Die Auswahl der Dämmstoffe hat erhebliche Auswirkungen
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.
XLPE-Isolierung verstehen
Materialzusammensetzung:
XLPE besteht aus Polyethylenmolekülen, die durch Elektronenstrahlbestrahlung oder chemische Prozesse chemisch vernetzt sind. Durch diese Vernetzung entstehen dreidimensionale molekulare Bindungen, die die Materialeigenschaften im Vergleich zu Standard-Polyethylen grundlegend verändern.
Wichtige Merkmale:
Die Vernetzung erhöht die thermische Stabilität, so dass XLPE seine mechanischen Eigenschaften auch bei erhöhten Temperaturen beibehalten kann. Das Material weist hervorragende elektrische Eigenschaften auf, darunter eine hohe Durchschlagfestigkeit und einen niedrigen Verlustfaktor. XLPE weist eine hervorragende Beständigkeit gegen Spannungsrisse und chemische Einwirkung auf.
Temperaturleistung:
Die XLPE-Isolierung in Solarkabeln arbeitet in der Regel bei maximalen Dauertemperaturen von 90 ° C, mit Kurzschlusswerten von bis zu 250 ° C. Diese thermische Leistung erweist sich als wesentlich für Solaranlagen, die hohen Umgebungstemperaturen in Verbindung mit elektrischer Belastung ausgesetzt sind.
TPE-Isolierung verstehen
Materialzusammensetzung:
TPE kombiniert gummiartige Elastizität mit thermoplastischen Verarbeitungseigenschaften. Das Material besteht aus weichen Elastomersegmenten und harten thermoplastischen Segmenten, die Flexibilität bieten, ohne vulkanisiert werden zu müssen.
Wichtige Merkmale:
TPE bietet eine außergewöhnliche Flexibilität in weiten Temperaturbereichen und bleibt sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Temperaturen biegsam. Das Material bietet gute elektrische Isolationseigenschaften mit ausreichender Durchschlagfestigkeit für Solaranwendungen. TPE ist beständig gegen UV-Strahlung, Ozon und Witterung.
Temperaturleistung:
Die TPE-Isolierung arbeitet in der Regel bei maximalen Dauertemperaturen von 90-105 ° C, je nach spezifischer Formulierung. Das Material bleibt bei niedrigen Temperaturen besser flexibel als XLPE, was Vorteile bei Kaltwasserinstallationen bietet.
Vergleich der mechanischen Eigenschaften
Flexibilität:
TPE zeigt im Vergleich zu XLPE eine höhere Flexibilität, insbesondere bei extremen Temperaturen. Diese erhöhte Flexibilität vereinfacht die Kabelverlegung in komplexen Routing-Situationen und auf engstem Raum. TPE-Kabel lassen sich leichter um Ecken biegen und erfordern weniger Installationskraft in der Leitung.
XLPE bietet für die meisten Installationen eine ausreichende Flexibilität, weist aber eine höhere Steifigkeit auf, insbesondere bei niedrigeren Temperaturen. Diese Steifigkeit kann die Installation bei kalten Wetterbedingungen erschweren.
Abriebfestigkeit:
XLPE bietet im Allgemeinen eine bessere Abriebfestigkeit als TPE-Formulierungen. Dieser Vorteil erweist sich als erheblich für Installationen, bei denen Kabel durch den Kontakt mit Befestigungsstrukturen oder Kabeltrassen mechanisch verschleißen.
Die weichere Beschaffenheit von TPE macht es anfälliger für Oberflächenschäden durch Abrieb, was eine sorgfältige Handhabung während der Installation erfordert, um Mantelschäden zu vermeiden.
Zugfestigkeit:
XLPE weist in der Regel eine höhere Zugfestigkeit als TPE auf und bietet eine bessere Beständigkeit gegen mechanische Belastungen während der Installation und des Betriebs. Diese Eigenschaft wird bei Anlagen mit erheblicher Zugspannung oder mechanischer Belastung wichtig.
Umweltverträglichkeit
UV-Beständigkeit:
Sowohl XLPE als auch TPE enthalten UV-Stabilisatoren für die Beständigkeit gegen Außeneinwirkung. Hochwertige Formulierungen beider Materialien halten jahrzehntelanger direkter Sonneneinstrahlung ohne signifikante Verschlechterung stand.
Die spezifischen UV-Stabilisatorpakete und -konzentrationen variieren jedoch von Hersteller zu Hersteller, so dass die Materialqualität für die UV-Leistung wichtiger ist als die Materialart.
Thermische Alterung:
Die vernetzte Struktur von XLPE bietet eine hervorragende thermische Alterungsbeständigkeit. Das Material behält seine mechanischen und elektrischen Eigenschaften über Tausende von Stunden bei erhöhten Temperaturen bei, was für langfristige Solaranwendungen unerlässlich ist.
Die thermische Alterungsleistung von TPE hängt stark von der spezifischen Formulierung ab. Qualitativ hochwertige TPE-Compounds weisen eine gute thermische Alterungsbeständigkeit auf, die jedoch bei extremen Temperaturen in der Regel nicht mit der Leistung von XLPE übereinstimmt.
Feuchtigkeitsbeständigkeit:
XLPE weist eine sehr geringe Feuchtigkeitsaufnahme auf und behält stabile elektrische Eigenschaften in feuchten Umgebungen bei. Diese Eigenschaft erweist sich als wertvoll für tropische Installationen oder Anwendungen mit hoher Feuchtigkeitsbelastung.
Die Feuchtigkeitsbeständigkeit von TPE variiert je nach Formulierung, bietet aber im Allgemeinen eine angemessene Leistung für Solaranwendungen. Einige TPE-Verbindungen können etwas mehr Feuchtigkeit absorbieren als XLPE, obwohl dies die praktische Leistung in richtig konstruierten Kabeln selten beeinträchtigt.
Elektrische Leistung
Durchschlagfestigkeit:
XLPE bietet eine ausgezeichnete Durchschlagfestigkeit, typischerweise 15-20 kV / mm, geeignet für Sonnenkabel mit Spannungswerten von 600 V bis 1500 V. Die vernetzte Struktur hält die dielektrische Integrität bei erhöhten Temperaturen aufrecht.
TPE bietet eine ausreichende Durchschlagfestigkeit für Solaranwendungen, typischerweise 12-18 kV / mm je nach Formulierung. Diese Leistung reicht für Standard-Solarkabelanwendungen aus, wenn auch etwas niedriger als bei XLPE.
Isolationswiderstand:
Beide Materialien bieten einen hohen Isolationswiderstand, der die Anforderungen an
PV cables. XLPE typically maintains higher insulation resistance at elevated temperatures, while TPE performance remains adequate for solar applications.
Teilentladungswiderstand:
Die homogene Struktur und der geringe Hohlraumgehalt von XLPE bieten einen hervorragenden Widerstand gegen Teilentladungen, was für Solaranlagen mit höherer Spannung wichtig ist. TPE-Formulierungen widerstehen auch Teilentladungen, obwohl die Leistung je nach Zusammensetzung der Verbindung variieren kann.
Herstellung und Verarbeitung
Anforderungen an die Vernetzung:
XLPE muss nach der Extrusion durch Elektronenstrahlbestrahlung oder chemische Prozesse vernetzt werden. Dieser zusätzliche Verarbeitungsschritt erhöht die Komplexität der Herstellung, erzeugt aber die molekulare Struktur, die die hervorragenden thermischen Eigenschaften von XLPE bietet.
Flexibilität bei der Verarbeitung:
TPE-Verfahren wie herkömmliche Thermoplaste, ohne dass eine Vernetzung erforderlich ist. Dies vereinfacht die Herstellung und ermöglicht das Materialrecycling, obwohl sich die Eigenschaften der fertigen Kabel von denen von XLPE unterscheiden.
Einhaltung von Normen
IEC 62930 Anforderungen:
Sowohl XLPE als auch TPE können die IEC 62930-Anforderungen für Solarkabel erfüllen, wenn sie richtig formuliert sind. Die Norm spezifiziert Leistungsanforderungen und schreibt keine spezifischen Materialien vor, so dass beide Isoliertypen möglich sind.
UL 4703-Konformität:
In ähnlicher Weise erlaubt UL 4703 sowohl XLPE- als auch TPE-Isoliermaterialien für Photovoltaikdrähte, sofern die Kabel bestimmte elektrische, mechanische und ökologische Leistungskriterien erfüllen.
Überlegungen zur Bewerbung
Klima-Faktoren:
XLPE erbringt in allen Klimazonen gute Leistungen, mit besonderen Vorteilen in Umgebungen mit hohen Temperaturen. Seine thermische Stabilität eignet sich für Wüstenanlagen, in denen anhaltende Temperaturen Isolationsmaterialien herausfordern.
TPE bietet Vorteile in kalten Klimazonen durch überlegene Flexibilität bei niedrigen Temperaturen. Das Material behält seine Biegsamkeit unter Bedingungen, in denen XLPE steif wird, und vereinfacht die Wintermontage.
Komplexität der Installation:
Die erhöhte Flexibilität von TPE kommt Installationen mit komplexer Streckenführung, mehreren Kurven oder engen Platzverhältnissen zugute. Diese Eigenschaft reduziert den Installationsaufwand und -aufwand, was besonders bei Nachrüstungsanwendungen wertvoll ist.
Die höhere Steifigkeit von XLPE erfordert mehr Sorgfalt bei der Installation, bietet aber eine angemessene Leistung für die meisten Standard-Solaranlagen.
KUKA CABLE Materialauswahl
KUKA CABLE verwendet hochwertige XLPE-Isolierung 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.
Die XLPE-Formulierung enthält fortschrittliche UV-Stabilisatoren und Antioxidantien, die einen umfassenden Umweltschutz bieten und gleichzeitig eine für Standardinstallationspraktiken angemessene Flexibilität bewahren.
Langfristige Leistungserwägungen
Alterungseigenschaften:
Die vernetzte Struktur von XLPE bewahrt die Eigenschaften über Jahrzehnte hinweg durch thermische Zyklen und Umwelteinflüsse. Erfahrungen aus der Praxis mit frühen Solaranlagen zeigen, dass XLPE-Kabel mehr als 25 Jahre lang zuverlässig arbeiten und sich nur minimal verschlechtern.
Die Langzeitleistung von TPE hängt erheblich von der Qualität der Formulierung ab. Hochwertige TPE-Verbindungen bieten eine gute Alterungsbeständigkeit, obwohl die Langzeitdaten aus der Praxis begrenzter sind als bei XLPE.
Wartung und Zuverlässigkeit:
Beide Materialien bieten bei richtiger Formulierung und Herstellung eine zuverlässige Langzeitleistung, die nur minimalen Wartungsaufwand erfordert. Die Materialqualität und die Kontrolle des Herstellungsprozesses erweisen sich als kritischer als die Materialart, um die Zuverlässigkeit der Kabel zu gewährleisten.
Schlussfolgerung
Sowohl XLPE- als auch TPE-Isoliermaterialien dienen bei richtiger Formulierung effektiv für Photovoltaikkabelanwendungen. XLPE bietet eine hervorragende thermische Alterungsbeständigkeit und mechanische Festigkeit, was es zur bevorzugten Wahl für anspruchsvolle Anwendungen und langfristige Zuverlässigkeit macht. TPE bietet eine verbesserte Flexibilität, die für komplexe Installationen und Anwendungen in kaltem Klima von Vorteil ist.
Die Wahl der XLPE-Isolierung durch KUKA CABLE spiegelt unser Engagement für maximale langfristige Zuverlässigkeit und Leistung in
solar cable applications, ensuring installations operate efficiently throughout their designed lifetime.
Wenden Sie sich an das technische Team von KUKA CABLE, um detaillierte Spezifikationen für Dämmstoffe und Leistungsdaten für Ihre Solarprojektanforderungen zu erhalten.
