Die Temperatur ist einer der wichtigsten Faktoren, die die Leistung und Langlebigkeit von Solarkabeln beeinflussen.
Solar cables operate in environments where temperatures can range from freezing winter nights to scorching summer days on rooftops or in desert installations. Understanding temperature ratings and how cables perform across this spectrum is essential for anyone designing, installing, or maintaining photovoltaic systems.
Wenn Sie ein Solarkabel mit der Aufschrift "90C WET 90C DRY -40C" sehen, sind dies nicht nur Zufallszahlen - sie stehen für die geprüften und zertifizierten Temperaturleistungsgrenzen des Kabels. In diesem Artikel werden wir untersuchen, warum die Temperaturleistung eine Rolle spielt, was diese Werte bedeuten und wie man Kabel auswählt, die während ihrer erwarteten Lebensdauer von über 30 Jahren zuverlässig funktionieren.
Temperaturwerte von Solarkabeln verstehen
Die Standard-Temperaturklasse: 90C
Die meisten hochwertigen Solarkabel haben eine Temperaturklasse von 90 ° C sowohl für nasse als auch für trockene Bedingungen. Das bedeutet:
90C Trockenbewertung
: Das Kabel kann sicher und kontinuierlich an trockenen Orten bei Umgebungstemperaturen bis zu 90 ° C betrieben werden, ohne dass sich die elektrischen oder mechanischen Eigenschaften verschlechtern.
90C Nassbewertung
: Das Kabel behält seine Leistung auch bei Feuchtigkeit bei Temperaturen bis zu 90 ° C. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da Solaranlagen im Freien regelmäßig gleichzeitig Regen, Tau, Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen ausgesetzt sind.
Die Nenntemperatur von 90 ° C stellt die maximale Temperatur dar, die der Leiter im Dauerbetrieb sicher erreichen kann. Dazu gehört auch Wärme, die erzeugt wird durch:
Strom, der durch den Leiter fließt (IR-Heizung)
Umgebungstemperatur
Sonneneinstrahlung erwärmt die Kabeloberfläche
Von nahe gelegenen Oberflächen reflektierte Wärme
Leistung bei kalten Temperaturen: -40C
Die Nenntemperatur -40 ° C gibt die Mindesttemperatur an, bei der das Kabel gehandhabt, gebogen und verlegt werden kann, ohne dass die Isolierung reißt oder an Flexibilität verliert. Dieser Kaltbiegungstest ist von entscheidender Bedeutung, weil:
Die Kabelisolierung kann bei kaltem Wetter spröde werden
Die Installation erfolgt häufig in verschiedenen Jahreszeiten und Klimazonen
Kabel müssen während ihrer gesamten Lebensdauer winterlichen Bedingungen standhalten
Thermozyklen zwischen heißen und kalten Belastungsmaterialien im Laufe der Zeit
Spitzenbetriebstemperatur
Während 90 ° C die kontinuierliche Betriebstemperatur ist, werden Kabel in der Regel getestet, um kurzfristigen Überlastungsbedingungen bei höheren Temperaturen - oft bis zu 120 ° C oder mehr - standzuhalten. Dies bietet eine Sicherheitsmarge für:
Vorübergehende Überstromsituationen
Außergewöhnlich heiße Wetterereignisse
Installationskonfigurationen, die die Wärmeableitung einschränken
Warum die Temperaturleistung wichtig ist
Auswirkungen auf die Lebensdauer von Kabeln
Alter der Kabelisolierung durch thermische, mechanische und Umweltbelastungen. Die Temperatur ist einer der wichtigsten Alterungsfaktoren. Höhere Betriebstemperaturen beschleunigen den chemischen Abbau von Dämmstoffen:
Thermischer Alterungsprozess
: Erhöhte Temperaturen führen dazu, dass Molekülketten in Dämmstoffen im Laufe der Zeit zerfallen. Dieser Prozess ist kumulativ und irreversibel. Der Betrieb eines Kabels, das sich konstant in der Nähe seiner Temperaturgrenze befindet, verkürzt seine Lebensdauer erheblich.
Die Arrhenius-Beziehung
: Bei vielen Materialien verdoppelt sich die Geschwindigkeit des chemischen Abbaus mit jedem Temperaturanstieg von 10 ° C. Das bedeutet, dass ein Kabel, das bei 70 ° C betrieben wird, deutlich länger halten kann als eines bei 80 ° C, auch wenn beide unter der 90C-Bewertung liegen.
Design für Langlebigkeit
: Solaranlagen sind für eine Betriebsdauer von 25-30 Jahren ausgelegt. Kabel müssen während dieses Zeitraums ihre elektrischen und mechanischen Eigenschaften beibehalten. Die Auswahl von Kabeln mit geeigneten Temperaturwerten und die Auslegung von Systemen zur Minimierung der Betriebstemperatur verlängern die Lebensdauer der Kabel.
Temperaturherausforderungen in der realen Welt
Solarkabel
Extreme Temperaturen, denen herkömmliche Elektrokabel nie begegnen:
Installationen auf dem Dach
:
Dunkle Dachflächen können in der Sommersonne 70-80 ° C erreichen
Direkt auf Dachflächen montierte Kabel erleben diese extremen Temperaturen
Schlechte Luftzirkulation um Kabel erhöht den Temperaturanstieg
Schwarze Kabelmäntel absorbieren zusätzliche Sonneneinstrahlung
Wüsten- und tropische Klimazonen
:
Die Umgebungstemperaturen übersteigen in vielen sonnenreichen Regionen 45 ° C
Direkte Sonneneinstrahlung erhöht die Kabeloberflächentemperatur um 20-30 ° C
Erdungskabel in direkter Sonne können 80-90 ° C erreichen
Staub- und Sandansammlungen beeinträchtigen die Wärmeableitung
Überlegungen zum kalten Klima
:
In nördlichen Anlagen herrschen Temperaturen unter -30 ° C
Kabel müssen bei der Winterverlegung flexibel bleiben
Thermozyklen zwischen Tag und Nacht belasten Materialien
Eis- und Schneeansammlungen erzeugen mechanische Belastung
Einrichtungen durchführen
:
Kabel in der Leitung haben eine eingeschränkte Wärmeableitung
Mehrere Kabel in einer Leitung erzeugen kumulative Wärme
Dunkel gefärbte Leitungen in der Sonne können extrem heiß werden
Die richtige Temperaturreduzierung ist unerlässlich
Temperatur und elektrische Leistung
Die Temperatur wirkt sich direkt auf die elektrischen Eigenschaften aus:
Widerstand der Leiter
: Der Kupferleiterwiderstand steigt um etwa 0,4% pro Grad Celsius. Ein Kabel, das bei 90 ° C betrieben wird, hat einen etwa 25% höheren Widerstand als dasselbe Kabel bei 20 ° C. Das bedeutet:
Erhöhter Spannungsabfall bei höheren Temperaturen
Mehr Leistungsverlust als Wärme
Geringere Systemeffizienz bei heißem Wetter (wenn die Solarproduktion am höchsten ist)
Isolationswiderstand
: Während die Qualitätsisolierung über den gesamten Nenntemperaturbereich einen angemessenen Widerstand beibehält, nimmt der Isolationswiderstand bei höheren Temperaturen ab. Dies wirkt sich auf:
Leckstrom zwischen Leitern oder zur Masse
Langfristige elektrische Sicherheit
Systemüberwachung und Fehlererkennung
Aktuelle Tragfähigkeit
: Die Strombelastbarkeit (Strombelastbarkeit) des Kabels steht in direktem Zusammenhang mit der Temperatur. Standardtabellen zur Strombelastbarkeit gehen von bestimmten Umgebungstemperaturen aus (oft 30 ° C oder 40 ° C). Höhere Umgebungstemperaturen erfordern eine Verringerung der Stromkapazität des Kabels.
Temperaturwerte und Normen
Internationale Normen
Solarkabel
Die Temperaturwerte werden durch Tests nach internationalen Normen überprüft:
UL 4703
(Nordamerika): Erfordert 168 Stunden (7 Tage) Tests bei 90 ° C, um zu überprüfen, ob die Isolierung ihre Eigenschaften bei Nenntemperatur beibehält. Kaltbiegetests bei -40 ° C bestätigen die Flexibilität.
EN 50618 / IEC 62930
(Europa / International): Ähnliche Anforderungen gelten für Prüfprotokolle, die überprüfen, ob Kabel ihre elektrischen und mechanischen Eigenschaften über den gesamten Temperaturbereich erhalten.
TÜV 2 PfG 1169/08.2007
: Deutsche Norm, die umfassende Tests einschließlich thermischer Alterung, Kälteeinwirkung und Temperaturwechsel erfordert.
Diese Normen überprüfen nicht nur, ob Kabel bei Nenntemperaturen überleben - sie stellen sicher, dass Kabel auch nach längerer Exposition gegenüber extremen Temperaturen und Zyklen ihre Leistung behalten.
Was Prüfung umfasst
Wärmealterungstests
: Die Kabel werden in Öfen bei erhöhten Temperaturen (in der Regel 15-20 ° C über die Nenntemperatur) über längere Zeiträume gealtert, um eine jahrelange Exposition im Freien zu simulieren. Die Proben werden dann auf Folgendes getestet:
Zugfestigkeit und Dehnung der Isolierung
Isolationswiderstand
Durchschlagfestigkeit
Körperliche Unversehrtheit (keine Risse oder Sprödigkeit)
Kaltbiegetests
: Kabel werden bei -40 ° C (oder niedriger) konditioniert und dann bei Kälte um Dorne gebogen. Die Isolierung darf keine Risse bekommen, gespalten werden oder Schäden aufweisen.
Thermo-Radfahren
: Kabel werden wiederholten Heiz- und Kühlzyklen unterzogen, um Tag / Nacht und saisonale Temperaturschwankungen zu simulieren. Dies offenbart Probleme wie:
Differenzielle Ausdehnung zwischen Leiter und Isolierung
Thermische Spannungsrisse
Verbindungsintegrität beim Radfahren
Hitzeschock
: Schnelle Temperaturänderungen testen die Fähigkeit des Kabels, plötzlichen thermischen Belastungen ohne Beschädigung standzuhalten.
Auswahl der Kabel für die Temperaturleistung
Anpassung der Kabelbewertung an die Umgebung
Berücksichtigen Sie das tatsächliche Betriebsumfeld:
Heiße Klimaanlagen
: In Regionen mit extremer Hitze bietet die 90C-Einstufung den notwendigen Spielraum. Überlegen:
Montageart (werden die Kabel in direkter Sonne oder im Schatten liegen?)
Luftzirkulation (freie Luft vs. Leitung)
Oberflächentemperatur des Daches
Farbe des Kabelmantels (schwarz absorbiert mehr Wärme)
Kalte Klimaanlagen
: Die Bewertung -40C ist unerlässlich für:
Wintermontagezeiten
Dauerinstallationen in nördlichen Regionen
Temperaturwechsel zwischen den Jahreszeiten
Moderates Klima
: Selbst in gemäßigten Regionen verursachen Dachtemperaturen und Sonneneinstrahlung erheblichen Hitzestress.
Richtige Kabelgröße
Unterdimensionierte Kabel erzeugen durch IR-Verluste übermäßige Wärme:
Spannungsabfall berechnen
: Größe der Kabel, um den Spannungsabfall unter normalen Betriebsbedingungen unter 3% zu halten. Dies minimiert die Widerstandsheizung.
Berücksichtigen Sie Temperatur-Derating
: Wenn die Umgebungstemperaturen die Standardbedingungen (30 ° C) überschreiten, sind die entsprechenden Derating-Faktoren aus den Tabellen der Kabelhersteller oder NEC-Artikel 310 anzuwenden.
Konto für Bundle Factor
: Mehrere Kabel, die zusammen gebündelt sind, können die Wärme nicht so effektiv ableiten. Wenden Sie Derating-Faktoren für die Füllung und Bündelung von Leitungen an.
Installationsmethoden zum Temperaturmanagement
Optimieren Sie die Kabelführung
:
Kabel nach Möglichkeit von heißen Oberflächen fernhalten
Sorgen Sie für Luftzirkulation um Kabel
Verwenden Sie Kabelabstandshalter auf Dächern, um den Luftstrom zu ermöglichen
Vermeiden Sie das Routing durch die heißesten Teile einer Installation
Geeignete Leitung verwenden
:
Helle Leitung reflektiert Wärme
Richtig dimensionierte Leitung ermöglicht Wärmeableitung
Überfüllen Sie keine Leitungen - beachten Sie die Anforderungen an das Füllverhältnis
Erwägen Sie eine unterirdische Leitung, um Sonneneinstrahlung zu vermeiden
Plan für Expansion
:
Ermöglichen Sie das Durchhängen von Kabeln für thermische Ausdehnung / Kontraktion
Verwenden Sie Erweiterungsschleifen bei langen Laufzeiten
Vermeiden Sie zu festziehende Kabelbinder, die die Bewegung einschränken
Berücksichtigen Sie Temperaturschwankungen während der Installationssaison
KUKA Kabel Temperatur Leistung
Spezifikationen der Serie H1Z2Z2-K
Die H1Z2Z2-K-Solarkabel von KUKA Cable wurden für eine hervorragende Temperaturleistung entwickelt:
Temperatur-Bewertungen
:
90C Dauerbetrieb bei Nässe
90C Dauerbetrieb unter trockenen Bedingungen
-40C Kaltbiegegrad für flexible Installation
Kurzfristige Überlastfähigkeit bis 120C
Konstruktion für thermische Leistung
:
Isolierung aus vernetztem Polyethylen (XLPE) mit ausgezeichneter thermischer Stabilität
Elektronenstrahlvernetzung schafft überlegene molekulare Bindungen, die gegen thermischen Abbau resistent sind
Verzinnte Kupferleiter haben einen geringen Widerstand und verhindern Korrosion
Schwarze UV-beständige Außenjacke für maximale Haltbarkeit bei Sonneneinstrahlung
Prüfung und Zertifizierung
Alle KUKA Cable Solarkabel durchlaufen:
Wärmealterungstests nach internationalen Normen
Kaltbiegeprüfung bei -40C
Thermische Zyklustests
UL- und TÜV-Zertifizierung zur Überprüfung der Temperaturleistung
Prüfung der Qualitätskontrolle bei jedem Produktionslauf
Leistung in der realen Welt
KUKA Cable Solarkabel sind für eine Lebensdauer von über 25 Jahren in anspruchsvollen Umgebungen ausgelegt:
Bewährte Leistung in Anlagen von der Arktis bis zum Wüstenklima
Behält die elektrischen und mechanischen Eigenschaften über den gesamten Temperaturbereich bei
Widerstandsfähig gegen thermischen Abbau und zyklische Belastung
Konsistente Qualität durch fortschrittliche Kontrolle des Herstellungsprozesses
Häufige temperaturbedingte Fehler zur Vermeidung
Unterdimensionierung von Kabeln
Die Verwendung von Kabeln mit unzureichendem Querschnitt führt zu übermäßiger Erwärmung:
Höhere IR-Verluste erzeugen mehr Wärme
Erhöhte Betriebstemperatur beschleunigt die Alterung
Erhöhtes Ausfallrisiko und Brandgefahr
Reduzierte Systemeffizienz
Berechnen Sie immer die richtige Kabelgröße einschließlich Temperaturreduzierungsfaktoren.
Umgebungsbedingungen ignorieren
Die tatsächlichen Installationstemperaturen werden nicht berücksichtigt:
Standardampacity-Tabellen gehen von spezifischen Umgebungstemperaturen aus
Dachinstallationen erleben viel höhere Temperaturen
Rohrabscheider-Wärmeanlagen
Mehrere gebündelte Kabel erzeugen kumulative Wärme
Wenden Sie geeignete Derating-Faktoren für Ihre spezifischen Installationsbedingungen an.
Schlechte Installationspraktiken
Installationsmethoden, die die Betriebstemperatur erhöhen:
Kabel in direktem Kontakt mit heißen Oberflächen
Überspannte Kabelbinder, die die Wärmeausdehnung einschränken
unzureichende Luftzirkulation
Überfüllte Leitungen zur Verhinderung der Wärmeableitung
Befolgen Sie die Installationsrichtlinien des Herstellers und die besten Praktiken der Branche.
Verwendung eines nicht solarbetriebenen Kabels
Standard-Elektrokabel sind nicht für extreme Temperaturen ausgelegt:
Kann keine 90C Nassbewertung haben
Isolierung nicht für thermische Zyklen ausgelegt
Fehlende UV- und Witterungsbeständigkeit
Wird bei Solaranwendungen vorzeitig scheitern
Verwenden Sie immer Kabel, die speziell für Solar- / PV-Anwendungen ausgelegt sind.
Bewährte Praktiken für das Temperaturmanagement
Entwurfsphase
Berechnung der erwarteten Betriebstemperaturen auf der Grundlage von Standort und Installationsmethode
Kabel konservativ dimensionieren, um die Betriebstemperatur zu minimieren
Planen Sie die Kabelführung, um die heißesten Gebiete zu vermeiden
Erwägen Sie Beschattung oder Schutz für freiliegende Kabel
Ordnungsgemäße Derating in elektrische Berechnungen einbeziehen
Installationsphase
Nach Möglichkeit in Zeiten mäßiger Temperaturen installieren
Bei kaltem Wetter vorsichtig mit Kabeln umgehen (bei Bedarf erwärmen lassen)
Aufrechterhaltung des richtigen Biegeradius bei allen Temperaturen
Sichern Sie Kabel mit geeigneter Unterstützung, die eine thermische Ausdehnung ermöglicht
Vermeiden Sie Kabelschäden während der Installation, die die thermische Leistung beeinträchtigen könnten
Phase der Wartung
Regelmäßige Überprüfung des Kabelzustands, insbesondere der Verbindungen
Prüfen Sie auf Verfärbungen, die auf Überhitzung hindeuten
Verwenden Sie die Wärmebildtechnik, um Hot Spots zu identifizieren
Überprüfen Sie, ob die Verbindungen dicht bleiben (thermische Zyklen können die Verbindungen lockern)
Dokumentieren Sie alle temperaturbezogenen Probleme für zukünftige Referenzen
Schlussfolgerung
Die Temperaturleistung ist von grundlegender Bedeutung für die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von Solarkabeln. Die Nass- / Trockenwerte von 90 ° C und die Kaltbiegewerte von -40 ° C sind nicht nur Spezifikationen - sie stehen für die Fähigkeit des Kabels, über Jahrzehnte hinweg im Freien unter schwierigen Bedingungen sicher und zuverlässig zu arbeiten.
Bei der Auswahl von Solarkabeln sollte neben anderen Leistungsfaktoren die Temperaturbewertung im Vordergrund stehen. Qualitätskabel wie die H1Z2Z2-K-Serie von KUKA Cable werden so konstruiert und getestet, dass sie die Leistung über das gesamte Temperaturspektrum aufrechterhalten und die für den langfristigen Erfolg von Solaranlagen erforderliche Zuverlässigkeit bieten.
Die richtige Kabelauswahl, die richtige Dimensionierung mit Temperaturreduzierung und Installationspraktiken, die die Betriebstemperatur minimieren, tragen zu einer optimalen Systemleistung und einer verlängerten Kabellebensdauer bei. Bei Solaranlagen, bei denen ein zuverlässiger Betrieb der Komponenten für 25-30 Jahre erwartet wird, ist die Investition in Qualitätskabel mit bewährter Temperaturleistung unerlässlich.
KUKA Cable ist spezialisiert auf die Herstellung von Hochleistungs-Solarkabeln, die für die Zuverlässigkeit in anspruchsvollen Umgebungen ausgelegt sind. Unser
H1Z2Z2-K series solar cables feature:
90C Nass- / Trockentemperatur mit -40C Kaltbiegefähigkeit
Vernetzte XLPE-Isolierung für überlegene thermische Leistung
TÜV- und UL-Zertifizierung
Entwickelt für eine Lebensdauer von über 30 Jahren
Erhältlich in Größen von 2,5 mm² bis 240 mm²
Für technische Spezifikationen oder Unterstützung bei der Auswahl des richtigen Kabels für Ihr Projekt wenden Sie sich bitte an unser technisches Support-Team.
