona in genere a temperature massime continue di 90 ° C, con valori nominali di cortocircuito fino a 250 ° C. Questa prestazione termica si rivela essenziale per le installazioni solari che presentano elevate temperature ambientali combinate con il carico elettrico.
Comprensione dell'isolamento TPE
Composizione del materiale:
Il TPE combina elasticità simile alla gomma con caratteristiche di lavorazione termoplastica. Il materiale è costituito da segmenti elastomerici morbidi e segmenti termoplastici duri, fornendo flessibilità senza richiedere vulcanizzazione.
Caratteristiche chiave:
Il TPE offre un'eccezionale flessibilità in ampi intervalli di temperatura, mantenendo la flessibilità sia a basse che ad alte temperature. Il materiale offre buone proprietà di isolamento elettrico con un'adeguata resistenza dielettrica per applicazioni solari. Il TPE presenta resistenza alle radiazioni UV, all'ozono e agli agenti atmosferici.
Prestazione di temperatura:
L'isolamento in TPE funziona tipicamente a temperature massime continue di 90-105 ° C a seconda della formulazione specifica. Il materiale mantiene la flessibilità a basse temperature meglio di XLPE, offrendo vantaggi nelle installazioni a clima freddo.
Confronto delle proprietà meccaniche
Flessibilità:
Il TPE dimostra una flessibilità superiore rispetto al XLPE, in particolare a temperature estreme. Questa maggiore flessibilità semplifica l'installazione dei cavi in situazioni di routing complesse e spazi ristretti. I cavi in TPE si piegano più facilmente attorno agli angoli e richiedono meno forza di installazione nel condotto.
XLPE fornisce la flessibilità adeguata per la maggior parte delle installazioni ma esibisce la più rigidezza, particolarmente alle temperature più basse. Questa rigidezza può complicare l'installazione nelle condizioni climatiche fredde.
Resistenza all'abrasione:
XLPE offre generalmente una migliore resistenza all'abrasione rispetto alle formulazioni TPE. Questo vantaggio si dimostra significativo per le installazioni in cui i cavi subiscono un'usura meccanica dovuta al contatto con strutture di montaggio o vassoi per cavi.
La natura più morbida del TPE lo rende più suscettibile ai danni superficiali dovuti all'abrasione, richiedendo un'attenta manipolazione durante l'installazione per evitare danni alla giacca.
Resistenza alla trazione:
XLPE presenta tipicamente una maggiore resistenza alla trazione rispetto al TPE, fornendo una migliore resistenza alle sollecitazioni meccaniche durante l'installazione e il funzionamento. Questa caratteristica diventa importante nelle installazioni con una significativa tensione di trazione o carico meccanico.
Prestazioni ambientali
Resistenza UV:
Sia XLPE che TPE incorporano stabilizzatori UV per la resistenza all'esposizione esterna. Le formulazioni di qualità di entrambi i materiali resistono a decenni di esposizione diretta alla luce solare senza degradazione significativa.
Tuttavia, i pacchetti specifici di stabilizzatori UV e le concentrazioni variano tra i produttori, rendendo la qualità del materiale più significativa del tipo di materiale per le prestazioni UV.
Invecchiamento termico:
La struttura reticolata di XLPE offre un'eccellente resistenza all'invecchiamento termico. Il materiale mantiene le proprietà meccaniche ed elettriche per migliaia di ore a temperature elevate, essenziali per applicazioni solari a lungo termine.
Le prestazioni di invecchiamento termico TPE dipendono fortemente dalla formulazione specifica. I composti TPE di qualità dimostrano una buona resistenza all'invecchiamento termico, sebbene in genere non corrispondano alle prestazioni di XLPE a temperature estreme.
Resistenza all'umidità:
XLPE presenta un assorbimento di umidità molto basso, mantenendo proprietà elettriche stabili in ambienti umidi. Questa caratteristica si rivela preziosa per installazioni tropicali o applicazioni con elevata esposizione all'umidità.
La resistenza all'umidità del TPE varia con la formulazione, ma generalmente fornisce prestazioni adeguate per le applicazioni solari. Alcuni composti del TPE possono assorbire leggermente più umidità rispetto all'XLPE, sebbene ciò influisca raramente sulle prestazioni pratiche in cavi correttamente progettati.
Prestazioni elettriche
Resistenza dielettrica:
XLPE fornisce la resistenza dielettrica eccellente, tipicamente 15-20 kV / mm, adatto a valutazioni di tensione del cavo solare da 600V a 1500V. La struttura reticolata mantiene l'integrità dielettrica alle temperature elevate.
TPE offre un'adeguata resistenza dielettrica per applicazioni solari, in genere 12-18 kV / mm a seconda della formulazione. Questa prestazione è sufficiente per le applicazioni standard di cavi solari anche se leggermente inferiore a XLPE.
Resistenza di isolamento:
Entrambi i materiali forniscono l'alta resistenza dell'isolamento che supera i requisiti per
PV cables. XLPE typically maintains higher insulation resistance at elevated temperatures, while TPE performance remains adequate for solar applications.
Resistenza di scarico parziale:
La struttura omogenea di XLPE ed il contenuto basso del vuoto forniscono la resistenza parziale eccellente di scarico, importante per i sistemi solari di più alta tensione. Le formulazioni di TPE inoltre resistono alla scarica parziale benchè la prestazione possa variare con la composizione composta specifica.
Produzione e lavorazione
Requisiti di collegamento incrociato:
XLPE richiede la reticolazione attraverso irradiazione del fascio di elettroni o processi chimici dopo l'estrusione. Questa fase di lavorazione aggiuntiva aggiunge complessità di produzione ma crea la struttura molecolare che fornisce le proprietà termiche superiori di XLPE.
Flessibilità di elaborazione:
I processi TPE sono simili ai termoplastici convenzionali senza richiedere la reticolazione. Ciò semplifica la produzione e consente il riciclaggio dei materiali, sebbene le proprietà dei cavi finiti differiscano da quelle dell'XLPE.
Conformità agli standard
Requisiti IEC 62930:
Sia XLPE che TPE possono soddisfare i requisiti IEC 62930 per i cavi solari se formulati correttamente. Lo standard specifica i requisiti di prestazione piuttosto che imporre materiali specifici, consentendo entrambi i tipi di isolamento.
Conformità dell'UL 4703:
Allo stesso modo, UL 4703 consente sia XLPE che TPE materiali isolanti per filo fotovoltaico, a condizione che i cavi soddisfino determinati criteri di prestazione elettrica, meccanica e ambientale.
Considerazioni sull'applicazione
Fattori climatici:
XLPE funziona bene in tutti i climi, con particolari vantaggi in ambienti ad alta temperatura. La sua stabilità termica si adatta alle installazioni nel deserto dove le temperature sostenute sfidano i materiali isolanti.
Il TPE offre vantaggi nei climi freddi grazie alla flessibilità superiore alle basse temperature. Il materiale mantiene la flessibilità in condizioni in cui XLPE diventa rigido, semplificando l'installazione invernale.
Complessità dell'installazione:
La maggiore flessibilità di TPE avvantaggia le installazioni con percorsi complessi, curve multiple o spazi ristretti. Questa caratteristica riduce i tempi e gli sforzi di installazione, particolarmente preziosi nelle applicazioni di retrofit.
La maggiore rigidità di XLPE richiede maggiore attenzione durante l'installazione, ma fornisce prestazioni adeguate per la maggior parte delle installazioni solari standard.
KUKA CAVO Selezione del materiale
KUKA CABLE utilizza un isolamento XLPE di alta qualità in
solar cables, selected for its superior thermal aging resistance, excellent electrical properties, and proven long-term performance in demanding solar applications. Combined with tinned oxygen-free copper conductors, XLPE insulation ensures reliable operation throughout 25+ year system lifetimes.
La formulazione XLPE incorpora stabilizzatori UV avanzati e antiossidanti, fornendo una protezione ambientale completa pur mantenendo una flessibilità adeguata per le pratiche di installazione standard.
Considerazioni sulle prestazioni a lungo termine
Caratteristiche di invecchiamento:
La struttura reticolata di XLPE mantiene le proprietà attraverso decenni di cicli termici ed esposizione ambientale. L'esperienza sul campo delle prime installazioni solari dimostra che i cavi XLPE funzionano in modo affidabile per oltre 25 anni con un degrado minimo.
Le prestazioni a lungo termine del TPE dipendono in modo significativo dalla qualità della formulazione. I composti TPE premium forniscono una buona resistenza all'invecchiamento, sebbene i dati sul campo a lungo termine rimangano più limitati rispetto all'XLPE.
Manutenzione e affidabilità:
Entrambi i materiali, se formulati e fabbricati correttamente, forniscono prestazioni affidabili a lungo termine che richiedono una manutenzione minima. La qualità del materiale e il controllo del processo di produzione si rivelano più critici del tipo di materiale per garantire l'affidabilità del cavo.
Conclusione
Sia i materiali isolanti XLPE che TPE servono efficacemente le applicazioni dei cavi fotovoltaici quando sono formulati correttamente. XLPE offre una resistenza all'invecchiamento termico e una resistenza meccanica superiori, rendendolo la scelta preferita per applicazioni impegnative e affidabilità a lungo termine. TPE offre una maggiore flessibilità vantaggiosa per installazioni complesse e applicazioni a clima freddo.
La selezione di KUKA CABLE di isolamento XLPE riflette il nostro impegno per la massima affidabilità e prestazioni a lungo termine in
solar cable applications, ensuring installations operate efficiently throughout their designed lifetime.
Contattate il team tecnico di KUKA CABLE per le specifiche dettagliate dei materiali isolanti e i dati sulle prestazioni per i requisiti del vostro progetto solare.
