Sóng nhiệt và giảm công suất cáp mặt trời: Kỹ sư PV nên kiểm tra lại những gì

Vào ngày 10 tháng 7 năm 2026, phụ tải điện quốc gia của Trung Quốc đạt kỷ lục mới hàng năm là 1,518 tỷ kW. Nắng nóng kéo dài, nhu cầu làm mát và sản xuất công nghiệp dự kiến ​​sẽ đẩy cao điểm mùa hè lên cao hơn nữa. Đồng thời, việc lắp đặt năng lượng mặt trời đang hoạt động trong một số điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt nhất trong năm-không chỉ vì nhiệt độ không khí mà còn vì nhiệt tích tụ trên mái nhà, máng cáp và bề mặt kim loại lộ ra ngoài.Cục Quản lý Năng lượng Quốc gia Trung Quốc.

Đối với các kỹ sư quang điện, đây là lời nhắc nhở kịp thời: mặt cắt danh nghĩa -được in trên cáp năng lượng mặt trời không tự xác định lượng dòng điện mà cáp có thể mang theo một cách an toàn.

Nhiệt độ môi trường xung quanh, phương pháp lắp đặt, nhóm cáp, nhiệt độ dây dẫn, độ sụt điện áp và chất lượng đầu nối đều cần được kiểm tra cùng nhau.

Dữ liệu thời tiết thường biểu thị nhiệt độ không khí trong bóng râm. Cáp PV được lắp đặt bên dưới các mô-đun, trên mái nhà tối hoặc gần cấu trúc kim loại có thể gặp phải môi trường cục bộ nóng hơn nhiều.

Một số nguồn nhiệt có thể hoạt động cùng một lúc:

• Bức xạ mặt trời trực tiếp
• Nhiệt phản xạ hoặc tỏa ra từ mái nhà
• Luồng khí bị hạn chế bên dưới các mô-đun
• Nhiệt được hấp thụ bởi khay kim loại hoặc ống dẫn
• Tổn hao điện bên trong dây dẫn
• Nhiệt sinh ra tại các đầu nối và đầu cuối

Điều này có nghĩa là các kỹ sư không nên sử dụng dự báo thời tiết khu vực làm nhiệt độ thiết kế duy nhất. Tuyến cáp thực tế phải được xem xét.

Cáp treo trong không khí tự do thường sẽ tản nhiệt hiệu quả hơn cáp tương tự được lắp đặt bên trong ống dẫn hoặc được nhóm chặt với các cáp mang tải khác. Do đó, hai dây cáp có cùng kích thước dây dẫn có thể có dòng điện cho phép khác nhau.

Cáp H1Z2Z2{6}}K được sản xuất theo EN 50618 được thiết kế cho các ứng dụng quang điện ngoài trời có yêu cầu khắt khe. Nó thường sử dụng dây dẫn bằng đồng-đóng hộp Loại 5 với vật liệu vỏ bọc và cách điện-được liên kết chéo, không chứa halogen.

Tuy nhiên, đánh giá nhiệt độ của nó đôi khi bị hiểu lầm.

Cáp loại EN 50618-thường được thiết kế cho nhiệt độ dây dẫn tối đa là 90 độ trong quá trình hoạt động bình thường liên tục. Hoạt động ở 120 độ được giới hạn tổng cộng 20.000 giờ trong các điều kiện được xác định bởi tiêu chuẩn - đó không phải là mục tiêu thiết kế liên tục thông thường. Thông số kỹ thuật đại diện của nhà sản xuất xác nhận giới hạn bình thường 90 độ và điều kiện giới hạn 120 độ.Dữ liệu kỹ thuật LAPP H1Z2Z2-K

Sự khác biệt quan trọng vì:

• Nhiệt độ môi trường xung quanh là nhiệt độ xung quanh cáp.
• Nhiệt độ dây dẫn là nhiệt độ đạt được bên trong cáp.
• Khả năng mang dòng-là dòng điện giữ cho dây dẫn ở nhiệt độ cho phép trong điều kiện lắp đặt xác định.

Cáp được đánh dấu "90 độ" không tự động phù hợp để mang dòng điện tham chiếu đã công bố của nó trong không khí xung quanh 90 độ. Nếu môi trường xung quanh đã nóng, cáp sẽ có ít khả năng giải phóng nhiệt do điện trở của chính nó tạo ra.

Bảng-khả năng chuyên chở hiện tại dựa trên các điều kiện tham chiếu cụ thể. Chúng có thể bao gồm một cáp đơn trong không khí tự do, nhiệt độ môi trường xung quanh xác định, nhiệt độ dây dẫn cụ thể và phương pháp lắp đặt giả định.

Ví dụ: một bảng dữ liệu cáp Prysmian H1Z2Z2-K 6 mm² đưa ra các mức xếp hạng dòng điện khác nhau tùy thuộc vào việc cáp được lắp đặt tự do trên không hay được lắp đặt trên bề mặt. Các giá trị đã nêu dựa trên nhiệt độ môi trường xung quanh là 60 độ, chứng minh lý do tại sao các điều kiện đằng sau số cường độ khuếch đại lại quan trọng như chính con số đó. Bảng dữ liệu Prysmian TECSUN H1Z2Z2-K

Trong thực tế, dòng điện cho phép có thể được biểu diễn dưới dạng khái niệm:

Hệ số hiệu chỉnh phải đến từ tiêu chuẩn điện hiện hành, mã địa phương hoặc dữ liệu đã được xác minh của nhà sản xuất. Họ không nên được ước tính.

Các kỹ sư phải xác nhận ít nhất những điều sau:

Trên bình diện quốc tế, IEC 62548-1 bao gồm các yêu cầu thiết kế mảng PV, bao gồm hệ thống dây điện mảng DC và bảo vệ điện. Kích thước cáp cũng phải tuân theo các quy tắc quốc gia liên quan bắt nguồn từ các tiêu chuẩn như bộ IEC 60364. IEC 62548-1:2023

Việc phân nhóm cáp đặc biệt quan trọng xung quanh hộp tổ hợp, lối vào biến tần, chỗ uốn khay và phần ống dẫn.

Khi một số cáp có tải được lắp đặt gần nhau, mỗi cáp sẽ làm nóng các cáp khác và luồng khí sẽ giảm. Ngay cả khi hầu hết tuyến đường đều thông thoáng và thông gió tốt thì một đoạn tắc nghẽn ngắn có thể trở thành nút cổ chai về nhiệt.

Các lĩnh vực điển hình cần chú ý bao gồm:

• Nhiều dây cáp được buộc thành bó chặt
• Dây dẫn dương và âm tập trung vào một ống dẫn
• Các khay cáp được lấp đầy vượt quá giả định thiết kế của chúng
• Hệ thống dây điện dày đặc ngay bên dưới hộp tổ hợp
• Cáp đặt trực tiếp trên vật liệu lợp nóng
• Cáp dư thừa được cuộn lại phía sau các mô-đun

Dây buộc cáp chặt cũng có thể tạo ra ứng suất cơ học và hạn chế chuyển động trong quá trình giãn nở nhiệt. Cáp phải được đỡ mà không bị đè bẹp và phải tôn trọng bán kính uốn tối thiểu của nhà sản xuất.

Trong thực tế, việc tăng khoảng cách hoặc cải thiện khả năng thông gió có thể hiệu quả hơn việc chỉ tăng kích thước dây dẫn.

Nhiệt độ cáp ảnh hưởng nhiều hơn đến tuổi thọ cách điện. Điện trở của đồng tăng khi dây dẫn nóng hơn.

Đối với các ước tính kỹ thuật, điện trở đồng tăng khoảng 0,39% khi tăng thêm 1 độ so với nhiệt độ tham chiếu. Do đó, một dây dẫn hoạt động ở góc 80 độ sẽ có điện trở cao hơn đáng kể so với dây dẫn tương tự được đo ở 20 độ.

Kết quả là:

• Giảm điện áp lớn hơn
• Tổn thất I2RI^2RI2R cao hơn
• Công suất được cung cấp thấp hơn
• Hệ thống sưởi dây dẫn bổ sung

Điện trở của cáp PV thường được chỉ định ở 20 độ theo IEC 60228. IEC 60228 xác định các yêu cầu về kết cấu dây dẫn và điện trở tối đa, bao gồm cả dây dẫn mềm Loại 5 thường được sử dụng trong cáp năng lượng mặt trời.IEC 60228:2023

Do đó, việc tính toán độ sụt điện áp-nên sử dụng điện trở được hiệu chỉnh theo nhiệt độ vận hành dự kiến-chứ không chỉ giá trị danh mục ở 20 độ .

Điều này đặc biệt quan trọng đối với:

• Mạch dây dài
• Bố trí biến tần tập trung
• Cây trồng trên mặt đất-lớn
• Hệ thống mái nhà với các tuyến cáp gián tiếp
• Các hệ thống hoạt động gần với giới hạn điện áp MPPT thấp hơn của biến tần

Mạch PV không phải là tải DC thông thường, ổn định. Dòng điện thiết kế của chúng phải phản ánh dòng điện tối đa mà mảng có thể tạo ra theo tiêu chuẩn thiết kế hiện hành và quy định của địa phương.

Việc tính toán có thể cần xem xét:

• dòng điện ngắn mạch-của mô-đun
• Chuỗi song song
• Sự an toàn bắt buộc hoặc các yếu tố hiện tại-liên tục
• Tăng hai mặt
• Bức xạ trên điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn
• Đảo ngược-đóng góp hiện tại
• Bảo vệ quá dòng
• Thay đổi cấu hình mô-đun hoặc chuỗi trong tương lai

Một lỗi phổ biến là so sánh trực tiếp dòng điện vận hành của mô-đun với xếp hạng danh mục cáp. Điều đó có thể bỏ qua cả hệ số hiện tại-thiết kế quang điện bắt buộc và mức giảm nhiệt do môi trường lắp đặt gây ra.

Trình tự đúng là:

• Thiết lập dòng điện thiết kế mạch PV.
• Xác định độ khuếch đại của cáp tham chiếu.
• Áp dụng tất cả các hệ số hiệu chỉnh cần thiết.
• Xác nhận rằng cường độ đã hiệu chỉnh vượt quá dòng điện thiết kế.
• Kiểm tra sụt áp và mất điện.
• Xác minh khả năng bảo vệ và khả năng tương thích của đầu nối.

Chỉ vượt qua một trong những kiểm tra này là không đủ.

Cáp có kích thước chính xác không thể bù đắp cho kết nối kém.

Nhiệt độ đầu nối tăng có thể do:

• Uốn không chính xác hoặc không đầy đủ
• Dụng cụ uốn sai hoặc chết
• Mặt cắt cáp-nằm ngoài phạm vi được phê duyệt của đầu nối
• Đường kính ngoài của cáp không tương thích với con dấu
• Địa chỉ liên lạc bị ô nhiễm hoặc bị hư hỏng
• Các đầu nối chưa được gắn hoàn toàn
• Trộn các thành phần đầu nối từ các nhà sản xuất khác nhau
• Sự xâm nhập và ăn mòn của nước
• Lực căng cơ học quá mức ở mối nối

Những khuyết tật này làm tăng điện trở tiếp xúc. Vì quá trình sinh nhiệt tuân theo P=I2RP=I^2RP=I2R nên ngay cả một mức tăng điện trở tương đối nhỏ cũng có thể tạo ra nhiệt độ cục bộ đáng kể khi dòng điện cao.

NREL đã ghi lại các lỗi cân bằng quang điện-của-đầu nối hệ thống liên quan đến hiện tượng quá nhiệt, mềm và biến dạng vật lý, trong đó các trường hợp nghiêm trọng có thể dẫn đến hở mạch, hồ quang hoặc cháy. Cân bằng NREL-của-nghiên cứu độ bền hệ thống

Trong đợt nắng nóng, kết nối cận biên có ít khoảng trống nhiệt hơn. Do đó, các kỹ sư nên coi cáp và đầu nối là một hệ thống phù hợp chứ không phải là các sản phẩm riêng biệt.

Định tuyến tốt làm giảm cả ứng suất nhiệt và cơ học.

Nếu có thể:

• Giữ dây cáp tránh xa các bề mặt tích tụ nhiệt độ cực cao.
• Duy trì luồng không khí xung quanh cáp DC tiếp xúc.
• Tránh phân nhóm không cần thiết và các ống dẫn được đóng gói chặt chẽ.
• Bảo vệ cáp khỏi các cạnh kim loại sắc nhọn.
• Ngăn chặn cáp nằm trong nước hoặc mảnh vụn.
• Hỗ trợ các đầu nối để trọng lượng của chúng không bị cáp mang theo.
• Tránh để dây cáp lỏng lẻo chạm vào bề mặt phía sau của mô-đun.
• Tách dây DC khỏi thiết bị tạo nhiệt-không liên quan.
• Sử dụng các giá đỡ chống tia cực tím- và thời tiết-phù hợp với tuổi thọ dự án.

Đối với các hệ thống trên mái nhà, việc định tuyến cũng cần xem xét khả năng tiếp cận để bảo trì và chữa cháy. Kích thước dây dẫn chính xác về mặt kỹ thuật không làm cho mạch định tuyến kém trở nên đáng tin cậy.

Sóng nhiệt mang lại cơ hội hữu ích để xác định các điểm yếu vì các vấn đề về nhiệt trở nên rõ ràng hơn dưới bức xạ cao và dòng điện cao.

Việc kiểm tra phải được thực hiện bởi nhân viên có trình độ trong điều kiện vận hành tiêu biểu. Kiểm tra hữu ích bao gồm:

• Kiểm tra hồng ngoại các đầu nối, hộp tổ hợp và đầu cuối
• So sánh nhiệt độ giữa các chuỗi tương tự
• Kiểm tra trực quan xem có bị đổi màu, biến dạng hoặc nứt vỏ cáp không
• Xác minh sự gắn kết của đầu nối
• Kiểm tra giá đỡ cáp và bán kính uốn cong
• So sánh hiện tại giữa các chuỗi song song
• Kiểm tra điện trở cách điện-khi được yêu cầu
• Kiểm tra thiết bị bảo vệ và mômen đầu cực theo quy trình của nhà sản xuất

Chỉ riêng nhiệt độ tuyệt đối không phải lúc nào cũng xác định được vấn đề. Đầu nối hoặc phần cáp nóng hơn đáng kể so với các bộ phận tương đương mang dòng điện tương tự cần được điều tra.

Mạch không nên chỉ được cấp lại-sau khi siết chặt hoặc thay thế một bộ phận. Các kỹ sư nên xác định nguyên nhân cơ bản, chẳng hạn như uốn không đúng, thành phần không tương thích, quá tải, dây dẫn bị hỏng hoặc định tuyến kém.

Trước khi phê duyệt một thiết kế mới-hoặc trước giai đoạn nắng nóng cực độ tiếp theo-các kỹ sư PV nên kiểm tra lại:

 Nhiệt độ cục bộ tối đa, không chỉ nhiệt độ thời tiết được công bố

 Các điều kiện tham chiếu đằng sau bảng cường độ cáp

 Các hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, nhóm và lắp đặt

 Dòng điện thiết kế mạch PV thực tế

 Giảm điện áp ở nhiệt độ dây dẫn dự kiến

 Xếp hạng hiện tại của cáp và đầu nối

 Khả năng tương thích-mặt cắt ngang của cáp và-đường kính bên ngoài

 Dụng cụ uốn và quy trình lắp đặt

 Các khu vực tắc nghẽn gần hộp tổ hợp và bộ biến tần

 Kết quả kiểm tra nhiệt từ hệ điều hành

 Sự phối hợp bảo vệ và lỗi-các yêu cầu hiện tại

 Tuân thủ các tiêu chuẩn áp dụng của dự án và quy định địa phương

Việc chọn cáp H1Z2Z2-K được chứng nhận là điểm khởi đầu quan trọng nhưng chứng nhận không loại bỏ nhu cầu tính toán kỹ thuật.

Hiệu suất đáng tin cậy trong điều kiện nhiệt độ cực cao phụ thuộc vào hệ thống hoàn chỉnh: chất lượng dây dẫn, kết cấu cáp, phương pháp lắp đặt, hệ số hiệu chỉnh, khả năng kiểm soát sụt giảm điện áp-, khả năng tương thích của đầu nối và tay nghề lắp đặt.

Đối với nhà thầu EPC và người mua dự án, cách tiếp cận an toàn nhất là xem xét các điều kiện này trước khi mua sắm. Việc thay đổi kích thước cáp hoặc thông số kỹ thuật của đầu nối trong quá trình thiết kế tương đối đơn giản. Không thể thay thế hệ thống dây điện quá nóng sau khi vận hành thử.

SINELINKcung cấp cáp năng lượng mặt trời đã được chứng nhận, đầu nối quang điện tương thích và các phụ kiện hỗ trợ cho các dự án quy mô{0}}trên mái nhà và tiện ích. Bạn có thể xem xét-mặt cắt cáp, đường kính ngoài, khả năng tương thích của đầu nối và tài liệu cụ thể về dự án-trước khi báo giá và sản xuất.