Warum Zugfestigkeitsprüfungen für Photovoltaikkabel in rauen Umgebungen wichtig sind

Da Solarenergie weiterhin den globalen Wandel hin zu sauberem Strom vorantreibt, ist die Zuverlässigkeit von Photovoltaik-Systemkomponenten wichtiger denn je – insbesondere in rauen Umgebungen wie Wüsten, auf Dächern, schwimmenden Solaranlagen und Offshore-Plattformen. Unter allen KomponentenPV-Kabel sind die Lebensadern der Energieübertragung. Um langfristige Haltbarkeit und Leistung zu gewährleisten, ist ein mechanischer Test besonders wichtig:Zugprüfung.

In diesem Artikel wird untersucht, was Zugfestigkeitsprüfungen für PV-Kabel bedeuten, warum sie wichtig sind, welche Normen dafür gelten und wie sich Materialien und Kabelstruktur auf die Zugfestigkeit auswirken.

1. Was ist eine Zugprüfung bei PV-Kabeln?

Der Zugversuch ist ein mechanisches Verfahren zur Messung der Widerstandsfähigkeit eines Materials oder BauteilsZugkräftebis zum Versagen. Bei Photovoltaikkabeln bestimmt sie, wie viel mechanischer Belastung die Kabelkomponenten – wie Isolierung, Mantel und Leiter – standhalten können, bevor sie brechen oder sich verformen.

Bei einem Zugversuch wird eine Kabelprobe an beiden Enden eingespannt und mit einemUniversalprüfmaschinebei kontrollierter Geschwindigkeit. Gemessen wird für:

• Bruchkraft(gemessen in Newton oder MPa),

• Bruchdehnung(wie weit es sich dehnt, bevor es versagt) und

• Zugfestigkeit(maximale Belastung, die das Material aushalten kann).

Zugversuche werden durchgeführt aneinzelne Schichtendes Kabels (Isolierung und Mantel) und manchmal die komplette Baugruppe, je nach Standardanforderungen.

2. Warum Zugprüfungen an Photovoltaikkabeln durchführen?

Zugfestigkeitsprüfungen sind nicht bloß eine Formalität im Labor – sie stehen in direktem Zusammenhang mit der Leistungsfähigkeit des Kabels in der Praxis.

Hauptgründe, warum bei PV-Kabeln Zugfestigkeitsprüfungen erforderlich sind:

• Einbauspannung:Beim Spannen, Ziehen und Biegen sind Kabel Spannungen ausgesetzt, die bei unzureichender Festigkeit zu inneren Schäden führen können.

• Umweltherausforderungen:Winddruck, Schneelasten, mechanische Vibrationen (z. B. von Trackern) oder Sanderosion können im Laufe der Zeit Kräfte ausüben.

• Sicherheitsgarantie:Unter Spannung stehende Kabel, die reißen, splittern oder ihre Leitfähigkeit verlieren, können Energieverluste oder sogar Lichtbogenfehler verursachen.

• Compliance und Zuverlässigkeit:Projekte im Versorgungsmaßstab, in kommerziellen und extremen Umgebungen erfordern zertifizierte mechanische Eigenschaften, um globale Standards zu erfüllen.

Kurz gesagt, die Zugfestigkeitsprüfung stellt sicher, dass das Kabel standhältmechanische Belastung ohne Versagen, wodurch Risiken reduziert und die langfristige Stabilität verbessert werden.

3. Industrienormen für die Zugprüfung von PV-Kabeln

Photovoltaikkabel müssen strengen internationalen Normen entsprechen, die Mindestanforderungen an die Zugfestigkeit verschiedener Kabelteile festlegen.

Zu den wichtigsten Standards gehören:

• IEC 62930:Gibt die Zugfestigkeit und Dehnung für Isolier- und Ummantelungsmaterialien vor und nach der Alterung an.

• EN 50618:Der europäische Standard für PV-Kabel, der Tests auf mechanische Robustheit einschließlich der Zugfestigkeit von Ummantelungen und Isolierungen erfordert.

• TÜV 2PfG 1169/08.2007:Der Schwerpunkt liegt auf Kabeln für PV-Systeme mit Nennspannungen bis zu 1,8 kV DC, einschließlich detaillierter Anforderungen an Zug- und Dehnungstests.

• UL 4703 (für den US-Markt):Beinhaltet auch Zugfestigkeitstests bei der Materialbewertung.

Jeder Standard definiert:

• Mindestzugfestigkeit(z. B. ≥12,5 MPa für XLPE-Isolierung),

• Bruchdehnung(z. B. ≥125 % oder höher, je nach Material),

• Alterungstestbedingungen(z. B. Ofenalterung bei 120 °C für 240 Stunden) und

• Testverfahren(Probenlänge, Geschwindigkeit, Umgebungsbedingungen).

Diese Standards stellen sicher, dass die Kabel langlebig genug sind, um den Anforderungen von Solaranlagen auf der ganzen Welt gerecht zu werden.

4. Wie Kabelmaterialien und -struktur die Zugfestigkeit beeinflussen

Nicht alle PV-Kabel sind gleich. DieMaterialzusammensetzungUndKabeldesignspielen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Zugfestigkeit.

Wesentliche Auswirkungen:

• XLPE (vernetztes Polyethylen):Bietet überlegene Zugfestigkeit und thermische Stabilität, wird häufig in Kabeln mit der Klassifizierung EN 50618 verwendet.

• PVC:Erschwinglicher, aber mit geringerer mechanischer Festigkeit – weniger bevorzugt bei PV-Anwendungen im Außenbereich oder im Versorgungsmaßstab.

• TPE / LSZH:Raucharme, halogenfreie Optionen, die Flexibilität und moderate Zugfestigkeit in Einklang bringen.

Einfluss des Dirigenten:

• Verzinntes Kupfer:Sorgt für Korrosionsbeständigkeit und verbessert die mechanische Verbindung mit der Isolierung.

• Litzen- vs. Massivkabel:Litzenleiter verbessern die Flexibilität und verringern das Risiko eines Bruchs bei wiederholter Spannung.

Strukturelles Design:

• Mantelverstärkung:Einige PV-Kabel bestehen aus Aramidfasern oder sind mit Doppelmantel ausgeführt, um die Zugfestigkeit zu erhöhen.

• Multi-Core vs. Single-Core:Mehradrige Kabel weisen im Allgemeinen ein komplexeres mechanisches Verhalten auf, können aber von verstärkten Füllstoffen profitieren.

Durch die Auswahl hochwertiger Materialien und ein optimiertes Strukturdesign wird die Fähigkeit eines Kabels, Zugtests zu bestehen und unter Feldbedingungen zu funktionieren, erheblich verbessert.

Abschluss

Zugversuche sind ein grundlegender Maßstab für die Gewährleistung dermechanische Robustheitvon Photovoltaikkabeln. In anspruchsvollen Umgebungen – ob unter sengender Sonne, starkem Wind oder Offshore-Gischt –Kabelausfall ist keine Option.

Durch das Verständnis von Zugfestigkeitsprüfungen, die Auswahl konformer Produkte und die Beschaffung von zertifizierten Herstellern können Solar-EPCs, Entwickler und Beschaffungsteams sicherstellensichere, effiziente und langlebige Stromversorgung.

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