Fale upałów i obniżenie parametrów znamionowych kabli fotowoltaicznych: co inżynierowie zajmujący się fotowoltaiką powinni ponownie sprawdzić

W dniu 10 lipca 2026 r. krajowe obciążenie energią elektryczną w Chinach osiągnęło nowy roczny rekord wynoszący 1,518 miliarda kW. Oczekuje się, że ciągłe zapotrzebowanie na ciepło, chłód i produkcja przemysłowa jeszcze bardziej podniosą szczyt letni. Jednocześnie instalacje fotowoltaiczne działają w najtrudniejszych warunkach termicznych w roku-nie tylko ze względu na temperaturę powietrza, ale także z powodu ciepła gromadzącego się na dachach, korytkach kablowych i odsłoniętych powierzchniach metalowych.Chińska Krajowa Administracja Energetyczna.

Jest to przypomnienie dla inżynierów zajmujących się fotowoltaiką: nominalny-przekrój poprzeczny wydrukowany na kablu fotowoltaicznym nie określa sam w sobie, ile prądu może bezpiecznie przewodzić kabel.

Temperaturę otoczenia, metodę instalacji, ugrupowanie kabli, temperaturę przewodu, spadek napięcia i jakość złączy należy sprawdzić łącznie.

Dane pogodowe zwykle przedstawiają temperaturę powietrza w zacienieniu. W przypadku kabla fotowoltaicznego zainstalowanego pod modułami, na ciemnym dachu lub w pobliżu metalowej konstrukcji środowisko lokalne może być znacznie cieplejsze.

Jednocześnie może działać kilka źródeł ciepła:

• Bezpośrednie promieniowanie słoneczne
• Ciepło odbite lub emitowane przez dach
• Ograniczony przepływ powietrza pod modułami
• Ciepło pochłaniane przez metalowe tace lub przewody
• Straty elektryczne wewnątrz przewodnika
• Ciepło generowane na złączach i zakończeniach

Oznacza to, że inżynierowie nie powinni wykorzystywać regionalnej prognozy pogody jako jedynej temperatury projektowej. Należy wziąć pod uwagę rzeczywistą trasę kabla.

Kabel zawieszony na wolnym powietrzu będzie zazwyczaj rozpraszał ciepło skuteczniej niż ten sam kabel zainstalowany w kanale kablowym lub ciasno zgrupowany z innymi obciążonymi kablami. Dlatego dwa kable o tym samym przekroju przewodu mogą mieć różne dopuszczalne prądy.

Kabel H1Z2Z2-K wyprodukowany zgodnie z normą EN 50618 jest przeznaczony do wymagających zastosowań fotowoltaicznych na zewnątrz. Zwykle wykorzystuje się w nim przewodnik z cynowanej-miedzianej-klasy 5 z usieciowaną-bezhalogenową izolacją i materiałami osłonowymi.

Jednak jego temperatura jest czasami źle rozumiana.

Kabel typu EN 50618-jest ogólnie projektowany na maksymalną temperaturę przewodnika wynoszącą 90 stopni podczas normalnej, ciągłej pracy. Praca w temperaturze 120 stopni jest ograniczona do łącznie 20 000 godzin w warunkach określonych w normie – nie jest to normalny ciągły cel projektowy. Reprezentatywna specyfikacja producenta potwierdza normalny limit 90 stopni i ograniczony warunek 120 stopni.Dane techniczne LAPP H1Z2Z2-K

To rozróżnienie ma znaczenie, ponieważ:

• Temperatura otoczenia to temperatura wokół kabla.
• Temperatura przewodnika to temperatura osiągana wewnątrz kabla.
• Obciążalność prądowa-to natężenie prądu, które utrzymuje przewodnik w dopuszczalnej temperaturze w określonych warunkach instalacji.

Kabel oznaczony „90 stopni” nie nadaje się automatycznie do przesyłania opublikowanego prądu odniesienia w powietrzu otoczenia o temperaturze 90 stopni. Jeśli otoczenie jest już gorące, kabel ma znacznie mniejszą zdolność do uwalniania ciepła generowanego przez własny opór.

Tabele-aktualnej nośności opierają się na określonych warunkach referencyjnych. Mogą one obejmować pojedynczy kabel na wolnym powietrzu, określoną temperaturę otoczenia, określoną temperaturę przewodu i założoną metodę instalacji.

Na przykład jeden arkusz danych kabla Prysmian H1Z2Z2-K 6 mm² podaje różne wartości znamionowe prądu w zależności od tego, czy kabel jest swobodnie instalowany w powietrzu, czy instalowany na powierzchni. Podane wartości opierają się na temperaturze otoczenia wynoszącej 60 stopni, co pokazuje, dlaczego warunki stojące za wartością natężenia prądu są równie ważne jak sama liczba. Karta katalogowa Prysmian TECSUN H1Z2Z2-K

W praktyce dopuszczalny prąd można wyrazić koncepcyjnie jako:

Współczynniki korygujące muszą pochodzić z obowiązującej normy elektrycznej, lokalnych przepisów lub zweryfikowanych danych producenta. Nie należy ich szacować.

Inżynierowie powinni potwierdzić co najmniej następujące kwestie:

Na poziomie międzynarodowym norma IEC 62548-1 obejmuje wymagania dotyczące projektowania zestawów fotowoltaicznych, w tym okablowanie zestawów prądu stałego i zabezpieczenia elektryczne. Rozmiary kabli powinny być również zgodne z odpowiednimi przepisami krajowymi wynikającymi z norm takich jak seria IEC 60364. IEC 62548-1:2023

Grupowanie kabli jest szczególnie ważne w pobliżu skrzynek połączeniowych, wejść do falowników, kolanek korytek i odcinków przewodów.

Kiedy kilka obciążonych kabli jest zainstalowanych blisko siebie, każdy z nich nagrzewa pozostałe, co powoduje zmniejszenie przepływu powietrza. Nawet jeśli większość trasy jest otwarta i dobrze wentylowana, krótki, zatłoczony odcinek może stać się wąskim gardłem termicznym.

Typowe obszary wymagające uwagi to:

• Wiele kabli sznurkowych połączonych w ciasną wiązkę
• Przewodniki dodatnie i ujemne są stłoczone w jednym przewodzie
• Koryta kablowe wypełnione poza założeniem projektowym
• Gęste okablowanie bezpośrednio pod skrzynką połączeniową
• Kable spoczywają bezpośrednio na gorących pokryciach dachowych
• Zwinięty nadmiar kabla pozostawiony za modułami

Ciasne opaski kablowe mogą również powodować naprężenia mechaniczne i ograniczać ruch podczas rozszerzalności cieplnej. Kable powinny być podparte bez zgniatania i należy przestrzegać minimalnego promienia gięcia określonego przez producenta.

Tam, gdzie jest to praktyczne, zwiększenie odstępów lub poprawa wentylacji może być skuteczniejsze niż zwykłe zwiększenie rozmiaru przewodu.

Temperatura kabla wpływa nie tylko na trwałość izolacji. Opór elektryczny miedzi wzrasta w miarę nagrzewania się przewodnika.

Według szacunków inżynieryjnych rezystancja miedzi wzrasta o około 0,39% na każdy 1 stopień wzrostu powyżej temperatury odniesienia. Przewodnik pracujący pod kątem 80 stopni będzie zatem miał znacznie większą rezystancję niż ten sam przewodnik mierzony pod kątem 20 stopni.

Rezultatem jest:

• Większy spadek napięcia
• Wyższe straty I2RI^2RI2R
• Niższa dostarczana moc
• Dodatkowe ogrzewanie przewodu

Zgodnie z normą IEC 60228 rezystancja kabla fotowoltaicznego jest zwykle określana na 20 stopni. Norma IEC 60228 definiuje konstrukcję przewodnika i wymagania dotyczące maksymalnej rezystancji, w tym elastyczne przewody klasy 5 powszechnie stosowane w kablach fotowoltaicznych.IEC 60228:2023

Dlatego do obliczeń-spadku napięcia należy używać rezystancji skorygowanej do oczekiwanej temperatury roboczej-a nie tylko wartości katalogowej przy 20 stopniach.

Jest to szczególnie ważne dla:

• Długie obwody strunowe
• Scentralizowane układy falowników
• Duże rośliny-montowane na ziemi
• Systemy dachowe z pośrednimi trasami kablowymi
• Systemy działające w pobliżu dolnej granicy napięcia MPPT falownika

Obwody fotowoltaiczne nie są zwykłymi, stabilnymi obciążeniami prądu stałego. Ich prąd projektowy musi odzwierciedlać maksymalny prąd, jaki układ może wytworzyć zgodnie z obowiązującymi normami projektowymi i lokalnymi przepisami.

W obliczeniach może być konieczne uwzględnienie:

• Prąd zwarciowy-modułu
• Ciągi równoległe
• Wymagane czynniki bezpieczeństwa lub ciągłego-prądu
• Zysk dwustronny
• Natężenie promieniowania powyżej standardowych warunków testowych
• Odwróć-bieżący wkład
• Zabezpieczenie nadprądowe
• Przyszłe zmiany w konfiguracji modułu lub ciągu

Częstym błędem jest bezpośrednie porównywanie prądu roboczego modułu z danymi katalogowymi kabli. Może to spowodować zignorowanie zarówno wymaganego współczynnika prądu-projektowego fotowoltaiki, jak i obniżenia parametrów znamionowych pod wpływem ciepła spowodowanego środowiskiem instalacji.

Prawidłowa kolejność to:

• Ustal prąd projektowy obwodu fotowoltaicznego.
• Określ amperaturę kabla odniesienia.
• Zastosuj wszystkie wymagane współczynniki korygujące.
• Potwierdzić, że skorygowana obciążalność prądowa przekracza prąd projektowy.
• Sprawdź spadek napięcia i utratę mocy.
• Sprawdź ochronę i kompatybilność złączy.

Przejście tylko jednej z tych kontroli nie wystarczy.

Kabel o prawidłowym rozmiarze nie jest w stanie zrekompensować słabego połączenia.

Wzrost temperatury złącza może być spowodowany:

• Nieprawidłowe lub niepełne zaciśnięcie
• Niewłaściwe narzędzie do zaciskania lub matryca
• Przekrój kabla-poza zatwierdzonym zakresem złącza
• Zewnętrzna średnica kabla niezgodna z uszczelką
• Zanieczyszczone lub uszkodzone styki
• Złącza, które nie są w pełni podłączone
• Mieszanie elementów złączy różnych producentów
• Wnikanie wody i korozja
• Nadmierne napięcie mechaniczne na połączeniu

Wady te zwiększają rezystancję styku. Ponieważ wytwarzanie ciepła następuje po P=I2RP=I^2RP=I2R, nawet stosunkowo niewielki wzrost rezystancji może spowodować znaczne lokalne nagrzewanie, gdy prąd jest wysoki.

NREL udokumentował równowagę--awarii złączy systemu fotowoltaicznego obejmującą przegrzanie, zmiękczenie i fizyczne odkształcenie, w ciężkich przypadkach potencjalnie prowadzących do otwartych obwodów, łuków lub pożaru. Bilans-badań-trwałości systemu NREL

Podczas fali upałów połączenie krańcowe ma mniejszy zapas ciepła. Inżynierowie powinni zatem traktować kabel i złącze jako jeden dopasowany system, a nie jako oddzielne produkty.

Dobre prowadzenie zmniejsza zarówno naprężenia termiczne, jak i mechaniczne.

Gdzie to możliwe:

• Trzymaj kable z dala od powierzchni, które gromadzą ekstremalne ciepło.
• Utrzymuj przepływ powietrza wokół odsłoniętych kabli prądu stałego.
• Unikaj niepotrzebnego grupowania i ciasno upakowanych przewodów.
• Chroń kable przed ostrymi metalowymi krawędziami.
• Zapobiegaj zaleganiu kabli w wodzie lub gruzach.
• Podeprzyj złącza tak, aby ich ciężar nie był przenoszony przez kabel.
• Unikaj luźnych kabli dotykających tylnej powierzchni modułów.
• Oddziel okablowanie prądu stałego od niepowiązanych-zespołów wytwarzających ciepło.
• Używaj podpór odpornych na promieniowanie UV- i warunki atmosferyczne-odpowiednich przez cały okres użytkowania projektu.

W przypadku systemów dachowych wyznaczanie tras powinno uwzględniać także dostęp w celu konserwacji i gaszenia pożaru. Technicznie prawidłowy rozmiar przewodu nie gwarantuje niezawodności źle poprowadzonego obwodu.

Fale upałów stanowią użyteczną okazję do identyfikacji słabych punktów, ponieważ problemy termiczne stają się bardziej widoczne w przypadku wysokiego natężenia promieniowania i wysokiego prądu.

Przegląd powinien być wykonywany przez wykwalifikowany personel w reprezentatywnych warunkach pracy. Przydatne kontrole obejmują:

• Inspekcja w podczerwieni złączy, skrzynek połączeniowych i zakończeń
• Porównanie temperatur pomiędzy podobnymi ciągami
• Kontrola wzrokowa pod kątem przebarwień, deformacji lub pęknięć osłon kabli
• Weryfikacja załączenia złącza
• Kontrola wsporników kablowych i promienia zgięcia
• Bieżące porównanie między równoległymi ciągami
• Testowanie-oporności izolacji, jeśli jest to wymagane
• Badanie urządzeń ochronnych i momentu obrotowego na zaciskach zgodnie z procedurą producenta

Sama temperatura bezwzględna nie zawsze umożliwia identyfikację problemu. Złącze lub odcinek kabla, który jest zauważalnie gorętszy niż równoważne elementy przewodzące podobny prąd, zasługuje na zbadanie.

Obwód nie powinien być po prostu ponownie-zasilany po dokręceniu lub wymianie części. Inżynierowie powinni zidentyfikować podstawową przyczynę, taką jak nieprawidłowe zaciśnięcie, niezgodny element, przeciążenie, uszkodzony przewód lub złe poprowadzenie.

Przed zatwierdzeniem nowego projektu-lub przed kolejnym okresem ekstremalnych temperatur-Inżynierowie zajmujący się fotowoltaiką powinni ponownie sprawdzić:

 Maksymalna lokalna temperatura, a nie tylko opublikowana temperatura pogodowa

 Warunki referencyjne zawarte w tabeli obciążalności kabla

 Współczynniki korygujące temperaturę, grupowanie i instalację

 Rzeczywisty prąd projektowy obwodu fotowoltaicznego

 Spadek napięcia przy oczekiwanej temperaturze przewodu

 Wartości znamionowe prądu kabla i złącza

 Zgodność-przekroju kabla i-średnicy zewnętrznej

 Narzędzia do zaciskania i procedury instalacyjne

 Zatłoczone sekcje w pobliżu skrzynek połączeniowych i falowników

 Wyniki kontroli termicznej systemów operacyjnych

 Koordynacja zabezpieczeń i wymagania-prądu awaryjnego

 Zgodność z obowiązującymi normami projektu i lokalnymi przepisami

Wybór certyfikowanego kabla H1Z2Z2-K jest ważnym punktem wyjścia, jednak certyfikacja nie eliminuje potrzeby wykonywania obliczeń inżynierskich.

Niezawodne działanie w ekstremalnych temperaturach zależy od całego systemu: jakości przewodnika, konstrukcji kabla, metody instalacji, współczynników korekcyjnych, kontroli-spadków napięcia, kompatybilności złączy i jakości montażu.

W przypadku wykonawców EPC i nabywców projektów najbezpieczniejszym podejściem jest sprawdzenie tych warunków przed udzieleniem zamówienia. Zmiana rozmiaru kabla lub specyfikacji złącza podczas projektowania jest stosunkowo prosta. Wymiana przegrzanego okablowania po uruchomieniu nie jest konieczna.

SINELINKdostarcza certyfikowane kable fotowoltaiczne, kompatybilne złącza fotowoltaiczne i akcesoria pomocnicze do projektów dachowych i{0}}na skalę użyteczności publicznej. Przed wyceną i produkcją można sprawdzić-przekrój kabla, średnicę zewnętrzną, kompatybilność złączy i dokumentację-specyficzną dla projektu.