Die Ampacity - der maximale Strom, den ein Kabel sicher transportieren kann - muss je nach Installationsbedingungen angepasst werden.
Solar cables operating in hot climates, bundled in conduit, or exposed to direct sunlight need derating to prevent overheating and insulation damage. Understanding derating factors ensures proper conductor sizing for safe, reliable operation.

Temperatur Derating

Auswirkungen der Umgebungstemperatur:
Die Standardbelastbarkeitswerte gehen von einer Umgebungstemperatur von 30 ° C aus. Solaranlagen arbeiten häufig unter heißeren Bedingungen, die Temperaturkorrekturfaktoren erfordern.

Bei 40 ° C Umgebungstemperatur reduziert das typische Derating die Ampacity auf etwa 85% der Basisbewertung. Bei 50 ° C - wie es in Wüstenanlagen üblich ist - kann das Derating die Ampacity auf 70-75% der 30 ° C-Bewertung reduzieren.

Korrekturfaktor Anwendung:
Temperaturkorrekturfaktoren multiplizieren die Basisampacity, um die angepasste Stromkapazität zu bestimmen. Ein Kabel, das für 30 Ampere bei 30 ° C ausgelegt ist, kann bei 50 ° C Umgebungstemperatur nur 21-23 Ampere kontinuierlich tragen.

Die NEC- und IEC-Normen enthalten Temperaturkorrekturtabellen für verschiedene Kabeltypen und Umgebungsbedingungen. Diese Faktoren stellen sicher, dass die Leitertemperatur innerhalb der Isolationsgrenzwerte bleibt.

Bündelungs- und Gruppierungseffekte

Derating mit mehreren Kabeln:
Zusammen verlegte Kabel erzeugen kombinierte Wärme mit begrenzter Verlustleistung. Diese thermische Wechselwirkung ist auf Bündelungsfaktoren zurückzuführen.

Zwei Kabel in einer Leitung müssen in der Regel zu 80% gekürzt werden. Drei Kabel reduzieren die Stromkapazität auf etwa 70% der Nennleistung eines einzelnen Kabels. Je nach Anordnung müssen sechs oder mehr Kabel auf 60% oder weniger gekürzt werden.

Auswirkungen der Installationsmethode:
Die Installationsmethode hat einen erheblichen Einfluss auf die Durchlässigkeit:

• Die freie Luftinstallation bietet maximale Kapazität bei hervorragender Wärmeableitung
  
• Die Installation von Leitungen schränkt den Luftstrom ein und erfordert eine erhebliche Reduzierung
  
• Die Installation der Kabelrinne fällt zwischen freie Luft und Leitung
  
• Die direkte Vergrabung sorgt für eine gute Wärmeableitung, erfordert aber Berücksichtigung der Feuchtigkeit
  

Exposition gegenüber Sonneneinstrahlung

Direkte Sonnenlichtheizung:
Bei Kabeln, die direktem Sonnenlicht ausgesetzt sind, steigt die Oberflächentemperatur über die Umgebungstemperatur hinaus. Schwarze Kabelmäntel absorbieren die Sonneneinstrahlung, wobei die Oberflächentemperaturen 20-30 ° C über der Umgebungstemperatur liegen.

Dieser Sonnenwärmeeffekt erfordert eine zusätzliche Reduzierung über die Korrektur der Umgebungstemperatur hinaus. Eine kombinierte Reduzierung der Umgebungstemperatur und der Sonneneinstrahlung kann die Ampacity im schlimmsten Fall auf 50-60% der Basiswerte reduzieren.

Vorteile der Schattierung:
Unter Sonnenkollektoren oder an schattigen Standorten montierte Kabel vermeiden direkte Sonneneinstrahlung. Diese Installationspraxis reduziert die thermische Belastung und verbessert die Strombelastbarkeit im Vergleich zu sonnenexponierten Leitungen.

Berechnung des kombinierten Deratings

Anwendung mit mehreren Faktoren:
Reale Installationen beinhalten gleichzeitige Derating-Faktoren. Kombiniertes Derating multipliziert einzelne Faktoren:

Beispiel: Drei Kabel in der Leitung bei 45 ° C Umgebungstemperatur und Sonneneinstrahlung:

• Temperaturfaktor: 0,82
  
• Bündelungsfaktor: 0,70
  
• Sonneneinstrahlung: 0,90
  
• Kombiniert: 0,82 0,70 0,90 = 0,52 (52% der Basiskapazität)
  

Ein Kabel mit einer Nennleistung von 40 A unter Standardbedingungen würde unter diesen kombinierten Bedingungen nur 21 A sicher transportieren.

Strategie zur Leitergrößenbestimmung

Konservatives Design:
PV-Kabel
Die Größe sollte eher auf die ungünstigsten Installationsbedingungen als auf durchschnittliche oder typische Szenarien abgestimmt sein. Dieser konservative Ansatz gewährleistet einen sicheren Betrieb bei thermischen Spitzenbelastungen.

Berücksichtigung des Spannungsabfalls:
Die Leistungsreduzierung führt häufig zu Leitergrößen, die größer als das Minimum sind, wenn der Strom allein getragen wird. Dieser größere Leiter bietet den sekundären Vorteil eines geringeren Spannungsabfalls und verbessert die Effizienz des Systems.

Spezifische Installationsszenarien

Installationen auf dem Dach:
Bei Dachkabeln herrschen die schlimmsten thermischen Bedingungen - hohe Umgebungstemperatur, direkte Sonneneinstrahlung und Wärmereflexion durch Dachmaterialien. Erhebliche Absenkungen (50-60% der Tragfähigkeit des Sockels) gewährleisten einen sicheren Betrieb.

Erdmontierte Systeme:
Erdungsinstallationen mit Kabeln in Gräben oder auf Gestellen unterliegen moderaten Bedingungen. Beschattung durch Paneele und niedrigere Umgebungstemperaturen reduzieren die Anforderungen an die Derating im Vergleich zu Dächern.

Wüstenumgebungen:
Extreme Umgebungstemperaturen in Verbindung mit intensiver Sonneneinstrahlung erfordern eine sorgfältige Amplitätsanalyse. Mehrere Derating-Faktoren verbinden sich, was oft zu Leitergrößen führt, die 50-100% größer sind als bei Anlagen in gemäßigtem Klima.

Normen und Code-Anforderungen

NEC Artikel 690:
Die National Electrical Code schreibt vor, dass der Dauerstrom bei 125% des Kurzschlussstroms berechnet und dann geeignete Temperatur- und Bündelungskorrekturen vorgenommen werden müssen. Dieser konservative Ansatz gewährleistet angemessene Sicherheitsspannen.

IEC-Normen:
Internationale Normen bieten ähnliche Derating-Leitlinien mit regionalen Unterschieden, die den lokalen Klimabedingungen und Installationspraktiken Rechnung tragen.

Methoden der Überprüfung

Wärmebildtechnik:
Infrarotkameras erkennen während des Betriebs eine übermäßige Erwärmung der Leiter. Hotspots, die auf eine unzureichende Leitergröße oder schlechte Anschlüsse hinweisen, werden sichtbar und ermöglichen Korrekturmaßnahmen, bevor Ausfälle auftreten.

Überwachung der Temperatur:
Einige kritische Installationen sind mit Temperatursensoren ausgestattet, die die Leiter- oder Abschlusstemperaturen überwachen. Echtzeitdaten validieren Konstruktionsannahmen und identifizieren sich entwickelnde Probleme.

Praktische Gestaltungsrichtlinien

Design-Ränder:
Die Auswahl von Leitern mit einer Kapazität von 20-30%, die über die berechneten Anforderungen hinausgeht, bietet Spielraum für unvorhergesehene Bedingungen oder zukünftige Systemänderungen.

Planung der Installation:
Die Planung der Kabelführung zur Minimierung der Bündelung, zur Maximierung der Beschattung und zur Optimierung der Belüftung reduziert die Anforderungen an die Belüftung. Ein durchdachtes Installationsdesign verbessert sowohl die Durchlässigkeit als auch die Langlebigkeit der Kabel.

Klimadaten:
Die Verwendung tatsächlicher Klimadaten für den Installationsort anstelle allgemeiner Annahmen stellt sicher, dass die Derating-Faktoren die Betriebsbedingungen genau widerspiegeln. Lokale Höchsttemperaturen und Sonneneinstrahlungswerte bilden die Grundlage für korrekte Berechnungen.

Häufige Fehler

Gleichzeitige Faktoren ignorieren:
Die Anwendung nur eines Derating-Faktors, während andere ignoriert werden, führt zu unterdimensionierten Leitern. Alle anwendbaren Faktoren müssen multiplikativ kombiniert werden, nicht additiv.

Verwendung von Durchschnittstemperaturen:
Die Auslegung auf durchschnittliche und nicht auf maximale Temperaturen führt zu einer unzureichenden Kapazität unter Spitzenbedingungen. Die maximal erwartete Umgebungstemperatur sollte als Richtschnur für Derating-Berechnungen dienen.

Mit Blick auf die Solarheizung:
Die Nichtberücksichtigung der Sonneneinstrahlung an exponierten Kabeln unterschätzt die Betriebstemperatur erheblich, was zu einer unzureichenden Leiterdimensionierung führt.

Schlussfolgerung

Die richtige Leistungsreduzierung gewährleistet
solar cables operate safely within thermal limits throughout their service life. Understanding temperature, bundling, and solar exposure factors—and correctly applying combined derating—prevents overheating and premature insulation failure.

KUKA CABLE bietet umfassende technische Unterstützung bei der Leitergrößenbestimmung, einschließlich Derating-Berechnungen für spezifische Installationsbedingungen, um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb der Solaranlage zu gewährleisten.

Wenden Sie sich an das technische Team von KUKA CABLE, um eine Analyse der Leistungsreduzierung und Empfehlungen zur Leitergrößenbestimmung für Ihre Solaranlage zu erhalten.