分布式光伏发电系统用光伏电缆标准要求

发布时间:2024-03-28 浏览量:1493 来源:光伏們
近年来,户用分布式光伏发电的新增装机量呈现爆发式增长。
 
据国家能源局统计,截至2023年9月底,全国户用分布式光伏累计发电装机容量达到1.05亿kW(105GW)。
 
2023年1~9月,全国户用分布式光伏发电新增装机3297.7万k W(3.2977MW),约占分布式光伏发电新增装机的一半,超过全国光伏发电新增总装机的四分之一。
 
户用分布式光伏发电装机量的增长主要得益于建筑屋顶分布式光伏技术的突破,这既有利于解决乡村地区用电问题,也推动了能源绿色转型发展。
 
作为光伏发电系统中的“血管”,光伏电缆是光伏发电的电能传输部件,其在光伏发电系统中的安装使用量是巨大的,所以光伏电缆的质量合规与系统的安全稳定运行息息相关。
 
此外,光伏发电系统的工况环境复杂多样,涉及高山、平原、严寒或高温地区等多种气候环境。因此,针对建筑和户用等分布式光伏发电系统出台的相关国家标准和团体标准中,均对光伏电缆提出了明确要求。
 
国内分布式光伏发电系统标准对光伏电缆的要求
 
在国标GB/T 51368-2019《建筑光伏系统应用技术标准》条款5.4中,规定了建筑光伏电缆应采用铜芯电缆,且应满足各种环境应力,如抗臭氧、抗紫外线等,要求光伏组件及方阵连接用电缆应符合国家能源局发布的NB/T 42073-2016《光伏发电系统用电缆》中的相关规定。
 
此外,中国光伏行业协会团体标准T/CPIA 0011-2019《户用光伏并网发电系统》条款6.1.8中,同样对光伏电缆的使用特性进行了规范,如额定温度、盐雾特性和阻燃特性等,同时也规定了光伏电缆应满足NB/T 42073-2016标准的要求。
 
国内光伏电缆标准要求解读
 
NB/T 42073主要用于规范额定直流电压1.5kV、额定交流电压0.6/1kV的铜导体光伏电缆,且允许光伏电缆在光伏系统中的直流侧和交流侧安装使用,包括但不限于直流侧的光伏组件与组件之间的串联电缆、组串间及组串至直流配电箱(汇流箱)之间的并联电[摘要]近年来,随着户用分布式光伏发电装机量的增长,光伏发电系统的相关标准对光伏电缆提出了明确的技术要求。
 
本文对分布式光伏发电系统用光伏电缆国内标准的通用技术要求和特殊检测项目作了简要分析,并就国内外光伏电缆标准的差异性和最新IECEE CTL技术决议进行了解读,以便各方更好地理解分布式光伏发电系统对光伏电缆的规定。
 
[关键词]分布式光伏发电系统光伏电缆标准NB/T 42073 IEC 62930[中图分类号]TM246.9标准Standard编辑王思童【DOI】10.16691/j.cnki.10-1214/t.2024.02.009《质量与认证》2024·02 53缆和直流配电箱至逆变器之间的电缆,同时也适用于逆变器与输电网间连接用的交流应用电缆。
 
在通用技术要求方面,NB/T 42073规定了导体应为退火铜线且导体中的单线应镀锡,绝缘和护套应采用无卤低烟热固性材料,并对光伏电缆的尺寸结构、电气性能和非电气性能相应的试验项目作了详细规范,且根据光伏电缆工况环境规定了相应的性能测试。
 
表1列举了光伏电缆特殊的使用需求和对应的试验项目。
 
表1光伏电缆的使用特性及对应的试验项目
 
光伏电缆的使用特性及对应的试验项目
 
·耐臭氧试验利用臭氧发生装置对光伏电缆的绝缘或护套试样进行24h、臭氧浓度为(250~300)×10-4%的老化处理,并要求老化后试样表面无明显裂纹,该试验用来检测光伏电缆长期暴露在阳光下的抗臭氧能力。
 
·人工气候老化试验以氙弧灯(波长300nm~400nm)模拟紫外线对光伏电缆的护套进行老化,要求老化720h后的抗张强度和断裂伸长率的保留率均应不小于70%,该试验用来检测光伏电缆长期暴露在阳光下时的抗紫外线能力。
 
·燃烧试验光伏电缆应根据GB/T 18380.12进行单根垂直燃烧试验。当电缆有成束阻燃的需求时,根据阻燃等级的不同(ZA级、ZB级、ZC级),NB/T 42073规定了A类、B类和C类的成束燃烧试验,应分别按照GB/T 18380.33、GB/T 18380.34或GB/T 18380.35进行检测,并满足相关要求。
 
·盐雾试验在海洋腐蚀环境中敷设的光伏电缆应进行盐雾试验,将成品电缆放置在具有盐雾发生装置的试验箱中老化处理336h,要求老化后护套材料的抗张强度变化率最大值和断裂伸长率变化率最大值均为-30%,该试验用来检测光伏电缆在高盐高湿环境下的抗腐蚀性。
 
·热寿命试验当光伏电缆工况温度为90℃时,NB/T 42073规定光伏电缆在导体温度为120℃的条件下应能正常使用20000h,并依此参数对光伏电缆进行热寿命测试,根据阿累尼乌斯公式推算光伏电缆的使用寿命是否符合要求。
 
国内外光伏电缆标准差异分析
 
由于光伏电缆在市场的应用面较广,生产技术也相对成熟,国内外相应的标准也较规范且获得了广泛认可,除上述提到的NB/T 42073外,国际电工委员会发布的IEC 62930[7]和欧盟标准EN 50618在国际上也具有较高的权威性。
 
总体比较,NB/T 42073与国际标准在使用特性、技术要求和试验方法上大致相同,仅在个别技术要求和试验方法细节上有稍许不同。表2列举了NB/T 42073与IEC 62930的差异性,其中,NB/T 42073比IEC 62930多包含了绝缘(护套)高温压力试验、电缆成束燃烧试验及盐雾试验等检测项目,根据国内光伏发电系统的工况环境,NB/T42073更适合作为光伏电缆产品的依据标准。
 
随着光伏电缆产品的发展,光伏电缆标准中一些技术要求存在争议,为协调统一国际电工委员会(IECEE)体系下各认证机构和实验室对光伏电缆检测认证项目的操作和理解,保障检测结果的一致性和复现性,IECEE CTL针对IEC 62930发布了若干决议,如PDSH 2226《多芯光伏电缆的垂直燃烧试验和烟密度试验》、PDSH 2233《光伏电缆湿热试验的细节讨论》、PDSH 2234《绝缘和护套不可分离情况下试验的相关要求》等。
 
表2 NB/T 42073与IEC 62930的差异性比较
 
光伏电缆
 
·PDSH 2226当涉及多芯光伏电缆的垂直燃烧试验和烟密度试验时,一般有两种检测方法可供选择。一是将多芯电缆分离成若干单芯电缆,分别对单芯电缆进行试验;二是将多芯电缆作为一个整体直接进行试验。
 
PDSH 2226明确:对于垂直燃烧试验和烟密度试验,应将多芯光伏电缆作为一个整体进行测试并满足规定的试验要求,以符合实际应用场景。
 
·PDSH 2233当涉及光伏电缆的湿热试验时,其检测方法有两种可供选择。
 
一是对完整的电缆样品进行湿热处理,然后从电缆上制备绝缘和护套试件用于拉伸测试;二是从完整的电缆上准备绝缘和护套试件,对试件进行湿热处理,然后进行拉伸测试。
 
PDSH 2233明确了湿热试验应遵循IEC 60811-501标准,对完整的电缆样品进行湿热处理,然后从电缆上制备用于拉伸测试的绝缘护套试件。
 
·PDSH 2234当光伏电缆绝缘和护套结构不可分时,如双层共挤生产的电缆产品,一些测试项目的操作细节需制定相关要求进一步明确。
 
PDSH 2234明确:绝缘电阻测试和长期耐直流试验可在成品电缆上进行;绝缘和护套厚度测量可将绝缘和护套视为一体制取试片,且护套应与绝缘的颜色具有明显反差,并使用测量显微镜分别对绝缘和护套进行厚度测量;对于人工气候老化试验和湿热试验,如无法分开绝缘和护套,可制取管状试样,试验结果均适用于绝缘和护套。
 
上述IEC 62930相关决议的发布,推动了国内光伏电缆标准的进一步完善。
 
大力发展光伏产业对促进我国经济高质量发展、构建清洁低碳、安全高效的能源体系和实现“双碳”目标具有重要意义。
 
作为基础配套的光伏电缆,其产品质量安全与合规是光伏发电系统稳定运行的重要保障。
 
本文有助于各方更好地理解分布式光伏发电系统对光伏电缆的规定,掌握光伏电缆相关标准的详细要求和最新进展。
 
随着光伏电缆产品技术的不断突破和相应技术规范的持续完善,我国光伏电缆行业将迎来更好的发展机遇。

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